XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Как и почему изменилось представление человека о динозаврах за последние 100 лет
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Мир, в котором мы живем, постоянно меняется, и с ним меняемся мы. Но понять суть изменения можно только зная прошлое, которое всегда оставляет следы. Иногда ясные, отчетливые, иногда скрытые [3].
Полное исчезновение погибшего организма – нормальное явление. Сохранение хотя бы каких-либо следов от него –случайность. Остатки любого погибшего растения или животного немедленно используются другими растениями и животными, а оставшиеся «несъедобные» части – раковинки, кости – разрушаются химически и механически силами неживой природы. Составляющие их части вновь включаются в вечный круговорот веществ. Но очень редко, при определенных благоприятных условиях, бывает, что кое-что сохраняется на века. И именно по этим образцам палеонтологи решают сложнейшую задачу, схожую с работой детектива - восстанавливают внушительную картину развития жизни на Земле.
Актуальность исследования состоит в том, чтобы разгадать тайны прошлых веков – вопроса, который интересует все поколения людей. Ведь любые следы древней жизни могут рассказать много интересного: как зародилась жизнь на Земле, как появился человек, где образуются и сохраняются в природе ископаемые остатки растений и животных. Но как эти следы находят ученые? Пользуясь научными достижениями и современной техникой? Или, может быть, это только домыслы и фантазии? Для начала мы просмотрим и изучим книги из домашней библиотеки, затем будем искать информацию в интернете и других источниках.
Цель нашей исследовательской работы - на примере эволюции образов динозавров показать, как наука определяет их внешний вид и почему представления о них меняются по прошествии времени.
Задачи исследования: изучить историю и виды динозавров, познакомиться с современными методами исследований, изучить изменение представлений об образе динозавров на примере спинозавра.
Глава 1. История и виды динозавров
Динозавры – одни из самых невероятных и уникальных животных, когда-либо существовавших на Земле. Появились около 230 млн лет назад, когда все материки были соединены в один суперконтинент – Пангею, поэтому сегодня окаменелости этих древних ящеров находят на всех континентах. Они царствовали и процветали более 150 млн лет [5]– громадный промежуток времени.
На сегодняшний день описано более тысячи видов динозавров [2]. Многие из них – фантастические, причудливые существа, поражающие воображение. Суперхищник тираннозавр, украшенный спинными пластинами стегозавр, анкилозавр с «колотушкой» на хосте и длинношеий, длиннохвостый диплодок остаются одними из самых узнаваемых и популярных животных последнего времени.
В начале своей истории динозавры разделились на три основные ветви: завроподоморфов (завропод и их родственников), теропод (хищных динозавров и птиц) и птицетазовых (бронированных, рогатых и утконосых динозавров и их родственников) (Приложение 1).
До 2017 года специалисты сходились на том, что завроподоморфы и тероподы образовывали группу под названием ящеротазовые [1], и эта гипотеза была общепринятой.
Однако, в 2017 году ученые представили данные в пользу того, что птицетазовые динозавры и тероподы на самом деле ближе друг к другу и вместе образуют группу под названием «птицелапые», а завроподоморфы – их более дальние родственники. Версия вызвала массу споров, и теперь эволюция ранних динозавров является одной из наиболее горячо обсуждаемых тем в изучении динозавров. Одни исследования по-прежнему поддерживают разделение на птицетазовых и ящеротазовых, другие – разделение на «птицелапых» и завроподоморфов, а третьи и вовсе объединяют завроподоморфов и птицетазовых в группу под названием «фитодинозавры» [4].
Когда палеонтологи находят нового ископаемого динозавра, их первая цель – опубликовать его описание. Если найдено достаточно количество материала, можно получить данные о пропорциях животного, форме его тела или образе жизни. Значительное внимание уделяется подробностям анатомии. Если у ископаемого имеются уникальные особенности, которых нет у родственных видов, может понадобиться новое название. Сравнивая анатомические особенности нового динозавра с родственными видами, эксперты могут получить представление о его месте на генеалогическом древе, а затем сформулировать рабочую идею – гипотезу – об эволюционной истории соответствующей группы [4].
Но, конечно же, цель палеонтологии – не просто описать животное и поместить его на семейное древо. Важно понять, как виды связаны друг с другом, и упорядочить их. Ученые любят все систематизировать — наука невозможна без наведения строгого порядка в предмете изучения. При изучении организмов ученые собирают массу информации. Для реконструкции эволюционных связей рассматриваются сотни и даже тысячи признаков. Создавая своеобразные «деревья» с признаками вида, можно надеяться точно реконструировать ход эволюции. Только так мы сможем понять реальные изменения, которым организмы подверглись в ходе своей истории.
Глава 2. Современные методы исследований
Чтобы составить полноценное представление об ископаемом животном, нужны хотя бы ключевые детали скелета: позвонки, части верхнего и нижнего пояса конечностей, фрагменты передней и задней лапы. Повторяющиеся части вроде ребер восстановить легче, тут сюрпризов обычно нет. Но даже полный скелет не всегда гарантирует правильную реконструкцию. Распространенная ошибка – это динозавры, которые опирались на свои хвосты и волочили их по земле до второй половины XX века [7]. Общее представление, что динозавр, это такая большая ящерица, определяло их вид на иллюстрациях. Что изменилось к сегодняшнему дню? Вырос уровень знаний.
Классические образы многих динозавров сложились благодаря американской киноиндустрии. Интерес общества к вымершим рептилиям оказался на пике после выхода блокбастера «Парк Юрского периода».
Множество дополнительных историко-фантастических и даже мультипликационных фильмов о динозаврах закрепили общие представления об этих рептилиях.
Однако такая внешность сегодня считается упрощением. Дело в том, что время не сохранило мягкие ткани животных. Мышцы, хрящи, мех, перья, перепонки – все то, что делает существо индивидуальным, придает окончательный цвет и форму, исчезло со временем. Можно провести аналогию на человеке. Если исследователи будущего будут восстанавливать наш облик по костям точно так же, то получат просто обтянутый кожей скелет, а не реальный образ. Окрас животного, форма его ушей и носа, толщина тех или иных участков тела, а также роговые отростки восстанавливались исследователями интуитивно и зачастую полностью игнорировались.
Однако время не стоит на месте, и за последние десятилетия археологи поменяли представление об образе динозавров. Современная наука считает, что древние рептилии были гораздо больше похожи на своих далеких потомков современности, например птиц [13]. Причем не только анатомически, но и внешне.
Иногда исследователям везет и рельеф окаменелостей позволяет отличить проекции перьев, хрящей и даже окрас существа. Еще более удачной находкой служит часть тела динозавра, заключенная в янтарь – окаменевшую смолу хвойных деревьев.
На вооружении палеонтологов сейчас множество методов исследований. Рентген позволяет исследовать мельчайшие клеточные структуры. Томография - заглянуть внутрь окаменелости, даже не извлекая её из породы [6]. Большую роль в изучении вымерших видов играет генная инженерия. Однако, вопреки распространенному мнению, ДНК рептилий не сохранилась. Оживить динозавров подобно тому, как сделали герои «Парка Юрского периода», науке сегодня невозможно.
Имея скелет вымершего животного, можно создать его компьютерную 3D-модель и на ней изучать возможности опорно-двигательной системы. Можно понять, как динозавр двигался, и рассчитать его размер и массу.
Сегодня в распоряжении палеонтологии огромный арсенал, который был недоступен исследователям в прошлом.
Глава 3. Изменение представлений об образе динозавров на примере
спинозавра
Не зная прошлого, не познаешь будущего – эту крылатую фразу повторяли многие мудрецы. Кроме просто необходимого для человека знания своей истории, теоретические выводы нужны для формирования истинного, реального мировоззрения. На примере спинозавра мы рассмотрим, как и почему за последние 100 лет изменилось представление человека об образе динозавров.
Итак, спинозавр. На текущий момент — крупнейший наземный хищник за всю историю планеты. Существовал примерно 100 млн лет назад.
Первые окаменелости обнаружены в Египте немецким палеонтологом Эрнстом Штромером и описаны в 1915 году. Тогда были найдены фрагменты нижней челюсти, несколько позвонков и другие кости. Штромер писал, что перед ним явно «очень узкоспециализированное» животное, хотя на реконструкции ничего необычного нет — он изображен как тираннозавр с гребнем на спине (Приложение 2).
Данное представление продержалось до середины 1980-х, когда в Великобритании был описан барионикс — хищный динозавр, близкий родственник спинозавра. Его остатки сохранились намного лучше — настолько, что в области желудка даже нашлась рыбья чешуя, так что барионикс стал первым достоверно рыбоядным динозавром. Учитывая общие признаки барионикса и спинозавра — вытянутые «крокодильи» челюсти, конические зубы без зазубрин, огромные когти — спинозавра тоже стали считать рыбоядным. По сути, из «тираннозавра с гребнем на спине» он превратился в «барионикса с гребнем». Таким мы и видим его в фильме «Парк Юрского периода 3» (Приложение 3) [8].
Спинозавр поистине самое загадочное и интригующее животное за всю историю палеонтологии. За сотню лет было предложено невероятное количество анатомических идей и обликов, вплоть до самых фантастических. Причиной этому был недостаток материала. Останки спинозавра оставались фрагментарными, и каждый новый элемент этой мозаики заставлял пересмотреть представления ученых и палеохудожников об этом удивительном хищнике (Приложение 4).
До 2020 года хвоста спинозавра у палеонтологов не было, поэтому его реконструировали обобщенно, по аналогии с другими хищными динозаврами, чей хвост имеет более или менее округлое сечение, не отличается гибкостью и вряд ли способен сильно помочь при плавании.
Но палеонтологи продолжали раскопки, хвост нашли, и в 2020 году представили его описание, которое подтвердило «водоплавающую» гипотезу. Оказалось, что вертикальные отростки хвостовых позвонков спинозавра были очень высокие, поэтому хвост был высоким и плоским, как у тритона или рыбы [9]. У многих сухопутных хищных динозавров хвосты на конце жесткие и малоподвижные, как палки — это помогало им удерживать равновесие на бегу. У спинозавра же он был очень гибким, что позволяло использовать его как весло (Приложение 5).
Благодаря новым открытиям ученые узнали, насколько сильно этот полуводный теропод отличался от всех прочих хищных динозавров.
Но и это еще не конец! В 2021 году палеонтологи высказали сомнение, что такой крупный хищник, как спинозавр, мог ловко гоняться за рыбой под водой [10]. Они предположили, что спинозавр больше напоминал огромную цаплю или аиста: бродил по мелководью, опустив морду в воду и хватал проплывающую рыбу. Им пока никто не возразил, поэтому сегодня спинозавр выглядит уже иначе (Приложение 6). Достоверная форма гребня спинозавра до сих пор неизвестна.
Благодаря таким открытиям мы знаем, что динозавры населяли не только наземные ландшафты: им покорились все стихии — и воздушная, и водная. Возможно, спинозавра еще не раскрыл нам всех своих секретов. Раскопки продолжаются, и этот доисторический ящер еще сможет нас удивить.
Заключение
В ходе исследования на примере эволюции образа спинозавра, мы убедились, что это не домыслы и фантазия, а знание, основанное на фактах, полученных учеными при помощи современнейшей оптики, рентгеновской аппаратуры, электронной микроскопии, вычислительной техники и других инструментов. Человеческая мысль не знает преград и расстояний. На могучих крыльях науки она устремляется вглубь прошедших времени, изучая историю окружающего нас мира, смело проникает в будущее.
На основе приведенного описания изменений образа спинозавра мы делаем вывод, что эволюция методов и способов исследования остатков – важный компонент истории динозавров. Именно он позволил доказать факт существования динозавров в настоящем и что о вымирании динозавров нужно забыть. Они не вымерли!
Трудно сказать, какие новые виды растений и животных появятся со временем на нашей планете, но совершенно ясно, что наука и практика будущего все больше станут управлять общим развитием жизни на Земле.
Представления ученых об облике динозавров давно изменились. А вот фильмы и книги до сих пор опираются на данные минимум 50-летней давности. Остается надеяться, что однажды их образ будет воссоздан с современными знаниями [11].
Цель исследовательской работы достигнута, работа выполнена полностью.
Список использованной литературы
-
Еськов К. Ю. Удивительная палеонтология: История Земли и жизни на ней. – М.: ЭНАС, 2008. – 312 с.
-
Журавлев А. Ю. До и после динозавров. – М.: Вече, 2006. – 352 с.
-
Ивахненко М. Ф., Корабельников В. А. Живое прошлое Земли. – М.: Просвещение, 1987. – 256 с.
-
Нэйш Д. Динозавры: 150 000 000 лет господства на Земле / Даррен Нэйш, Пол Баррет; Пер. с англ. – М.: Альпина нон-фикшн, 2019. – 223 с.
-
Яковлева И.Н. След динозавра. Рассказ о древних животных. – М: Росмэн, 1993. -192 с.
Электронные ресурсы:
-
Сайт PaleoHanters https://paleohunters.ru https://paleohunters.ru/blog/article/rekonstrukcia-drevnih-zivotnyh/
-
Сайт YouTube https://www.youtube.com https://www.youtube.com/watch?v=Fe1m4L4Uwg8
-
Сайт Интернет-издание N+1 https://nplus1.ru https://nplus1.ru/material/2021/05/14/draw-me-a-dino
-
Сайт Лента.ру https://lenta.ru https://lenta.ru/articles/2009/10/01/dino/
-
Сайт PaleoNews http://www.paleonews.live https://paleonews.live/exclousive/1644-10vidov
-
Сайт Дзен https://dzen.ru https://dzen.ru/a/YySCoJX2qzmvQ4jo
Приложение 1
Виды динозавров
Приложение 2
Одна из первых реконструкций спинозавра
Приложение 3
Спинозавр в фильме «Парк Юрского периода 3», Universal Pictures, 2001
Приложение 4
Эволюция облика спинозавра
Приложение 5
Спинозавр, 2020 год
Приложение 6
Спинозавр-цапля, 2021 год