Морские водоросли в меню динозавров? Что показал анализ ископаемых зубов

Разница между «лёгким» и «тяжёлым» углеродом в эмали зубов динозавров оказалась стабильно выше, чем у современных животных, где она составляет 11–13 промилле. Новое исследование объясняет эту аномалию неожиданным образом: гигантские ящеры и их добыча подкармливались морскими водорослями, которые штормы выбрасывали на берег. Это первое доказательство того, что морская органика поддерживала сухопутные экосистемы задолго до появления млекопитающих.

Морская подкормка для сухопутных гигантов

Сегодня штормы регулярно выбрасывают на побережье органику, и ею пользуются наземные животные. Экологи называют это явление морской субсидизацией. Особенно важна такая подкормка в засушливые годы, когда сухопутные экосистемы дают мало пищи. Но, как показало исследование, опубликованное в журнале Frontiers in Ecology and Evolution, аналогичный процесс действовал и в меловом периоде.

«Мы показали, что прибрежные наземные организмы в тёплом климате мела полагались на морские ресурсы так же, как это делают современные животные», — рассказал геолог Клейтон Форстер из Университета Арканзаса. По его словам, морские вещества проходили по пищевой цепочке и встраивались в минералы костей и зубов динозавров, крокодилов, черепах и рыб. Учёные проанализировали образцы из формаций, которые в древности находились на побережье Западного внутреннего моря — огромного мелководного бассейна, разделявшего Северную Америку примерно 100 миллионов лет назад.

Химический отпечаток в эмали

Растения накапливают два изотопа углерода — лёгкий C-12 и тяжёлый C-13. Их соотношение, обозначаемое как δ13C, служит своеобразным химическим отпечатком, который переходит из пищи в организм потребителя. Когда животное ест, значение δ13C встраивается в эмаль его зубов, становясь выше, чем в пище. У ныне живущих зверей эта разница составляет 11–13 промилле.

У динозавров же этот показатель был стабильно выше, что долго оставалось загадкой. Ведь у животных, которые питаются только наземными растениями, δ13C ниже, чем у большинства морских водорослей. Если бы ящеры или их жертвы перекусывали выброшенной на берег морской органикой, это объяснило бы несоответствие. Чтобы проверить гипотезу, учёные изучили изотопный состав эмали зубов динозавров, рыб и крокодилов из местонахождений, которые в древности были побережьями Западного внутреннего моря и Мексиканского залива, а также из удалённых от моря отложений.

Анализ подтвердил: у ископаемых из прибрежных зон δ13C был выше, чем у образцов из континентальных формаций. Причём это не зависело ни от широты, ни от возраста пород — от раннего альба (113–107 миллионов лет назад) до раннего сеномана (100–96 миллионов лет назад). Это первое доказательство морской субсидизации в доисторических экосистемах. Как поясняется в исследовании, изотопный состав переходит из пищи в организм животного и сохраняется в ископаемой эмали миллионы лет.

Подозреваемый — морская капуста

Какие именно организмы служили источником необычного углерода? По словам Форстера, прибрежные обитатели должны были есть либо саму органику из океана, либо животных, которые её уже потребили. Закономерность прослеживалась от рыб до гигантских травоядных, значит, источник находился в нижней части пищевой цепи. Он также должен был жить в прибрежных, но не внутренних водах и оставаться доступным миллионы лет.

«Этим критериям соответствуют только морские макроводоросли — попросту морская капуста», — пояснил исследователь. Сегодня крупные прибрежные травоядные почти повсеместно дополняют свой рацион водорослями. Вероятно, и большинство изученных растительноядных динозавров вели себя точно так же. Водоросли могли быть источником пищи не только для гигантов, но и для мелких животных, которые затем становились добычей крокодилов и рыб — так морской углерод распространялся по всей прибрежной экосистеме.

«Наша работа подчёркивает, насколько тесно связаны наземные и морские экосистемы. Они переплетены уже сотни миллионов лет. И это напоминание о том, как важно сохранять такие связи там, где они существуют сегодня».

Не все ящеры ели дары моря

Впрочем, морская подкормка была делом добровольным. Например, крупный растительноядный Tenontosaurus tilletti, чьи остатки находят во многих отложениях мелового периода, морскими ресурсами не пользовался. Его δ13C оказался таким же, как у современных животных, питающихся наземными растениями. Это важное наблюдение: оно показывает, что повышенные значения δ13C отражают именно пищевые предпочтения, а не геологические процессы, которые могли изменить химический состав эмали после гибели животных.

Удивительно, но даже среди растительноядных не было единого «морского меню». Кто-то, как Tenontosaurus, предпочитал исключительно сухопутную зелень, а кто-то активно включал в рацион выброшенные штормами водоросли. Такая гибкость, вероятно, помогала динозаврам переживать засушливые сезоны, когда наземной пищи не хватало.

Пробелы в данных и новые вопросы

У новой работы есть ограничения. В выборку не попали ископаемые из полярных и экваториальных широт раннего альба и раннего сеномана. Поэтому пока неизвестно, была ли морская субсидизация распространена повсеместно или только в средних широтах. Будущим исследованиям предстоит выяснить, действовал ли этот механизм в юрском периоде и в раннем кайнозое.

Авторы надеются, что их работа привлечёт внимание к изучению изотопных сигналов в ископаемых остатках из других регионов. Если морская подкормка была так важна для динозавров, возможно, она играла не меньшую роль и для других древних животных — от птерозавров до ранних млекопитающих, которые жили на побережьях.

Если динозавры настолько зависели от прибрежных выбросов, что это отразилось на химическом составе их зубов, то что происходило, когда море отступало? Возможно, потеря привычного источника пищи была для них серьёзным испытанием — и это ещё одна причина присмотреться к тому, как современные животные реагируют на изменения береговой линии.