Задолго до того, как птицы научились летать, в небе царили гигантские рептилии, названные птерозаврами. Размах крыльев у разных видов изменялся от размеров воробья до габаритов небольшого самолета.
Последние исследования показали, что в большей части костей скелета птерозавров находились воздушные мешки, соединенные с легкими. Таким образом уменьшался вес тела и одновременно повышалась эффективность дыхательной системы. Подобная стратегия используется птицами, которые произошли от динозавров, но намного позже.
Мы предлагаем реконструкцию дыхательной системы птерозавров, которая предполагает существование механизма, аналогичного тому, что имеется у современных птиц - только на 70 миллионов лет раньше, – говорит один из авторов исследования, Леон Клессенс (Leon Claessens), доцент биологии в Колледже Святого Креста в Штате Массачусетс. (Результаты исследования опубликованы в журнале PLoS ONE).
Когда в 2003 г. Дэвид Унвин, куратор берлинского Музея естественной истории, показал Клессенсу и его коллегам остатки необычайно хорошо сохранившегося птерозавра, ученые подумали, что этот экземпляр мог бы наконец пролить свет на то, как животные обрели способность к полету.
Форма и размер частей ребер, которые соединялись с грудиной, указывают, что грудная клетка была подвижна, вопреки тому, что предполагалось ранее, – говорит Клессенс. Уникальные и прежде неизвестные выступы на ребрах обеспечивали важные рычаги для мускулов, так что вентиляция легких усиливалась.
Поскольку окаменелости редко сохраняют мягкие ткани, исследователи провели сравнительное изучение птерозавров, птиц и крокодилов, чтобы лучше понять соотношение между воздушными мешками, структурой легких и скелета. Ученые с помощью видеороликов, снятых с помощью рентгеновской установки, а также компьютерной томографии, определили специфику работы скелета для обеспечения дыхания современных животных и выявили признаки, по которым можно судить о наличии в костях воздушных мешков.
Мало того, что вымершие птерозавры обнаруживают свидетельства того, что в их костях находились воздушные мешки, но распределение воздушных потоков по скелету различных видов птерозавров выявило параллельные тенденции со многими группами ныне живущих птиц. Например, есть прямая связь между абсолютными размерами тела животного и распространением воздушных мешков в разных костях скелета.
Если у мелких птерозавров пневматизирована обычно только часть костей, крупные виды обычно имели полости в большинстве костей тела, включая фаланги пальцев скелета крыла, – говорит соавтор исследования Патрик О'Коннор, из Университета Огайо.
