Хотите больше узнать о динозаврах? Охота за ископаемыми может быть изнурительной, но обычно она не сложной. Палеонтологи, как правило, работают с вещами, которые были мертвы миллионы лет, превратились в камень и перестали пахнуть. В конце дня исследователи просто должны отряхнуться и постирать грязные ботинки и потную одежду. Но для нового исследования, изучающего экосистемы, в которых жили динозавры, команда палеонтологов обнаружила, что они соскребают болотных кроликов и броненосцев у шоссе в Луизиане.
Исследователи спасают ткань от броненосца. Фото: Том Каллен
«Мы хотим знать, что ели динозавры и какова была их среда обитания, но прежде чем мы сможем это сделать, мы должны понять, какова была их среда обитания. Нам нужно взглянуть на подобные ситуации сегодня », – говорит Томас Каллен, ведущий автор исследования в Королевском обществе открытых наук и научный сотрудник Чикагского полевого музея. Более конкретно, Каллен и его команда должны были посмотреть на останки животных, живущих в тех же условиях сегодня. Более конкретно, им нужно было посмотреть на химический состав останков этих животных.
«Вы то, что вы едите, более или менее», – объясняет Каллен, который получил докторскую степень в Университете Торонто и в Королевском музее Онтарио под руководством соавтора Дэвида Эванса. «Существуют естественные варианты элементов, называемые стабильными изотопами – версии атомов элементов, которые легче или тяжелее в зависимости от того, сколько нейтронов они содержат. Различные растения содержат различные относительные количества тяжелых или легких стабильных изотопов для конкретных элементов, таких как углерод и кислород, и когда животные едят эти растения или едят других животных, которые питаются этими растениями, они включают эти изотопы в свои ткани».
И эти изотопы не обязательно исчезают, когда животное умирает, или даже когда оно окаменело. Стабильные изотопы, сохраняющиеся в костях или зубах животных, могут оставаться нетронутыми в течение десятков миллионов лет, что означает, что ученые могут анализировать изотопы, присутствующие в окаменелости, и получить некоторое представление о том, что съело это животное и где оно упало в пищевой цепи. Изотопы якобы могут быть окном в жизнь динозавров.
Однако в этой предпосылке есть потенциальный недостаток – многие ученые не знают о том, как динозавры и другие вымершие животные распределяют среду обитания и ресурсы в своих экосистемах, и неясно, насколько хорошо этот вид изотопного анализа часто используется млекопитающие, живущие в более сухих лесах или на равнинах, смогут точно определить рационы различных групп животных, живущих в болотистой и фрагментированной местности. Решение Каллена и его команды состояло в том, чтобы сравнить аналитический метод с современной экосистемой, аналогичной той, в которой жили динозавры, и посмотреть, сможет ли изотопный анализ правильно предсказать рацион современных животных.
Аллигатор, чьи ткани были проанализированы для этого исследования, предоставлен исследователям семьей Лэндри, которые снимаются в канале «История» на «Болотных людях». Фото: Том Каллен
«Мы хотели проверить, действительно ли методы стабильных изотопов, которые мы обычно имеем в наличии, действительно работают для палеонтологии динозавров, и особенно для характеристики древних водно-болотных экосистем. Итак, мы проверили эти методы в современной прибрежно-пойменной лесной экосистеме, где мы уже примерно знаем правильные ответы», – говорит Каллен. «Это было упражнение на должную осмотрительность, и оно включало в себя игру с большим количеством Roadkill».
Команда направилась к бассейну реки Атчафалайя, крупнейшему болоту страны. В самом центре Луизианы он сильно пахнет, а дороги, пересекающие болота и бухты, обеспечивают постоянное снабжение дорог. «Изначально мы планировали поездку в этот район, чтобы встретиться с людьми из Департамента дикой природы и рыболовства штата Луизиана, исследователями и сотрудниками коллекций в местных университетах и музеях, а также с местным натуралистом. Но люди, занимающиеся рыбной и дикой природой, были достаточно любезны, чтобы предоставить нам специальное разрешение на использование для сбора образцов, поэтому мы провели несколько дней, разъезжая и собирая дорожные убийства между встречами», – говорит Каллен. «На самом деле мы не ожидали, что он будет слишком успешным, но на самом деле он оказался очень эффективным. Мы собрали что-то около 40-50 образцов, представляющих около 15 видов в первые пару дней езды.
Сбор ста с лишним образцов дорожного убийства стал новой задачей для команды, хотя Каллен отмечает, что «биологи имеют репутацию постоянно собирающих мертвые вещи». «Первые несколько были действительно грубыми», – вспоминает он. «Сначала мы нашли енота, который выглядел хорошо, но его мех ползал личинками, поэтому мы подошли к его рту, чтобы вытащить зуб. Вся челюсть выскользнула изо рта. Это было действительно отвратительно, но мы потеряли чувствительность».
Как только образцы ткани вернулись в лабораторию, команда проанализировала их в масс-спектрометре, машине, которая анализирует атомные массы элементов, присутствующих в образце, и обеспечивает соотношение тяжелых и легких стабильных изотопов интересующих элементов. Полученные результаты были немного размытыми – если бы исследователи не знали, что едят еноты и аллигаторы, анализ, основанный на изотопах, не смог бы точно их определить. «Мы выяснили, что система не очень строгая и сухая. В идеале вы сможете различить каждое животное по тому, что оно ест и где в среде обитания оно живет. Проблема в том, что в этой раздробленной болотистой местности животные имеют очень разнообразные рационы, поэтому они не выделяются в красивые маленькие коробочки », – говорит Каллен.
С имеющимися в настоящее время ресурсами обычные стабильные изотопы, такие как углерод и кислород, могут не быть идеальным инструментом для объединения мелкомасштабных диет и предпочтений динозавров. Тем не менее, отмечает Каллен, будущие исследования, отслеживающие изменения в структуре стабильных изотопов в течение более длительных периодов времени и использующие изотопы, которые лучше отслеживают структуру пищевой сети, могут дать более многообещающие результаты. «Традиционный способ изучения ископаемой стабильной изотопной экологии с использованием углерода и кислорода может оказаться не таким подходящим для динозавров или любого животного в прибрежных пойменных лесах, как мы надеялись», – говорит Каллен. «На самом деле для решения этой проблемы может потребоваться использование более экзотических стабильных изотопных систем, которые действуют так же, как азот в мягких тканях, концентрируя или истощая пищевую цепь, но которые способны сохраняться в твердых тканях и в результате превращаются в окаменелости».
Когда его спросили, стоила ли конечная цель исследования – найти лучшие способы узнать, что ели динозавры, – стоит ли вырывать зубы из гниющих енотов на солнце Луизианы, Каллен сказал: «Геологические данные дают нам возможность понять, как экология развивается и изменяется со временем и реагирует на такие вещи, как изменение климата. Понимая экологию в максимально возможной степени, как в прошлом, так и в настоящем, мы можем делать прогнозы о том, что произойдет в будущем ». Кроме того, он отмечает:« Всегда круто думать о том, что делали динозавры».
