В конце мелового периода утконосые гадрозавры были самыми продвинутыми травоядными на Земле. Новые исследования показали, насколько прожорливыми были эти динозавры: их средний зуб стирался менее чем за два месяца, поскольку они потребляли огромное количество растений. Некоторые из самых успешных травоядных на Земле могли иметь сотни тысяч зубов за свою жизнь.
Орнитоподы — это группа динозавров, в которую входят игуанодон, гипсилофодон и их родственники, включая редких рабдодонтид. Орнитоподы впервые появились в средней юре, но были наиболее заметны в меловом периоде, когда они стали доминирующими травоядными на больших территориях мира.
Этот путь превратил их из маленьких универсалов в крупных и специализированных «машин по поеданию растений», которые могут соперничать с современными коровами и овцами. Исследование, проведенное Аттилой Оси из Университета Этвеша Лоранда в Венгрии, показывает, что динозавры достигли этого в результате эволюции огромного количества заменяющих зубов, что позволило им есть даже самые жесткие растения в больших количествах. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
«Зубы и челюсти орнитопод радикально изменились в ходе эволюции», — говорит Аттила Оси. «У более ранних членов группы, таких как игуанодон, зубы формировались более 200 дней и по крайней мере столько же времени уходило на их стачивание путем жевания. Но к концу мелового периода гадрозавры стачивали зубы всего за 50 дней».
«Мы думаем, это связано с тем, что более поздние орнитоподы, должно быть, питались жесткими растениями, которые быстро разрушали их зубы. Поскольку они изнашивались с огромной скоростью, этим динозаврам пришлось бы наращивать ряды зубов в своих черепах, чтобы не умереть с голоду», - добавил он.
Хотя травоядность является одним из самых распространенных образов жизни животных, есть растения на удивление сложно. В отличие от мяса, которое легко расщепляется в кишечнике, растения, как правило, состоят из жестких волокон и сложных углеводов, которые трудно переваривать.
Зубы находятся на передовой этой диетической битвы, разламывая растения и разрезая их на более мелкие части, чтобы кишечные бактерии могли расщеплять их более эффективно. Однако, как объясняет соавтор исследования профессор Пол Барретт, это сказывается на зубах.
«В течение жизни травоядного его зубы постепенно изнашиваются», — говорит Барретт. «Это устанавливает верхний предел для жизни некоторых млекопитающих, таких как слоны или коровы. Как только у них выпадают зубы, животное больше не может питаться, и поэтому оно умирает».
Для рептилий это не проблема. Они способны постоянно отращивать новые зубы, и замена готова появиться снизу, как только износится предыдущая. В результате зубы динозавров являются обычными окаменелостями, что делает их ценным способом изучения эволюции этих животных, отметили ученые.
Команда была особенно заинтересована в исследовании зубов и челюстей орнитопод, которые в конечном итоге стали одними из самых продвинутых травоядных, когда-либо живших на нашей планете. Изучая хорошо сохранившиеся черепа, они смогли проследить, как черепа динозавров развивались во все более сложные формы, которые были лучше приспособлены для поедания растений.
«Мы можем наблюдать последовательное увеличение сложности их адаптаций к травоядности по мере их эволюции», — объясняет Барретт. «Вначале у них были отдельные ряды довольно простых зубов с ограниченным износом, вероятно, потому, что эти динозавры были сосредоточены на фруктах и более мягких растениях».
«К тому времени, когда эволюционировали гадрозавры, у них было гораздо больше зубов, которые развили большой лезвиеобразный край с одной стороны и ряд гребней позади него. Эта структура уникальна для этих динозавров и сохраняла верхние и нижние зубы острыми, когда они терлись друг о друга», - добавил он.
Более поздние орнитоподы также двигали челюстями по-новому, скользя ими вперед-назад и из стороны в сторону, что позволяло им еще глубже измельчать растения. Их тела также стали намного больше, что позволило им разместить более крупные кишки, которые могли более эффективно высвобождать питательные вещества из растений.
Разные динозавры использовали разные подходы к травоядности. Но команда заметила, что несколько групп орнитоподов, таких как тенонтозавриды и их более продвинутые родственники игуанодонты, следуют поразительно схожему эволюционному пути. Они считают, что это пример конвергентной эволюции.
«Около 110 миллионов лет назад эти орнитоподы быстро развили ряд схожих характеристик», — объясняет Барретт. «Их зубы увеличиваются в количестве, их челюсти смыкаются плотнее, и они наращивают больше заменяющих зубов, что делает их более эффективными травоядными. Мы также видим, что это происходит у рогатых динозавров, включая такие виды, как трицератопс. Возникает соблазн предположить, что эти изменения произошли по схожим причинам».
Хотя доказательства того, что окружающая среда изменилась в раннем меловом периоде, сильны, выяснить, что именно произошло, сложно. Чтобы попытаться выявить потенциальные причины, команда исследовала изношенные области зубов динозавров, известные как грани износа, на предмет признаков микроскопических изменений.
«До раннего мела зубы орнитопод имели множество крупных ямок», — говорит Оси. «Это говорит о том, что они ели большое количество семян растений, а также потенциально потребляли много пыли и почвы, питаясь близко к земле. У более поздних форм ямок меньше, а царапин гораздо больше. Это говорит о том, что теперь они питались более твердыми растениями или питались другим способом».
Вместо того, чтобы динозавры активно меняли то, что они ели, одним из возможных объяснений может быть то, что определенные растения стали более распространенными. Возможно, что рост количества цветов может быть ответственным, но это не совсем соответствует имеющимся доказательствам.
«Хотя подозрительно, что цветковые растения начинают диверсифицироваться примерно в это время, они все еще были довольно редки в то время», — говорит Барретт. «На самом деле, до позднего мелового периода хвощи, папоротники и хвойные были бы гораздо более распространены среди динозавров, ищущих что-нибудь поесть».
«Поскольку очень сложно разделить ископаемые останки растений и динозавров, маловероятно, что у нас когда-либо будет достаточно подробных доказательств, подтверждающих наличие связи, даже если это очень интересная идея», - добавил он.
Завершив работу над орнитоподами, команда надеется постепенно расширить свои исследования на других травоядных динозавров, таких как анкилозавры или рогатые динозавры. Это может дать нам лучшее представление о том, почему эти рептилии были настолько успешными, и как эволюция сформировала рацион различных групп.
«Мы хотели бы иметь возможность взять образцы других динозавров, чтобы увидеть, распространена ли тенденция увеличения размера тела, количества зубов и изменения в износе зубов, которую мы обнаружили у орнитоподов, более широко», — говорит Оси. «Если мы сможем выяснить, какие изменения претерпевали травоядные в то время, это даст нам гораздо больше шансов понять место этих динозавров в экосистемах мезозойской эры».
