Время динозавров

Будучи одним из первых динозавроморфов, проротодактиль – это что-то вроде динозавровой версии Люси, знаменитой окаменелости из Африки, которая принадлежит человекоподобному существу, но не совсем Homo sapiens. Точно так же как Люси похожа на нас, проротодактиль выглядел и вел себя как динозавр, но все договорились не считать его настоящим динозавром. Просто ученые давно придумали следующее определение динозавров: это группа, включающая растительноядного игуанодона, хищного мегалозавра (двух из трех первых динозавров, найденных учеными в 1820-х гг.) и всех потомков их общего предка. Поскольку проротодактиль появился не от этого общего предка, а несколько раньше, то по определению он не настоящий динозавр. Но это просто слова.

В случае проротодактиля мы видим следы, оставшиеся от животного, которое эволюционировало в динозавров. Оно было размером с домашнего кота и весило в лучшем случае 4–5 кг. Ходило на четырех конечностях, оставляя отпечатки и передних, и задних лап. Сами конечности, должно быть, были довольно длинными, судя по большим промежуткам между последовательными отпечатками одних и тех же передних и задних ног. Задние ноги, должно быть, были особенно длинными и тонкими, потому что их следы часто располагаются перед отпечатками передних лап, то есть задние лапы переступали передние. Передние лапы были маленькими и подходили для хватания, а длинные компактные ступни были идеальны для бега. Проротодактиль был долговязым на вид животным, быстрым, как гепард, но с нескладными пропорциями ленивца. Не таким ожидаешь увидеть предка тираннозавра и бронтозавра. И он был не очень-то распространен: менее 5 % всех следов в Стрычовице принадлежат проротодактилю, а значит, эти протодинозавры поначалу не были особенно многочисленными или успешными. Напротив, их намного превосходили числом мелкие рептилии, земноводные и даже другие примитивные архозавры.

Эти редкие, странные, не-совсем-настоящие-динозавры продолжали развиваться по мере того, как мир приходил в себя в раннем и среднем триасе. Так говорят польские окаменелости, идущие по порядку, как страницы романа. В таких местах, как Вюры, Паленги и Баранув, находят массу следов динозавроморфов – ротодактиля, сфингопа, парахиротерия, атрейпа, которых со временем становится все больше. Появляется все больше видов следов; они становятся крупнее и разнообразнее, у некоторых даже исчезают наружные пальцы ног. У других исчезают отпечатки передних лап – эти динозавроморфы ходили только на задних. Уже 246 млн лет назад динозавроморфы размером с волков носились на двух ногах и хватали добычу когтистыми передними лапами, действуя как уменьшенная версия тираннозавра. Они жили не только в Польше; их следы также находят во Франции, Германии и на юго-западе США, а кости обнаружены в Восточной Африке, Аргентине и Бразилии. Большинство из них ели мясо, но некоторые стали вегетарианцами. Они стремительно двигались и росли, имели быстрый метаболизм и были активными, подвижными животными по сравнению с сонными амфибиями и рептилиями вокруг.

Однажды кто-то из этих примитивных динозавроморфов превратился в настоящего динозавра. Это изменение было радикальным только по названию. Граница между нединозаврами и динозаврами – нечеткая и искусственная, это просто результат договоренности ученых. Так же как ничего принципиально не меняется, когда вы проезжаете границу между Иллинойсом и Индианой, не было никакого эволюционного скачка: просто один динозавроморф размером с собаку превратился в другого динозавроморфа размером с собаку и оказался как раз над разделительной линией на генеалогическом древе, которая обозначает динозавров. Этот переход включал в себя появление лишь нескольких новых признаков в строении скелета: длинный рубец на костях передней конечности, к которому крепились мышцы, перемещающие кисти внутрь и наружу; выступы на шейных позвонках для крепления более сильных мышц и связок и открытый, окошкообразный тазобедренный сустав. Изменения незначительные, и, честно говоря, их точную причину мы не знаем, но зато мы знаем, что переход от динозавроморфов к динозаврам не был крупным эволюционным скачком. Гораздо важнее было появление самих динозавроморфов – подвижных, сильных и быстрорастущих.

Первые настоящие динозавры возникли от 230–240 млн лет назад. Точнее сказать сложно из-за двух проблем (моей головной боли), которые все еще ждут, пока их решат. Во-первых, самые первые динозавры настолько похожи на своих динозавроморфных кузенов, что трудно отличить даже их скелеты друг от друга, не говоря уже о следах. Например, загадочный ньясазавр, известный по фрагменту передней конечности и нескольким позвонкам, найденным в отложениях Танзании возрастом примерно 240 млн лет, может быть самым старым динозавром в мире. А может, это просто еще один динозавроморф не с той стороны генеалогического раздела. То же можно сказать и о некоторых польских отпечатках, особенно о крупных, оставленных животными, ходящими на задних лапах. Возможно, какие-то из них были оставлены самыми настоящими динозаврами. У нас просто нет хорошего способа разделить следы самых ранних динозавров и их ближайших нединозавровых родственников – настолько похоже строение их лап. Но возможно, это не так уж и важно, ведь происхождение настоящих динозавров гораздо менее значимо, чем появление динозавроморфов.

Во-вторых, другая, гораздо более вопиющая проблема: многие костеносные триасовые породы, особенно из раннего и среднего триаса, очень плохо датируются. Лучший способ определить возраст пород – это так называемое радиометрическое датирование, при котором мы сравниваем соотношение двух разных типов элементов в скале, например калия и аргона. Суть вот в чем. Когда жидкий камень охлаждается и затвердевает, образуются минералы. Они состоят из определенных элементов, в том числе калия. Один изотоп калия (калий-40) нестабилен, и в процессе так называемого радиоактивного распада он превращается в аргон-40 и испускает небольшое количество излучения, из-за которого потрескивает ваш счетчик Гейгера. Как только камень твердеет, неустойчивый калий внутри начинает превращаться в аргон. При этом накапливающийся аргон оказывается заперт внутри минерала, где можно измерить его количество. Из лабораторных опытов мы знаем скорость, с которой калий-40 превращается в аргон-40. Зная эту скорость, мы можем взять камень, измерить процентное соотношение двух изотопов и рассчитать, сколько камню лет.

Радиометрическое датирование произвело революцию в геологии в середине XX в. У истоков этого метода стоял англичанин по имени Артур Холмс, который когда-то занимал кабинет через несколько дверей от моего в Эдинбургском университете. Сегодняшние лаборатории, например New Mexico Tech и Центр исследований окружающей среды шотландского Университета в Глазго, – это высокотехнологичные ультрасовременные объекты, где ученые в белых халатах работают с приборами стоимостью во много миллионов долларов и размером больше моей старой квартирки на Манхэттене, чтобы определить возраст микроскопических кристаллов породы. Метод настолько совершенный, что камни возрастом в сотни миллионов лет могут быть точно привязаны к небольшому промежутку времени всего в несколько десятков или сотен тысяч лет, а независимые лаборатории регулярно получают одни и те же результаты, даже когда вслепую тестируют образцы из одних и тех же пород. Хорошие ученые так проверяют свою работу, чтобы убедиться в работоспособности методики, и многочисленные проверки показали надежность радиометрического датирования.

Но есть одно принципиальное ограничение: радиометрическое датирование работает только с породами, которые были жидкими, а потом остыли (например, с базальтами или гранитами, которые получаются из затвердевшей лавы). Породы, в которых содержатся окаменелости динозавров, например аргиллиты и песчаники, образуются не так. Они получаются, когда ветер и вода приносят осадки. Установить возраст этих типов отложений гораздо сложнее. Иногда палеонтологу везет, и он находит кость динозавра, зажатую между двумя слоями достоверных вулканических пород, которые обеспечивают временной диапазон жизни этого динозавра. Есть и другие методы, которые могут датировать отдельные кристаллы из песчаников и аргиллитов, но они дорогие и трудоемкие. Поэтому выяснить возраст динозавров часто бывает трудно. Отдельные фрагменты летописи динозавров датированы хорошо – когда у нас хватает вкраплений вулканических пород, чтобы составить временнýю шкалу, или датирование отдельных кристаллов оказалось успешным, – но не триас. Есть лишь несколько хорошо датированных окаменелостей, поэтому мы не до конца уверены, в каком порядке появлялись некоторые динозавроморфы (особенно если попробовать сравнить возраст видов, найденных в разных частях света) или когда истинные динозавры отделились от динозавроморфов.