какое научное слово обозначает окаменелые экскременты динозавров
Великая наука копрология: Насколько важен кал для истории?
Отправляясь в кусты, древний человек не мог знать, что по его экскрементам потомки будут писать историю Земли. Динозавру об этом нечем было думать. Теперь их дерьмо дороже золота.
В 1873 году профессор медицинского факультета Киевского университета Федор Леш нашел амебы в стуле больного с кровавым поносом, заразил собаку и смог установить, что одноклеточные вызывают амебную дизентерию. Один из первых успехов применения копрологии в медицине закрепил за этим видом исследования научный статус.
Исследование кала уже было признанным методом диагностики паразитарных и воспалительных заболеваний, когда на метод обратили внимание археологи. С 1970-х годов по ископаемым экскрементам, копролитам, изучают болезни, гастрономические предпочтения, образ жизни людей и животных прошлого.
От греческих слов «навоз, кал» и «учение, наука»
Правила жизни динодонтозавров
Больше всех рады калу палеонтологи. Они с уважением называют копролиты «капсулами времени». Окаменевшие фекалии позволяют исследователям изучить рацион питания и болезни динозавров, включая плохо известные виды, чьи скелеты не найдены или найдены в плохом состоянии.
В 2013 году палеонтологу Лукасу Фиорелли удалось отыскать в Аргентине общественный туалет динозавров. На 900 квадратных метрах он выявил более 80 тысяч копролитов весом до двух килограммов. Фиорелли утверждает, что стадные динодонтозавры придерживались правила «не гадить там, где ешь». Опорожнение желудка в одном месте помогало уменьшить распространение паразитов и отпугнуть хищников, продемонстрировав размер стада.
Род растительноядных стадных ящеров с длиной тела до 2–2,4 м
Копролит, найденный в 2015 году рядом с российским городом Вязники, серьезно изменил представления о хронологии развития видов на планете. В экскременте возрастом 252 миллиона лет польские исследователи рассмотрели волосок.
Мех изолирует животное от внешней среды и мешает проникновению тепла извне. Животное с таким покровом не может быть холоднокровным. Копролит свидетельствует, что некоторые виды динозавров эволюционировали в сторону теплокровности, или что рядом с ящерами гораздо раньше, чем считалось раньше, поселились теплокровные животные.
Узнайте о своих корнях в тесте WAS «Насколько ты неандерталец».
Мясоеды против вегетарианецев
Изучение древних следов жизнедеятельности важно и для истории человечества. Так, прояснить рацион неандертальцев помогли фекалии возрастом более 50 тысяч лет, обнаруженные в пещере близ испанского городка Эль-Сальт.
В свою очередь, основу питания кроманьонцев составляли растения. В теплых регионах вегетарианская диета позволяла питаться сытно и стабильно, вне зависимости от результатов охоты. В холодных — заставляла идти для добычи пищи на различные ухищрения. Это могло способствовать развитию кроманьонских сообществ, их победе в конкуренции с неандертальцами.
Фекалии неандертальцев найдены посреди следов кострищ. Скорее всего, это сделали жители соседних стоянок, чтобы заявить о своем превосходстве над местными жителями. Ведь для большинства первобытных обществ костер имеет священный сакральный статус.
Общее название ранних представителей современного человека. 40—30 тысяч лет назад сосуществовали рядом с неандертальцами
Изучение состава химических соединений путем испарения
Вымершие или ассимилированные представители рода Люди (Homo). Жили в Евразии 430—38 тысяч лет назад
Как окаменелые экскременты помогают ученым
Средневековые археологи много раз находили камни, которые называли «ископаемыми шишками». До 1829 года никто не знал, что из себя представляют эти останки часто причудливой формы. Впервые ввел термин «копролит» британский геолог и палеонтолог Уильям Баклэнд. Ученый показал, что эти отложения представляют собой ничто иное как окаменелые фекалии животных.
Интересно, что копролиты и палеофекалии — не одно и то же. В первых практически нет органического вещества и большую их часть составляют минералы, которые заменили собой разложившуюся органику. Вторые же сохранили внутри органическое вещество, поэтому иногда могут даже пахнуть. По большей части копролиты состоят из фосфата кальция — нерастворимого в воде минерала, — а также силикатов и карбонатов.
Казалось бы, эти отходы жизнедеятельности древних животных мало чем полезны для ученых. Они же окаменели, что с них взять? Но дела обстоят с точностью до наоборот. Анализ копролитов позволяет получить огромное количество информации о рационе древних рептилий и млекопитающих. Например, в этих окаменелостях можно заметить скопления минералов, которые по большей части содержатся в растениях. Это будет значить, что существо питалось преимущественно растительной пищей.
Иногда по минералам, содержащимся в копролитах, можно даже сделать вывод о том, какие виды растений населяли ту или иную местность в определенный исторический период. Иногда в копролитах находят человеческие белки, что может свидетельствовать о людоедских наклонностях различных животных или людских племен. По внешнему виду окаменелых фекалий иногда даже можно выяснить строение и размеры кишечника существа, которое их произвело. Ранее мы рассказывали, как с помощью копролитов ученые нашли самых древних человеческих паразитов.
Копролиты и великое вымирание
На фотографии показаны фрагменты копролитов — окаменелых экскрементов — найденные в пермских отложениях Владимирской области, возле города Вязники. Красные — это копролиты звероящера, а белые — архозавра.
На восточной окраине города есть небольшой овраг и заброшенный песчаный карьер. Это знаменитые на весь мир местонахождения вымершей фауны и флоры. В них захоронены остатки ящеров и рыб самого конца пермского периода. Они жили на пике великого вымирания, 252 миллиона лет назад. Они последние жители палеозойской Земли.
Раскопки в Вязниках. Фото © Франк Шульц
Кости и зубы этих животных слабо минерализованы и хрупкие, как печенье. Чуть сдавишь их пальцами, и они крошатся в труху. Перед тем, как извлечь из песка, их приходится обильно пропитывать клеевым раствором. Лишь одна разновидность окаменелостей здесь твердая и крепкая — копролиты древних ящеров и рыб. Это своеобразный геологический курьез: отчего-то именно мягкие экскременты прекрасно окаменели, в отличие от более твердых при жизни зубов и скелетов.
В пермской реке были явно прекрасные условия для фоссилизации копролитов. Поэтому в Вязниках их множество — гораздо больше, чем всех других остатков, вместе взятых. На каждую косточку ящера, чешуйку рыбы или отпечаток крыла насекомого приходится две-три сотни окаменелых копролитов.
Копролиты пермских звероящеров в песке реки пермского периода. Фото © Юлия Сучкова
Почти все копролиты с палец толщиной, округлые и гладкие, оранжевые, желтые или цвета слоновой кости. В основном они, вероятно, принадлежали архозаврам — предкам крокодилов и динозавров — и звероящерам, нашим предкам. Точную принадлежность установить невозможно. Она выстраивается на основе статистики — чьи остатки и копролиты встречаются чаще или реже — и по аналогии с современными животными. Вытянутые копролиты архозавров схожи с экскрементами их дальних потомков — крокодилов. В них в том числе не остаются никакие остатки пищи, кроме очень твердой чешуи. Желудочный сок архозавров растворял все подряд, как и у крокодилов.
Архозавр Archosaurus rossicus. Архозавры из Вязников — самые древние на планете. Иллюстрация © Сергея Красовского
Вторая распространенная группа копролитов обычно приписывается звероящерам-тероморфам. Эти копролиты более короткие, в них попадаются остатки костей и чешуи. Считается, что пищеварение звероящеров было слабее, чем у архозавров, и поэтому в фекалиях оставалось много непереваренных кусков — семена, кости. В одном копролите даже нашли зуб мелкой рептилии. «Здесь запечатлена драма пермского периода. Большой звероящер съел маленького архозавра», — шутил по поводу этой находки сотрудник Палеонтологического института РАН А. Г. Сенников.
Звероящер мегавайтсия (Megawhaitsia patrichae) — один из кандидатов на роль животного, оставившего в Вязниках множество копролитов. Иллюстрация © Андрея Атучина из книги «Древние чудовища России»
Редкий копролит из Вязников, на срезе похожий на звезду. Фото © Юлия Сучкова
Некоторые копролиты выглядят курьезно. В песках попадаются куски конгломерата, набитые галькой и комками глины. В них попадается много крохотных кристаллов кальцита. Когда расколешь камень, в трещине сверкают полупрозрачные капельки, а посреди них лежат толстые копролиты. По сути, получаются экскременты в стразах.
Копролиты из Вязников в 2015 году преподнесли мировую сенсацию. Польские палеонтологи дотошно изучили их состав — геохимию, геометрические формы, морфологию, провели аналогии с нынешней фауной. Необычная и кропотливая работа завершилась важным открытием. В нескольких копролитах из Вязников удалось найти тонкие структуры, похожие на нитки. По мнению палеонтологов, это самые древние волосы на Земле.
Фотография тонкого среза копролита из Вязников в световом микроскопе. Видны структуры, похожие на волосы. Фото из статьи P. Bajdec et al., 2015. Microbiota and food residues including possible evidence of pre-mammalian hair in Upper Permian coprolites from Russia
Вероятно, копролиты со следами волос принадлежали звероящерам. Причем, возможно, волосы принадлежали не жертве животного, а самому звероящеру. Они могли вылизывать свою собственную шерсть, как кошки. На волосяной покров звероящеров и раньше указывали некоторые факты, например, отпечатки усов-вибрисс на морде некоторых хищных звероящеров или высокие орбиты у дицинодонтов, вероятно, выдвигавшие глаза из густой шерсти. Копролиты послужили весомым аргументом в пользу этой гипотезы. До этого древнейшими волосами считались отпечатки млекопитающих юрского периода из Китая. Волосы из Вязников на 80 миллионов (!) лет старше.
Волосы — это важно. Волосяной покров мешает животному использовать внешнее тепло. Волосяной покров лучше изолирует животное от внешней среды. Волосатое животное должно быть теплокровным. То есть, волосы из копролитов показали, что в конце пермского периода некоторые звероящеры перешли на более высокий уровень развития и стали теплокровными.
Вместе с польскими учеными изучением копролитов занимались отечественные специалисты, в их числе А. Г. Сенников. Раньше он говорил, что копролиты напоминают гадких утят, которые обязательно должны превратиться во что-то прекрасное. Волосы звероящеров — это и есть волшебное превращение копролитов в прекрасное научное открытие.
Ученые: динозавры пользовались «общественными уборными»
Каждый копролит является моментальным снимком эпохи, когда на смену рептилиям
стали приходить динозавры
Гигантский общественный туалет, которым пользовались динозавры на протяжении поколений, обнаружен в Аргентине.
Тысячи копролитов, или окаменелых экскрементов травоядных ящеров, обитавших 240 млн лет назад, найдены на небольшом пространстве. Это первое свидетельство того, что древние рептилии пользовались общим отхожим местом.
Состав копролитов содержит указания на состав пищи древних ящеров, заболевания, от которых они страдали, а также даёт представление о растительности в местах их обитания.
Статья об этом опубликована в журнале Scientific Reports.
Однако ископаемый туалет в Аргентине намного превышает по размерам все современные объекты такого рода, а его возраст отсылает нас в эпоху расцвета динозавров.
Зловонный сигнал
Окаменевшие фекалии диаметром до 40 см и весом в несколько килограммов были найдены в семи крупных скоплениях в формации Чанарес в провинции Риоха.
Одни напоминали по форме сосиски, другие имели овальную форму, серого или темно-коричневого цвета.
«Только один вид мог производить такой крупный помет, и мы обнаружили окаменелые костные останки этих животных в этих же местах.
Динадонтозавры имели только два огромных зуба, а пищу перетирали не зубами, а
костными выступами.
Речь идет о динодонтозавре, травоядном ящере, длина которого не превышала 2,4 метра. Размерами и повадками эти животные напоминали современных носорогов. Они жили стадами и защищали потомство от хищников.
Эти ящеры принадлежали к роду дицинодонтов среднего-позднего триаса в Латинской Америке. Это был период, когда на планете стали возникать первые крупные динозавры.
Сами динодонтозавры были рептилиями, обладавшими рядом примитивных анатомических особенностей: в частности, у них отсутствовали специализированные зубы для пережевывания растительной пищи.
Тот факт, что они отводили особые места для отправления естественных надобностей, свидетельствует, по мнению доктора Фиорелли, что они были стадными животными, у которых были веские причины для такого поведения.
Но и скопления фекалий тоже выглядели устрашающе.
Капсулы времени
Исследователи зафиксировали плотность в 94 копролита на квадратный метр. Площадь скопления экскрементов достигала 900 кв. метров.
Копролиты не представляют собой большой редкости, однако крайне редко ученые находят столь древние и крупные скопления окаменевших экскрементов, так как они обычно очень легко и быстро разлагаются.
В данном случае сохранности копролитов содействовал тот факт, что их накрыл слой раскаленного вулканического пепла, подобно тому, что произошло в ходе извержения Везувия, погубившего города Помпеи и Геркуланум.
Динадонтозавры (рисунок художника) были стадными животными.
Копролиты также выполняют роль «капсул времени».
«Каждый такой копролит является как бы моментальным снимком древней экосистемы. Это был критический момент в истории эволюции. Тогда уже появились первые млекопитающие, которые сосуществовали с ранними примитивными ящерами, которые позднее превратились в динозавров».
Ихнофоссилии: окаменевшие следы
Перед вами отпечаток лапы динозавра, застывший на миллионы лет в песчанике в американском штате Юта. Такие отпечатки — наиболее известные примеры ихнофоссилий, обширного класса окаменелостей, представляющих собой следы жизнедеятельности древних организмов.
Если окаменевшие остатки скелетов или отпечатки мягких тканей позволяют узнать, как эти организмы выглядели, то ихнофоссилии рассказывают о том, как они себя вели: как передвигались, как питались, как строили жилища и как отдыхали. Первый же вопрос, который обычно возникает при взгляде на ихнофоссилию: «А кто оставил этот след?» Вопрос очень важный и интересный, хотя сами палеоихнологи (палеонтологи, занимающиеся ихнологией) его не очень любят, — часто на него нет точного ответа, да и определение до вида организма, оставившего след, обычно не является основной задачей.
Дело в том, что к определению «автора» следа, палеоихнология подходит особенным образом — со своей собственной систематикой следов жизнедеятельности. Вместо привычных биологам и палеонтологам sp. (species — вид) и gen. (genus — род) появляются не связанные с ними напрямую isp. (ichnospecies — ихновид) и igen. (ichnogenus — ихнород). Параллельная систематика продиктована спецификой окаменелостей. С одной стороны, один и тот же организм в разных ситуациях может оставлять совсем разные следы (например, отпечатки лап и выкопанную нору). С другой стороны, от абсолютно разных организмов до нас могут дойти невероятно похожие ихнофоссилии (наглядный, хотя и современный пример — норы сурка и буревестника). Поэтому, например, ихнород Arenicolites, представляющий собой простые U-образные ходы рытья, встречающиеся с кембрия до современности, не очень правильно воспринимать как след конкретного животного.
Типы следов, которые дошли до нас в виде объемных структур в осадочных породах. Ихнотаксоны: 1 — Cruziana; 2 — Cosmorhaphe; 3 — Paleodictyon; 4 — Phycosiphon; 5 — Chondrites; 6 — Thalassinoides; 7 — Ophiomorpha; 8 — Diplocraterion; 9 — Gastrochaenolites; 10 — Asteriacites; 11 — Rusophycus. Рисунок из книги: Р. Микулаш, А. Дронов. Палеоихнология — введение в изучение ископаемых следов жизнедеятельности
Сами следы тоже бывают очень разные — всё зависит от того, чем занимался организм их оставивший: перемещался (шел или полз), что-нибудь ел, рыл нору и т. д. Также к ихнофоссилиям относятся копролиты (окаменелые экскременты; см. картинку дня Копролиты и великое вымирание), кололиты (cololites, окаменелое содержимое кишечника) и гастролиты (gastrolites, окаменелое содержимое желудка; не путать с gastroliths — камушками, специально заглоченными животными для перетирания плотной пищи; по-русски тоже гастролиты). Более того, ихнофоссилии оставляют не только животные: палеонтологи часто имеют дело с ризолитами — окаменевшими следами, оставшимися от корней растений.
Ризолиты (следы корней растений), торчащие из выветривающегося песчаника плейстоценового возраста на острове Гран-Канария. Подробнее про эти необычные образования можно прочитать в статье A. Alonso-Zarza et al., 2008. Megarhizoliths in Pleistocene aeolian deposits from Gran Canaria (Spain): Ichnological and palaeoenvironmental significance. Фото © Кирилл Власов
А в некоторых случаях ситуация вообще настолько запутанная, что не удается понять, кто оставил след — животное или растение. Замечательным примером такого случая являются гексагональные сетки Paleodyction.
Paleodictyon из миоценовых отложений Италии. Фото с сайта en.wikipedia.org
Но иногда всё же удается соотнести «автора» и оставленный им след. Например, это не составляет большого труда, если вид еще существует и животное ходит непосредственно по окаменевшим следам, оставленным его сородичами.
Следы антилопы гну из местонахождения Энгаре-Серо (Танзания) возрастом 10–12 тысяч лет. В момент съемки живые представители этого вида паслись в ста метрах от фотографа. Рядом со следами гну находятся следовые дорожки Homo sapiens. Про изучение следов человека в этом местонахождении можно прочитать в статье K. Hatala et al., 2020. Snapshots of human anatomy, locomotion, and behavior from Late Pleistocene footprints at Engare Sero, Tanzania. Фото © Кирилл Власов
Но если это следы кого-то вымершего, то всё сложнее, и сопоставление животного и следа — большая удача. Если ученым особенно везет, то удается найти одновременно и следы, и того, кто их оставил, — тогда в руках ученых оказывается почти что кинопленка с действиями существа, о которых никак больше не узнать.
Так, история, которую рассказывает следовая дорожка юрского (150–140 млн лет назад) мечехвоста из Зольнхофенского месторождения в Баварии (см. Зольнхофенский известняк) одновременно и грустна, и забавна. Она повествует о юном мечехвосте, который спустился на дно лагуны, прошел по нему десять метров и умер. Удалось установить даже причину смерти — асфиксия. Во время шторма небольшое (12 см) членистоногое попало в очень соленые воды лагуны, где и погибло. В отличие от взрослых животных, молодые мечехвосты часто плавают в толще воды и у поверхности и поэтому легко могут попасть в штормовые волны, способные снести их в неудачное место. Мечехвост боролся до последнего — большинство животных, которых забрасывало в такие лагуны, достигали дна уже мертвыми (D. Lomax, C. Racay, 2012. A Long Mortichnial Trackway of Mesolimulus walchi from the Upper Jurassic Solnhofen Lithographic Limestone near Wintershof, Germany). Похожая история постигла и креветку, экспонирующуюся в палеонтологическом музее в самом Зольнхофене, но ее след был в несколько раз меньше.
А вот из странных волнистых структур, показанных на фото ниже, можно узнать об особенностях жизни триасовых четвероногих рептилий (тетрапод). Сложные структуры с несколькими входами и выходами, камерами и соединяющими их переходами были созданы небольшими рептилиями (длина тела — 20–25 см), жившими колонией на берегу сезонно пересыхающей речки к северу от экватора 240 миллионов лет назад. Исходя из конструкции нор и их географического положения, ученые смогли с большой уверенностью утверждать, что такие сооружения служили укрытием для целой колонии тетрапод, которые пережидали в них холодные ночи и прятались от хищников. На момент обнаружения эта находка была второй по древности среди известных нор рептилий (более древние были на 5 млн лет старше). Она стала доказательством наличия сложных социальных отношений среди животных еще в триасе (S. Voigt et al., 2011. Complex tetrapod burrows from middle triassic red beds of the Argana basin (Western High Atlas, Morocco)).
Норы тетрапод из триасовых отложений Марокко. Длина масштабных отрезков: A — 2 см, B и D — 10 см, C — 5 см. Фото из статьи S. Voigt et al., 2011. Complex tetrapod burrows from middle triassic red beds of the Argana basin (Western High Atlas, Morocco)
Ихнофоссилии предоставляют палеонтологам и геологам массу информации — с помощью них можно изучать, как передвигались динозавры, выделять нужные геологические слои и определять палеогеографические условия. Для широкой публики они, конечно же, не так интересны: будучи выставленным в музее, след тираннозавра привлекает гораздо меньше внимания, чем его скелет. Хотя реконструкция скелета основывается в том числе и на том, что мы узнали, изучая невзрачные следы теропод.