Ученые реконструировали способ плавания плезиозавров

Плезиозавры, необычные морские рептилии мезозойской эры, отличались уникальным стилем плавания, не встречающимся у современных животных: с помощью четырех ласт они буквально летали под водой и прекрасно маневрировали. Теперь ученые, используя реальные и компьютерные модели, сумели восстановить способ их плавания.

Плезиозавры (Plesiosauria) просуществовали на Земле почти 150 миллионов лет, возникнув и исчезнув приблизительно в одно время с динозаврами. Эти удивительные морские ящеры заселили весь Мировой океан: их окаменелости сегодня находят на всех континентах, включая Антарктиду. Существовали как длинношеие плезиозавры с маленькой головой, охотившиеся на рыбу и кальмаров, так и короткошеие плиозавры с огромными головами — их жертвами нередко становились другие морские рептилии.

От других морских рептилий — ихтиозавров, мозазавров, морских крокодилов и черепах — плезиозавры отличались в первую очередь способом плавания: они передвигались в воде с помощью всех четырех конечностей, преобразованных в длинные ласты. Ихтиозавры и мозазавры, к примеру, использовали конечности только для руления и балансировки, а морские черепахи в основном гребут передними ластами, как и пингвины.

О конкретном способе плавания плезиозавров ученые спорили почти 120 лет, с самого момента открытия этих животных: ни у одной другой морской рептилии не были найдены четыре одинаковых крыловидных ласта, и нужно было понять, как же плезиозавры могли их использовать. Чтобы окончательно поставить точку в этом споре, Анна Краль (Anna Krahl) из Тюбингенского университета и ее коллеги детально исследовали кости плечевого и тазового пояса, передние и задние ласты, а также поверхности плечевых суставов плезиозавра Cryptoclidus eurymerus, жившего 160 миллионов лет назад в европейских морях.

Во-первых, оказалось, что плезиозавры не могли грести ластами так, как это делают, к примеру, морские львы: суставы их ласт были недостаточно подвижными, чтобы обеспечивать гребок вперед-назад. Скорее всего, эти животные в основном двигали ластами вверх-вниз, подобно летящей птице, напоминая при этом движения ласт пингвина.

Модель из слепков костей заднего ласта плезиозавра (а) и ее прорисовка (b): белыми нитями (а) и желтыми линиями (b) обозначены основные мышцы / ©10.7717/peerj.13342

Из этого возникал вопрос: как плезиозавры могли повернуть свои ласты, чтобы создать подъемную силу, не вращая плечо и бедро вокруг продольной оси? Вероятно, они использовали для этого вращение в поперечной оси, как морская черепаха: при плавании она поворачивает не весь ласт в целом, а только концы пальцев, тогда как плечо и запястье остаются почти неподвижными. Реконструкция мышц плезиозавра на основе данных о строении его костей и строении мышц современных рептилий показала, что это движение было ему вполне доступно.

Помимо реальных моделей ученые использовали компьютерные модели на основе компьютерной томографии плечевой и бедренной костей животного. С помощью метода конечных элементов были рассчитаны функциональные нагрузки на кости (в целом они подтвердили предположение о том, что плезиозавр в движении вращал ластами в поперечном направлении) и усилия отдельных мышц при движении вверх-вниз (оказалось, что при движении ластами вниз плезиозавр создавал большее усилие, чем при движении ластами вверх, напоминая в этом отношении именно морскую черепаху, а не пингвина).

Таким образом, эти древние рептилии не гребли ластами, как тюлени, и не летали под водой, как пингвины, а скорее скользили, как морские черепахи. Вероятно, их способ плавания был менее маневренным, чем у морских львов, но более подвижным в сравнении с черепахами, что позволило плезиозаврам стать одними из самых успешных морских рептилий в истории.

Результаты исследования опубликованы в PeerJ.