Проблема в том, что использование окаменелостей для определения такого поведения – непростое дело. Но новое исследование, проведенное под руководством Йельского университета, предлагает многообещающую отправную точку – внутреннее ухо древней рептилии.
Согласно исследованию, форма внутреннего уха дает надежные признаки того, грациозно ли животное парило в воздухе, летало только порывисто, ходило по земле или иногда плавало. В некоторых случаях внутреннее ухо даже указывает, осуществлял ли вид воспитание детей, слушая пронзительные крики своих детенышей.
«Из всех структур, которые можно восстановить по окаменелостям, внутреннее ухо, пожалуй, больше всего похоже на механическое устройство», – сказал палеонтолог Йельского университета Бхарт-Анджан Бхуллар, старший автор нового исследования, опубликованного в журнале Science.
"Он полностью посвящен определенному набору функций. Если вам удастся восстановить его форму, вы сможете сделать разумные выводы о реальном поведении вымерших животных, что является почти беспрецедентным », – сказал Бхуллар, доцент кафедры наук о Земле и планетах и помощник куратора Йельского университета. Музей естественной истории Пибоди.
Работая с коллегами из Американского музея естественной истории, Бхуллар и первый автор Майкл Хэнсон из Йельского университета составили матрицу данных о внутреннем ухе для 128 видов, включая современных животных, таких как птицы и крокодилы, а также динозавров, таких как гесперорнис, велоцираптор, и птерозавр Анхангера.
Hesperornis, птицеподобный вид, которому 85 миллионов лет, у которого были и зубы, и клюв, послужил источником вдохновения для исследования.
В Йельском музее естественной истории Пибоди находится единственная в мире трехмерная окаменелость, в которой сохранилось внутреннее ухо Hesperornis.
«Мне было известно о литературе, в которой размеры улитки связывались со способностью к слуху, а структура полукружного канала – с передвижением рептилий и птиц, поэтому мне стало любопытно, как Гесперорнис вписывается в картину», – сказал Хэнсон, аспирант Йельского университета.
Хансон и Бхуллар проанализировали внутреннее ухо Hesperornis с помощью компьютерной томографии, чтобы определить его трехмерную форму.
Затем исследователи провели тот же анализ с множеством других окаменелостей и современных видов, чтобы определить, дает ли внутреннее ухо явные признаки поведения. Во многих случаях исследователи создавали 3D-модели из раздробленных или частично раздробленных окаменелостей черепа.
Собрав данные, исследователи обнаружили группы видов со схожими чертами внутреннего уха. По их словам, кластеры соответствуют сходным способам передвижения и восприятия мира.
Несколько кластеров образовались в результате строения верхней части внутреннего уха, называемой вестибулярной системой. По словам Бхуллара, это «трехмерная структура, которая говорит вам о маневренности животного. Форма вестибулярной системы – это окно в понимание движущихся тел."
Один вестибулярный кластер соответствовал «сложным» летчикам, видам с высоким уровнем маневренности в воздухе. Это включало хищных птиц и многих певчих птиц.
Другой кластер сосредоточен вокруг "простых" летающих птиц, таких как современные птицы, которые летают быстрыми прямыми очередями, и парящих морских птиц и стервятников. Наиболее важно то, что внутренние уши птицеподобных динозавров, называемых троодонтидами, птерозаврами, Hesperornis, и археоптериксом-динозаврами, попадают в этот кластер.
Исследователи также идентифицировали группу видов, у которых было аналогичное удлинение нижней части внутреннего уха – улитковой системы – что связано с диапазоном слуха.
В этом кластере представлена довольно большая группа видов, включая всех современных птиц и крокодилов, которые вместе образуют группу, называемую архозаврами, «правящими рептилиями»."
Бхуллар сказал, что данные свидетельствуют о том, что трансформация формы улитки у предковых рептилий совпала с развитием высоких частот, опасностей и криков вылупления у молодых особей.
Это означает, что взрослые использовали свою новую функцию внутреннего уха, чтобы воспитывать своих детенышей, говорят исследователи.
«Все архозавры поют друг другу и имеют очень сложный вокальный репертуар», – сказал Бхуллар. "Мы можем сделать разумный вывод, что общие предки крокодилов и птиц также пели. Но чего мы не знали, так это того, когда это произошло в эволюционной линии, ведущей к ним. Мы обнаружили переходную улитку у стволового архозавра Euparkeria, что позволяет предположить, что предки архозавров начали петь, когда были быстрыми маленькими хищниками, немного похожими на рептильных лисиц."
Соавторы исследования – Марк Норелл и Ева Хоффман из Американского музея естественной истории.
Исследование финансировали Йельский департамент наук о Земле и планетах, Йельский институт биосферных исследований, Американский музей естественной истории и Национальный научный фонд.