Что общего между слонами, верблюдами и зауроподовыми динозаврами? Мягкие тканевые подушечки под пятками поддерживают их огромные размеры и вес. Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, показало, что зауроподовые динозавры, вероятно, были способны развиваться до высоты 76 футов - почти как Белый дом - потому что их ноги имели подушечки, которые помогали их массивным телам двигаться, не раздавливая кости стопы.
Эволюция гигантских динозавров и то, как они переносили свой огромный рост, было темой дебатов среди палеонтологов на протяжении более чем столетия, и до сих пор не было конкретного ответа. "Наше исследование наконец-то разрешило эту 120-летнюю гипотезу, впервые предоставив биомеханические доказательства того, как гигантские зауроподы могли поддерживать свой вес на суше", - говорит Андреас Яннель, научный сотрудник Квинслендского университета и ведущий автор исследования.
Эти гигантские растительноядные динозавры, известные своими длинными шеями и хвостами, бродили по Земле в юрскую эпоху еще 201 миллион лет назад. Но только 145 миллионов лет назад они начали эволюционировать до больших размеров - в 10 раз больше, чем современный африканский слон. Когда сто лет назад палеонтологи нашли первые следы зауроподов, говорит Джаннель, отпечатки, казалось, показывали, что животные ходили на каблуках. Это заставило некоторых палеонтологов предположить, что у гигантских динозавров при ходьбе были своеобразные подушечки на пятках, хотя никаких доказательств в пользу этой теории не было. Столетняя технология не позволяла изучать мягкие ткани в окаменелостях, которые редко сохраняются в породе.
Джаннель и его соавторы создали новый подход к изучению анатомии стопы динозавра, включающий кости и мягкие ткани. Используя ископаемые данные от верхнего триаса до верхней юры, исследователи создали 3D виртуальные модели пяти различных видов зауропод, вес которых составлял от 1 984 до 74 957 фунтов. Они также создали модель на основе стопы существующего африканского слона. Виртуальная реконструкция положения стопы позволила им проследить, как зауроподы ходили по суше с мягкой тканевой подушечкой стопы и без нее.
Подушечки из мягких тканей под пяткой были необходимы зауроподовым динозаврам для того, чтобы ходить, не повреждая ткани и не ломая кости. Подобно слонам, подушечки направляли нагрузку от костей.
Автор исследования Ольга Панагиотопулу, старший преподаватель анатомии и биологии развития в Университете Монаша, говорит, что идея о мясистых подушечках стоп возникла при изучении жировых подушечек, обнаруженных у слонов, носорогов и других живых гигантов. У этих животных нижние подушечки развивались как амортизаторы, чтобы перераспределять давление на ноги. Панагиотопулу говорит, что исследование 2011 года, которое показало, что предки слонов эволюционировали к большим жировым подушечкам стоп по мере их роста, частично вдохновило их на гипотезу о том, что зауроподы имели подобные структуры, чтобы уменьшить нагрузку на кости и избежать переломов.
Более мелкие представители семейства зауроподов, как выяснили ученые, также имели свою версию подушечки стопы. Используя окаменелые следы предшественников зауропод, известных как платеозавры, исследователи создали реконструкцию их стопы, пальцы которой были слегка приподняты над землей без пяточной подушечки. Результаты показали, что скелет стопы никак не мог выдержать их вес без какой-либо дополнительной опоры. "Наша работа предполагает, что наличие зарождающейся пяточной подушечки у предшественников зауропод заложило основу для эволюции более существенной структуры", - говорит Яннель.
Кимберли Шапель, постдокторант из отдела палеонтологии Американского музея естественной истории, не участвовавшая в исследовании, говорит, что до этой работы ни одно исследование не проверяло теорию о том, были ли у зауроподов жировые подушечки на ногах. "Это дает еще одну головоломку для того, как зауроподовые динозавры стали такими большими". Хотя Шапель говорит, что ее единственная оговорка заключается в том, что, хотя методы исследования были проверены на современном слоне, "было бы полезно посмотреть, какие прогнозы дают модели для других живых животных, имеющих жировые подушечки, таких как верблюды и носороги, а также для тех, у кого их нет".
Имея доказательства наличия жировых подушечек стопы у зауроподовых динозавров, Панагиотопулу говорит, что она планирует изучить, как именно они распределяют нагрузку при ходьбе, изучив механику стопы слонов, носорогов и лошадей.
С другой стороны, Яннель работает над тем, чтобы расширить трехмерные вычислительные модели до целой конечности зауропода - в комплекте с мягкими тканями, такими как мышцы, которые также редко сохраняются в окаменелостях. "Эти исследования и методология являются относительно новыми в области палеонтологии", - объясняет он. "Так что следите за новостями, потому что это имеет большой потенциал для дальнейших исследований в будущем, причем не только зауроподов, но и других динозавров и доисторических животных!".