Встреча гигантов
Пермский период, около 290 миллионов лет назад. Настало время, когда исполинские части земной тверди в очередной раз столкнулись друг с другом, образовав бескрайний суперматерик Пангею, протянувшуюся от полюса до полюса. За миллионы лет континенты преодолевали огромные расстояния, то собираясь вместе, то удаляясь в разные уголки земного шара. Совсем незадолго до пермского периода они были объединены в два огромных материка: Лавразию и Гондвану, но теперь эти гиганты встретились. За несколько миллионов лет до этого знаменательного события полюса Земли затянулись ледяными шапками. Началось масштабное оледенение, климат планеты стал холодным и оставался таким вплоть до конца пермского периода. Только на границе двух эр — палеозоя и мезозоя (около 250 миллионов лет назад) — оледенение сократилось и на земном шаре вновь потеплело. Именно в середине этого периода и появились звероящеры, или терапсиды. Самые первые из них известны из отложений середины пермского периода (около 270 миллионов лет назад). Предками этих своеобразных рептилий считаются пеликозавры. Некоторых из них отличал огромный кожный «парус», расположенный на спине, который был необходим ящеру для регуляции температуры тела. Пеликозавры появились в каменноугольном периоде и еще жили бок о бок со звероящерами, но были вытеснены своими более совершенными потомками и вымерли в конце перми. Звероящеров же ожидало удивительное будущее…
Время звероящера
Менявшиеся, еще начиная с каменноугольного периода, климатические условия Земли внесли свои коррективы в состав наземной фауны позвоночных животных. Если в каменноугольном периоде процветали амфибии-лабиринтодонты (более известные под именем стегоцефалов), то начавшееся похолодание, завершившееся оледенением, заставило их основательно потесниться с трона господствующих четвероногих. Для жизни этих амфибий нужен был более теплый и влажный климат, который бы обеспечил им благоприятные условия существования. Именно в каменноугольном периоде появились рептилии-пеликозавры, контролировавшие температуру своего тела посредством паруса-терморегулятора. Но и они не устояли, исчезнув в перми. Зато их более совершенные потомки — звероящеры распространились по всей планете. Их скелеты не найдены лишь в Австралии. Целый ряд приспособлений к новым условиям существования позволил звероящерам вытеснить и лабиринтодонтов, и своих прародителей — пеликозавров.
Большинство пресмыкающихся передвигаются на полусогнутых лапах, прижимаясь к земле. А звероящеры перешли к иному способу: их лапы были почти перпендикулярно направлены по отношению к плоскости туловища, то есть значительно выпрямились. Такое положение лап позволяло быстро передвигаться. Звероящеры стали активными хищниками, способными настигать и лабиринтодонтов, и различных собратьев по классу пресмыкающихся. Для этого необходимо было иметь высокий уровень обмена веществ. А его можно обеспечить при условии, что животное теплокровно! На ряде костей звероящеров обнаружены отпечатки множества кожных кровеносных сосудов, которыми была богата кожа этих рептилий. Из этого следует вывод, что, скорее всего, многих звероящеров покрывала шерсть — несомненный признак теплокровности. Остались на отпечатках кожи терапсид и многочисленные ямки, которые палеонтологи считают признаком наличия желез. Роговых чешуй, характерных для подавляющего большинства рептилий, у звероящеров не было. Кожа защищалась от высыхания многочисленными железами и была покрыта в той или иной степени шерстью. Что делает их очень похожими на млекопитающих!
Начавшееся похолодание заставило холоднокровных животных потесниться. Некоторые из них вымерли. Зона теплого климата на планете, конечно, осталась, но сохранилась в районе экваториального пояса. Объединение материков в единый суперконтинент сделало климат в центре Пангеи резко континентальным, то есть очень контрастным. Дни были теплыми, а ночи холодными, как в современных пустынях. Особенно это касалось второй половины пермского периода. Приобретя теплокровность и большую подвижность, звероящеры стали господствующими хищниками конца пермского периода. В отличие от холоднокровных животных охотиться они могли даже ночью. Среди них появились и плотоядные животные, и вегетарианцы.
Вкусовые предпочтения
Первые звероящеры были небольшими хищниками, которые охотились на мелкую добычу. Время шло, терапсиды занимали все новые и новые экологические ниши. Появлялись среди них и узкоспециализированные хищники, и рептилии-вегетарианцы, и всеядные животные. Из крупных хищников сегодня хорошо известна иностранцевия (длина тела — 2,5 м).
Ученые хорошо изучили этого хищника и считают, что он специализировался на определенной жертве — неповоротливых парейазаврах. Большую часть времени парейазавры проводили в воде, как современные бегемоты. Иностранцевия не просто подкрадывалась с берега и настигала парейазавров в воде, она неплохо плавала! У этого хищника, как и у большинства плотоядных зверообразных ящеров, была одна общая особенность. По обе стороны пасти торчали крупные загнутые клыки, сидевшие в верхних челюстях. Именно они первыми вонзались в тело жертвы.
А вот титанофонеус и сиодон любили нырять за рыбой. Зубы этих звероящеров были так устроены, что скользкая добыча не могла вырваться из пасти. У пробурнетии, несмотря на клыки, пищевые предпочтения были очень разнообразными. Это всеядное животное.
Не совсем ясен рацион другого небольшого звероящера — венюковии. Сначала казалось, что зубы принадлежат какому-то гигантскому грызуну, но они не могли перетирать твердую растительную пищу. Венюковия явно питалась негрубой пищей. Не исключено, что с помощью зубов, тяжелой нижней челюсти и мощных челюстных мышц венюковия раскалывала раковины моллюсков. Но, быть может, она предпочитала мягкие сочные стебли растенийсуккулентов.
Поражает и разнообразие размеров тела звероящеров. Некоторые из них не уступали по габаритам современным носорогам. Дейноцефалы-эстемменозухи выглядели, как очень крупные бегемоты длиной 4 м. Стоя в воде, они медленно срывали и отправляли в желудок прибрежные водоросли. Эта группа ящеров получила название «дейноцефалы», что переводится как «ужасноголовые», не случайно. На черепе эстемменозухов было несколько крупных костных выростов, направленных в разные стороны. Для чего они были необходимы, пока непонятно. Еще одна группа звероящеров тоже не уступала в размерах современным африканским обитателям. Это дицинодонты, или «двуклыковые». Помимо двух «клыков», выступающих из пасти, других зубов у этих животных не было. С их помощью дицинодонты разрывали почву в поисках корней, которые они перетирали ороговевшими краями челюстей. Некоторые дицинодонты были совсем небольшими животными, как, например, пермский дицинодонт, или триасовый листрозавр (длина их тела не превышала 1 м). Но уже в начале триасового периода появляются такие растительноядные гиганты, как каннемейерия, длина тела которой достигала 3 м.
Другие звероящеры, наоборот, были не больше зайца или крысы. Многие из них питались насекомыми. Эти животные внешне были уже совсем похожи на настоящих млекопитающих!
Шаг за шагом
Звероящеры считаются прародителями всех млекопитающих. Однако, чтобы стать млекопитающим, одной теплокровности и шерсти еще мало. Новые преобразования, шаг за шагом удалявшие их от ящеров и приближавшие к зверям, были связаны с образом жизни. Прежде всего это добывание пищи. Став активными хищниками, которые могли легко догонять рептилий и охотиться ночью, звероящеры получили еще одно преимущество — вторичное нёбо. Дело в том, что у пресмыкающихся носовые отверстия ведут в ротовую полость, что создает неудобства при питании: или ешь, или дыши. Уже у древнейших терапсид появляется зачаточная костная перегородка, отделяющая носовые отверстия от ротовой полости. В процессе эволюции эта перегородка увеличивалась, пока у самых поздних звероящеров не разделила ротовую полость на две: собственно ротовую и носовую. Это повлияло на питание животных. Если раньше рептилии должны были откусить кусок пищи и быстрее глотать его, чтобы не задохнуться, то теперь пища могла оставаться во рту дольше. Можно было как следует разжевать ее, что увеличивало усвоение различных питательных веществ. Но у палеозойских рептилий зубы были приспособлены к отрезанию или откусыванию пищи и выполняли функцию лезвия. Для пережевывания требовались совсем другие зубы. Так началась дифференциация всей зубной системы.
Совершенствовался и челюстной аппарат. Нижняя челюсть стала работать более эффективно для перетирания пищи. Количество костей в ней уменьшилось. Кости, которые перестали входить в состав нижней челюсти, не просто исчезли. Они уменьшились в размерах и сформировали уже совсем другой орган — орган слуха. Эти кости преобразовались в молоточек, наковальню и стремечко — слуховые кости, характерные для всех млекопитающих. Однако произошло это не сразу. Орган слуха многих звероящеров был еще очень примитивен, но проходили миллионы лет, и он все больше приближался к звериному прообразу.
Образование носовой полости послужило толчком для развития обоняния. А вместе с развитием сенсорной системы в носовой полости появились дополнительные органы чувств, которые хорошо развиты у современных млекопитающих, — усы-вибриссы. Их существование у терапсид вполне убедительно доказывают некоторые палеонтологи. Усложнение органов чувств в свою очередь повлияло на развитие мозга, ведь для того, чтобы получать и анализировать информацию из внешнего мира уже на более высоком уровне, необходимо было развитие соответствующих зон и долей головного мозга.
Казалось бы, что связывает появление шерсти и дифференциацию зубной системы, пережевывание пищи и усложнение строения головного мозга? На самом деле это все звенья одной цепи. У звероящеров появилась еще не полная перегородка в ротовой полости. Они могли не спеша глотать пищу, пережевывая ее. Измельченная пища стала поступать в больших количествах и хорошо усваивалась. За счет этого повысилась интенсивность обмена веществ и активность животного. Для постоянного поддержания такого уровня обмена веществ нужно регулярное поступление пищи. Хорошо, если животное растительноядное и может днями пастись, поглощая растительность, но если это хищник — добычу приходится искать и ловить, ведь первые звероящеры были именно плотоядными. Для этого нужны острый нюх и чуткий слух, а также более сложное поведение, что связано с развитием мозга. К тому же погода не слишком теплая. А в этом случае нужен шерстяной покров, который уменьшает отдачу тепла от тела животного.
Используя все эти нововведения, взрослый звероящер мог успешно поддерживать теплокровность, но как быть с новорожденными животными? Маленькие звероящеры развивались не в утробе матери, а, подобно всем рептилиям, — в яйце. На какой-то период они были защищены яичной скорлупой и потребляли те запасы, которые находились в яйце. Новорожденный ящер нуждался в опеке родителей, которые еще кормили бы его пищей. Выходом из этой ситуации послужила особенность строения кожи, богатой железами. Все эти железы изначально были, скорее всего, потовые. Со временем некоторые из них стали вырабатывать секрет, обогащенный жирами и белками, который и явился прообразом молока млекопитающих. Тщательно изучив строение челюстных костей звероящеров, некоторые палеонтологи пришли к выводу, что у ряда терапсид были мягкие губы, которые необходимы для сосания молока.
Заветная граница
Со временем звероящеры стали настолько похожи на млекопитающих, что перепутать их по внешнему облику наверняка было очень легко. Да и строением тела они мало отличались от зверей. Где же провести границу между звероящерами и млекопитающими? К этому вопросу ученые периодически возвращаются и сейчас. Дилемма с проведением границы в таких переходных группах, как звероящеры, возникает всегда.
Скорее всего, надо определиться, какой признак или группа признаков является той последней ступенью, которая ведет на иной уровень организации. Палеонтологи сошлись во мнении, что важнейшие черты организации настоящих млекопитающих заключаются в строении зубной системы, нижней челюсти и внутреннего уха. Достоверно известно, что несколько групп звероящеров по уровню организации «подошли» к границе, разделяющей рептилий и млекопитающих. А может быть, и перешли ее не в одиночку. То есть вполне вероятно, что разные млекопитающие: однопроходные, сумчатые, настоящие звери — и произошли от различных групп звероящеров! А случилось это уже в другой эре — мезозойской, в триасовом периоде.
Извечный вопрос
Почему же звероящеры вымерли? Ответ надо искать не в падении гигантского метеорита или взрыве сверхновой звезды. Истоки этого процесса, вымирания, надо искать на Земле.
Триас стал еще более жарким временем по сравнению с поздней пермью. Еще существовала Пангея. В средних широтах были распространены пустыни. Теперь и холоднокровные животные могли бороться за право доминировать в различных сообществах.
Некоторые из триасовых звероящеров были огромными вегетарианцами, которые питались около водоемов. Были и звероящеры-тероцефалы, имевшие ядовитые железы. Но крупных хищников, так характерных для пермской фауны, уже не было. Напротив, процветали мелкие плотоядные цинодонты, или собакозубые. Первые их представители, например двиния, появились еще в конце перми. Это были наиболее высокоорганизованные звероящеры, во многом напоминавшие млекопитающих. Некоторые из них, как циногнат и, уже юрский, олигокиф, были, скорее всего, норными животными. Среди звероящеров не стало крупных хищников, потому что на эволюционной арене жизни появились еще более удачливые охотники, чем терапсиды. Сначала это были текодонты, а потом и их потомки — динозавры. Изначально среди этих рептилий были хищники, и хищники, освоившие новый способ охоты. Они высматривали и догоняли жертву на задних лапах. Да и бегали они не на полусогнутых, а на выпрямленных лапах. И уровень обмена веществ был у новых хищников не менее высок (во всяком случае, у динозавров), чем у звероящеров. Так терапсиды потеряли трон «царей природы» и перешли в разряд мелких хищников. Конечно, звероящеры и сейчас могли бы шнырять в современных лесах, но произошло еще одно важное событие в эволюции жизни — в триасе появились млекопитающие. Они не смогли конкурировать с динозаврами и перейти в разряд крупных хищников и растительноядных животных. Но зато звери стали очень эффективными охотниками среди мелких животных. Так более высокоорганизованные потомки вытеснили своих прародителей и с этих позиций. Звероящеры не дожили до начала мелового периода. На этом и закончилась история удивительной группы древних рептилий.
Российские кладовые
В России окаменевшие кости звероящеров впервые были открыты и описаны в первой половине XIX века. Но ископаемые остатки этих животных были очень малочисленны до тех пор, пока не произошло одно важное для отечественной палеонтологии событие. В то время одним из богатейших местонахождений пермской фауны считалось захоронение рептилий, обнаруженное в отложениях полупустынного плато Карру в Южной Африке. Здесь же были найдены отпечатки листьев семенных папоротников и раковины пресноводных моллюсков. Знал об этом местонахождении и профессор Владимир Прохорович Амалицкий. Он считал, что отложения того же возраста могут залегать по берегу реки Малая Северная Двина. Поиски увенчались небольшим, но несомненным успехом — удалось найти раковины двустворчатых моллюсков и отпечатки листьев семенных папоротников, очень схожих с южноафриканскими.
Амалицкий предположил, что в этом же месте могут быть найдены кости древних ящеров. Поиски продолжались в течение 15 лет. И вот — долгожданная удача! На крутом берегу среди светлых пород четко обозначилась темная толща песчаника. Здесь-то и были обнаружены многочисленные скелеты и отдельные кости пермских рептилий, среди которых — остатки звероящеров. Оказалось, что когда-то на месте Малой Северной Двины текли воды древней реки, в которую дождевые потоки сносили трупы обитавших на берегу животных. По своему составу северодвинская фауна напоминала ископаемых рептилий, найденных на плато Карру. В 1929 году в Татарстане около села Ишеево, что на берегу Волги, были обнаружены слои пермского возраста, которые изобиловали скелетными остатками рептилий. После многолетних раскопок удалось описать целый ряд удивительных звероящеров. Среди них был и грузный гигант, длина тела которого достигала 5 м, названный улемозавром. Он являлся растительноядным животным. Врагов у неповоротливого звероящера почти не имелось. Каково же было удивление ученых, когда выяснилось, что найденный в Южной Африке мосхопс и ишеевский улемозавр — одно и то же животное.
По правилу приоритета за звероящером сохранилось название мосхопс, так как оно было дано раньше. Мосхопс оказался не единственным звероящером, чей ареал занимал значительную часть Пангеи. Например, скелет листрозавра был найден в отложениях раннего триаса России. Но оказалось, что в самом начале мезозойской эры листрозавры жили и на территории сегодняшней Европы, а также Азии (начиная от Южной и заканчивая Восточной), Южной Африки и даже Антарктиды. Здесь же, в Антарктиде, в то время обитал и другой звероящер — мелкий хищник — тринаксодон, а северная граница его распространения проходила все в той же Южной Африке. Таким образом, выяснялось, что в земных слоях России хранятся богатейшие скелетные кладовые звероящеров, которые изучала целая плеяда известнейших советских палеонтологов.
Алексей Пахневич, кандидат биологических наук
