От малыша до гиганта - Физиологические причины отсутствия крошечных динозавров

Когда мы говорим о мезозойской эре, воображение рисует исполинские силуэты — многотонные завроподы сотрясают землю, а огромные тираннозавры оглашают окрестности рыком. Но в современных экосистемах гиганты — это редкое исключение. Землю населяют миллионы существ размером с кошку, крысу или мышь. Почему же среди (нептичьих) динозавров практически не существовало крошечных видов размером с мышь или хомяка во взрослом состоянии? Оказывается, в этом экологическом перекосе виноваты репродуктивная биология и жесткая конкуренция с нашими далекими предками — млекопитающими.

Проблема «пустой середины».

В современных лесах и саваннах фауна распределена равномерно. Есть крупные хищники (львы), средние (лисицы) и мелкие (ласки). У динозавров эта система была «сломана». Палеонтологи долгое время фиксировали странный феномен — в мезозое было колоссальное количество видов весом более тонны, но катастрофически не хватало животных весом от 10 до 100 килограммов. Причина кроется в фундаментальном различии между млекопитающими и рептилиями. Млекопитающие — живородящие. Самка слона рождает крупного детеныша, который сразу занимает нишу крупного травоядного. Динозавры же были ограничены размером яйца. Даже самый огромный завропод - титанозавр не мог отложить яйцо крупного размера — эмбриону внутри просто не хватило бы кислорода через толстую скорлупу. Поэтому детеныши всех динозавров появлялись на свет небольшими. Из-за этого молодняк «ужасных ящеров», по мере своего роста последовательно занимал все экологические ниши мелких и средних животных. Подрастающий тираннозавр сначала питался насекомыми, затем ящерицами, потом мелкими млекопитающими, постепенно вытесняя потенциальных взрослых «микро-динозавров».

Физиологический тупик яйца.

Существовал и сугубо физический лимит. Если динозавр становился слишком маленьким, его репродуктивная система заходила в тупик. Чтобы отложить жизнеспособное яйцо, оно должно обладать определенной прочностью. Но если животное весит 20 граммов, вес яйца становится для него неподъемной ношей. Либо скорлупа будет слишком тонкой и разобьется при малейшем движении, либо эмбрион внутри просто задохнется из-за нехватки газообмена. Млекопитающие, избавившись от скорлупы, обошли этот физический барьер.

Малые хозяева великой эпохи: млекопитающие в тени гигантов.

Но почему динозавры не смогли эволюционировать в сторону ультра - малых размеров во взрослом возрасте? Почему не существовало динозавров размером с землеройку? Здесь на сцену выходят древние млекопитающие. Пока динозавры правили днем, млекопитающие осваивали ночную жизнь. Они развили шерсть, превосходный слух и обоняние. Живорождение и выкармливание детенышей молоком дали им колоссальное эволюционное преимущество в микро-масштабе.

Одним из таких преимуществ, была —энергетическая выгода. Крошечной рептилии крайне тяжело поддерживать высокую температуру тела (высокий метаболизм требует постоянного питания). Вторым была — безопасность потомства. Маленькому динозавру нужно отложить яйца и охранять их. Но защитить кладку от хищников, будучи размером с мышь, невозможно. Млекопитающие же носили свое потомство с собой, а затем прятали в защищенных норах. Млекопитающие монополизировали нишу мелких ночных охотников. Любая попытка динозавров «измельчать» пресекалась жесткой конкуренцией. Мелкие ниши были заняты пушистыми, быстрыми и теплокровными существами, адаптированными к темноте.

Исключение, подтверждающее правило.

Конечно, эволюция знает исключения. Одна группа динозавров – тероподов, все же смогла стать мелкими животными — это манирапторы (лат. Maniraptora), от которых произошли современные птицы. Но чтобы уменьшиться, им пришлось кардинально изменить правила игры — освоить полет, развить перья для сохранения тепла и превратить передние лапы в крылья, уйдя из наземных ниш, где безраздельно властвовали млекопитающие.

Финал.

Эволюционный финал мезозоя наглядно доказал — стратегия млекопитающих оказалась более жизнеспособной в долгосрочной перспективе. Динозавры сделали ставку на гигантизм и внешнее величие, но стали заложниками собственной репродуктивной системы. Заняв монополию в крупном размерном классе, они оставили без внимания микромир, посчитав его незначительным. Однако именно этот скрытый мир, скрывавшийся под ногами гигантов, перевернул ход истории. Когда 66 миллионов лет назад на Землю обрушился гигантский астероид, огромные размеры и специализированные диеты сыграли с (нептичьими) динозаврами злую шутку. Крупные экосистемы рухнули первыми. В то же время крошечные, всеядные и неприхотливые млекопитающие, привыкшие выживать в суровых условиях жесткой конкуренции, практически не заметили кризиса ресурсов. Они переждали катастрофу в своих норах, чтобы затем выйти на поверхность и занять опустевшую планету. Великие ящеры исчезли, уступив мир тем, кому когда-то просто не дали вырасти.

На картине «Лагуна Пурбек в сумерках», изображена экосистема раннего мелового периода (около 145 млн лет назад) на территории современного Дорсета, Великобритания. На переднем плане, древние крысоподобные млекопитающие (Durlstotherium и Durlstodon). Они ведут ночной образ жизни и считаются одними из самых ранних предков современных плацентарных зверей, включая человека. В центре, маленький пернатый динозавр Nuthetes из семейства дромеозаврид, поймал одно из этих млекопитающих. На заднем плане, на фоне закатного неба в воде виднеются силуэты гигантских длинношеих динозавров — завроподов – художник Mark P. Witton.

https://academic.oup.com/evolut/advance-article/doi/10.1093/evolut/qpag117/8738986?login=false

Источник: academic.oup.com