Динозавры могли достигать размеров дома, но почему среди них не было крошечных видов размером с мышь? Этот пробел в палеонтологической летописи долго оставался загадкой: энергетические модели предсказывали, что мелкие нептичьи динозавры должны были существовать, однако даже в самых богатых местонахождениях не найдено взрослых особей легче примерно 300 граммов. Новое исследование, опубликованное в журнале Evolution, предлагает неожиданное объяснение: возможно, экологическая конкуренция с ранними млекопитающими не позволила динозаврам занять ниши крошечных животных.

Учёные из Американского музея естественной истории и Принстонского университета сравнили размеры тела у современных и вымерших групп: млекопитающих, птиц, черепах, ящериц, змей, крокодилов и нептичьих динозавров. Оказалось, что самые маленькие нептичьи динозавры весили около 400–450 граммов — примерно как фунт. Для сравнения: колибри-пчёлка весит 1,75 грамма, этрусская землеройка — около 1,8 грамма, а карликовый геккон — всего 0,15 грамма. Примерно 75% современных видов млекопитающих и 90% видов птиц меньше самого мелкого известного нептичьего динозавра.

«Мелкие животные доминируют в современных экосистемах, — говорит ведущий автор исследования Стефани Лечки, постдокторант Принстона. — Если мы хотим понять, как сформировалось современное биоразнообразие, нужно разобраться, почему крошечных динозавров, судя по всему, не существовало».

Можно было бы списать всё на неполноту палеонтологической летописи: мелкие кости сохраняются хуже, их труднее найти. Но в тех же отложениях, где находят динозавров, обнаруживают и гораздо более мелких млекопитающих, ящериц, амфибий. Например, в китайской группе Жэхэ и монгольской формации Джадохта полно мелких позвоночных, но нет взрослых нептичьих динозавров массой от 100 до 300 граммов.

Энергетическая модель и её провал

Чтобы понять, почему так, исследователи построили математическую модель, основанную на том, как животные получают энергию и превращают её в потомство. Естественный отбор должен благоприятствовать размерам, которые максимизируют репродуктивный выход. Мелкие виды эффективно перерабатывают ресурсы, но им трудно набрать достаточно энергии; крупные — собирают её много, но тратят на размножение менее эффективно. Баланс этих факторов даёт предсказанный оптимальный размер.

Для млекопитающих модель сработала отлично: оптимум около 100 граммов, что близко к наиболее распространённому размеру. Для птиц предсказание — 33 грамма — тоже попало в точку. У черепах модель дала 2,58 килограмма при наблюдаемой моде 1,23 килограмма — неплохо. Но дальше начались расхождения. У ящериц предсказанный оптимум 2,68 килограмма оказался намного выше реального модального размера. У змей — 1,71 килограмма против 0,38. А крокодилы показали обратную картину: модель предсказала 1,59 килограмма, тогда как самые мелкие современные виды весят заметно больше, а модальная масса приближается к 295 килограммам.

Такие несовпадения указывают на то, что помимо чистой энергетики на размеры влияют конкуренция, хищничество, среда обитания и доступные экологические ниши. И вот здесь, по мнению авторов, в игру вступают млекопитающие. Ранние млекопитающие мезозоя были в основном мелкими — от нескольких граммов до нескольких килограммов. Они уже занимали ниши насекомоядных, всеядных и мелких хищников. Динозаврам, чтобы стать такими же маленькими, пришлось бы конкурировать с ними напрямую — а млекопитающие, возможно, были эффективнее в этом размерном классе.

«Все любят гигантских динозавров, — замечает Роджер Бенсон, куратор палеобиологии динозавров в Американском музее естественной истории. — Но мы решили посмотреть на другой конец шкалы. Отсутствие крошечных динозавров может быть не менее интересно, чем существование гигантских. Мы уже знали, что динозавры мешали млекопитающим эволюционировать в крупные размеры до мел-палеогенового вымирания. Теперь мы предполагаем, что млекопитающие, в свою очередь, не давали динозаврам стать маленькими».

Птицы как исключение

Любопытно, что птицы — потомки динозавров — смогли занять крошечные размерные ниши. Авторы исследования полагают, что полёт открыл им новые места обитания, недоступные наземным животным, и позволил уйти от прямой конкуренции с млекопитающими. Возможно, именно способность летать стала тем эволюционным «побегом», который позволил птицам стать такими маленькими, как колибри.

Эта гипотеза переворачивает привычный взгляд на эволюционную гонку между динозаврами и млекопитающими. Раньше считалось, что динозавры просто подавляли млекопитающих, не давая им вырасти. Теперь вырисовывается более сложная картина: две группы сдерживали друг друга с разных сторон размерного спектра. Млекопитающие не могли стать крупными, пока доминировали динозавры, а динозавры не могли стать крошечными, пока млекопитающие контролировали ниши мелких животных.

Кстати, мы уже писали о том, как глаза динозавров выдали ночных охотников — это исследование тоже меняло представления об экосистемах мезозоя, показывая, что ночная ниша была занята не только млекопитающими. Новое открытие дополняет эту картину: конкуренция за ниши шла не только в пространстве, но и в размерах.

Исследование не ставит точку, а скорее открывает новые вопросы. Если млекопитающие действительно блокировали мелкие размеры для динозавров, то как именно это происходило? Была ли это прямая конкуренция за пищу, хищничество со стороны млекопитающих (некоторые ранние виды, возможно, охотились на детёнышей динозавров) или что-то ещё? Пока это лишь гипотеза, но она объясняет странное отсутствие крошечных динозавров лучше, чем чисто физиологические модели.

Самый мелкий известный нептичий динозавр — микрораптор — весил около 400 граммов, и даже он был далёк от размеров мыши. Возможно, в будущем палеонтологи найдут ещё более мелких динозавров, но пока что пробел в 100–300 граммов остаётся незаполненным. И это молчание окаменелостей может говорить о реальной эволюционной границе, а не о случайности сохранности.

Почему энергетические модели не сработали

Исследователи из Американского музея естественной истории и Принстонского университета построили энергетическую модель, которая связывает размер тела с репродуктивной мощностью — способностью популяции восстанавливаться после смертности. Если бы физиология была единственным ограничением, мелкие динозавры должны были бы существовать. Модель предсказывала оптимальный размер около 3 килограммов, но реальная палеонтологическая летопись упорно не показывала взрослых нептичьих динозавров меньше 300 граммов.

Проблема в том, что ископаемая летопись необъективна. Крупные кости сохраняются лучше, мелкие скелеты разрушаются быстрее. Поэтому глобальные данные по динозаврам смещены в сторону гигантов. Даже когда исследователи намеренно подгоняли модель под более крупные тела, оптимум оставался около 3 килограммов. В канадской формации Дайносор-Парк модальный размер динозавров приближался к 178 килограммам, в Хелл-Крике — к 4780 килограммам, но обе эти локации благоприятствуют сохранению крупных окаменелостей.

Более информативные местонахождения с лучшей сохранностью мелких форм давали картину ближе к предсказанию модели. В формации Джадохта модальный размер динозавров оказался около 0,76 килограмма, а в биоте Жэхэ — около 34 килограммов. Это намекает, что множество мелких динозавров в диапазоне 3 килограммов ещё могут быть не открыты. Однако разрыв на самом нижнем пределе остался: взрослых нептичьих динозавров легче 300 граммов нет нигде, даже там, где сохранились позвоночные аналогичного размера. Модель же раз за разом предсказывала существование динозавров массой 100–300 граммов, так что одной неполнотой летописи этот пробел не объяснить.

Млекопитающие заняли нишу малюток

Авторы предлагают иное объяснение: экологическая конкуренция вытеснила динозавров из самых маленьких размерных классов. В мезозое ранние млекопитающие занимали множество ниш мелких животных. Детёныши динозавров, вероятно, конкурировали с ними за те же ресурсы. Получается двусторонняя эволюционная картина: динозавры не давали млекопитающим становиться крупными до вымирания в конце мела, а млекопитающие ограничивали динозавров на противоположном конце размерного спектра.

Впрочем, это пока гипотеза. Анализ не доказывает конкуренцию напрямую — он лишь показывает, что энергетические модели не могут объяснить отсутствие крошечных динозавров без дополнительного экологического фактора. Птицы добавляют ещё одну подсказку. Они произошли от динозавров, но их размеры тела резко уменьшились в раннем мелу. Современные птицы включают виды гораздо меньше любого взрослого нептичьего динозавра.

«Способность летать, возможно, открыла совершенно новые образы жизни, — говорит Лечки. — Как только птицы вошли в эти новые экологические ниши, они смогли эволюционировать в размеры тела, которые были просто невозможны для других динозавров». Полёт мог освободить ранних птиц от конкуренции и давления хищников, которые сдерживали их предков. Воздушные ниши затем позволили энергетическим факторам формировать гораздо меньший диапазон размеров.

Что это значит для палеонтологии

Открытие даёт палеонтологам более чёткую цель. В ископаемых местонахождениях ещё могут скрываться неоткрытые виды динозавров массой около 3 килограммов, где неполнота сохранности остаётся важным фактором. Работа также показывает, что физиология не всегда объясняет размер тела: экологическое давление способно перенаправить эволюцию даже тогда, когда энергетические модели предсказывают иные возможности.

Будущие находки и более тщательные сравнения млекопитающих, детёнышей динозавров и ранних птиц помогут проверить, действительно ли конкуренция закрыла самые мелкие ниши. Такие данные прояснят, как полёт изменил эволюцию динозавров и почему крошечные позвоночные доминируют в современных экосистемах. Исследование опубликовано в журнале Evolution.

Кстати, мы уже рассказывали, как глаза динозавров выдали ночных охотников — анализ глазных костей показал, что многие хищники охотились по ночам, а гигантские травоядные могли кормиться круглые сутки. Это меняет представление об экосистемах мезозоя, где ночная ниша была занята не только млекопитающими.

Эволюционная гонка между динозаврами и млекопитающими обычно рисуется однобоко: гигантские рептилии доминировали, а мелкие зверьки прятались по норам. Но новое исследование Американского музея естественной истории и Принстонского университета переворачивает эту картину. Оказывается, именно ранние млекопитающие могли не пустить динозавров в нишу крошечных существ — размером с мышь или землеройку.

Почему не было динозавров-крошек

Среди нептичьих динозавров не найдено видов с массой тела меньше нескольких сотен граммов. Самые мелкие из известных — вроде компсогната или микрораптора — весили как небольшая кошка, но никак не как грызун. Энергетические модели, которые объясняют размеры животных через обмен веществ и доступность пищи, этот пробел объяснить не могли. По расчётам, ниша «мышиного» размера была энергетически выгодна и для динозавров, но они её не заняли.

Исследователи предположили, что дело в экологической конкуренции. Ранние млекопитающие, появившиеся ещё в триасе, быстро освоили ниши мелких теплокровных животных: ночных насекомоядных, роющих, лазающих. Они занимали эти экологические роли на протяжении всего мезозоя, и динозавры, особенно детёныши крупных видов, не могли с ними конкурировать за ресурсы. По сути, млекопитающие «застолбили» за собой нижний этаж экосистемы, а динозавры остались на верхних — от средних размеров до гигантов.

Детёныши против взрослых

Любопытный парадокс: детёныши динозавров проходили через стадию размера мыши, но не задерживались на ней. Они быстро росли и переходили в более крупную весовую категорию, где конкуренция с млекопитающими ослабевала. Если бы какой-то вид динозавров попытался эволюционно «застрять» в маленьком размере, ему пришлось бы выдержать жёсткую борьбу с уже адаптированными млекопитающими — и, судя по палеонтологической летописи, такие попытки проваливались.

Это открытие дополняет картину мезозойских экосистем, где ночная ниша, как мы уже рассказывали, была занята не только млекопитающими, но и многими хищными динозаврами. Глаза динозавров выдали ночных охотников — но если крупные хищники могли конкурировать за ночную охоту, то за крошечный размер — нет.

Что это меняет в нашем понимании

Исследование подчёркивает: эволюция — не только про физические ограничения, но и про экологические взаимодействия. Динозавры не стали маленькими не потому, что не могли, а потому, что это место уже было занято. Млекопитающие, которых часто считают пассивными жертвами эпохи рептилий, на деле активно формировали облик экосистем, не пуская конкурентов в свою нишу.

После мел-палеогенового вымирания, когда крупные динозавры исчезли, млекопитающие стремительно заняли освободившиеся ниши — от мелких до гигантских. Но их долгий путь к доминированию начался задолго до катастрофы, с упорной борьбы за право быть маленькими.