Зауроподы — большие динозавры, питающиеся растениями с длинной шеей, такие как диплодок и брахиозавр, — доминировали на земле между 210 и 65 миллионами лет назад. Это были самые большие наземные животные всех времен, самое большое из которых весило 80 тонн (более 11 слонов), и им требовалось огромное количество еды.
Несмотря на это, несколько видов зауроподов часто жили рядом друг с другом. Наиболее ярким примером является сообщество позднеюрской формации Моррисон, характерная последовательность осадочных пород на западе США, из которых известно более 10 видов зауроподов.
Как такое количество гигантских травоядных могло сосуществовать, долгое время оставалось загадкой: даже очень разнообразная фауна, наблюдаемая в современной Африке, поддерживает только один поистине гигантский вид — слонов. Это еще более озадачивает суровые, полузасушливые условия формации Моррисон в юрский период, что ограничивало рост растений.
В исследовании, проведенном Дэвидом Баттоном, аспирантом Бристольской школы наук о Земле и Музея естественной истории, и его коллегами использовалась новая комбинация подходов для исследования этой проблемы.
Хотя зауроподы были гигантскими, их головы были сравнительно маленькими, поэтому то, как они проглатывали достаточно пищи, озадачило многих ученых.
Исследователи сосредоточились на черепе и челюстях зауроподов, используя различные биомеханические методы, чтобы изучить, как они функционируют и что это будет значить для экологии зауроподов.
Используя компьютерную томографию, исследователи в цифровом виде реконструировали черепа зауроподов Camarasaurus и Diplodocus, а также мышцы челюсти и шеи обоих видов по следам, оставленным на костях, к которым эти мышцы прикреплялись при жизни. Эти два вида очень распространены в формации Моррисон и, как известно, широко сосуществовали.
На основе этих данных была построена биомеханическая компьютерная модель черепа камаразавра с использованием анализа методом конечных элементов (FEA), метода моделирования, часто используемого в инженерии и проектировании для расчета распределения напряжений и деформаций в сложных формах. Затем эту модель сравнивали с ранее существовавшей моделью диплодока, чтобы исследовать, как динозавры питались.
Дэвид Баттон сказал: «Наши результаты показывают, что, хотя ни один из них не мог жевать, черепа обоих динозавров были сложными инструментами для земледелия.
У камаразавра был крепкий череп и сильный укус, что позволяло ему питаться жесткими листьями и ветвями. Между тем, более слабый укус и более тонкий череп диплодока ограничили бы его более мягкой пищей, такой как папоротники. Однако диплодок мог также использовать свои сильные мышцы шеи, чтобы отделить растительный материал от движений головы. Это указывает на различия в питании двух динозавров, которые позволили бы им сосуществовать."
Исследователи также использовали серию биомеханических измерений, проведенных у других видов зауроподов, чтобы вычислить функциональное неравенство в их черепах и челюстях, и обнаружили, что другие зауроподы из формации Моррисон также сильно различались по адаптации к питанию, что свидетельствует о различных диетах.
Соавтор, профессор Эмили Рэйфилд из Бристольского университета, сказала: «В современных сообществах животных различия в рационе, такие как это — называемое« разделение диетических ниш », позволяют сосуществовать нескольким схожим видам, уменьшая конкуренцию за пищу.
Несмотря на то, что разделение пищевой ниши между зауроподами из формации Моррисон предполагалось на основании их структурных особенностей и характера износа зубов, это первое исследование, которое предоставляет убедительные, численные, биомеханические доказательства его присутствия в этом сообществе окаменелостей."
Исследование также помогает пролить свет на эволюцию механизмов питания зауроподов и на то, как этим гигантским существам удалось съесть достаточно еды, чтобы поддерживать свою огромную массу.
В то время как более ранние зауроподы могли есть широкий спектр растений, более поздние линии показывают параллельную эволюцию черт, предполагающую, что они были более специализированы в своих привычках питания.
Соавтор, профессор Пол Барретт из Музея естественной истории, добавил: «Наше исследование дает представление не только об экологии динозавров, но и в более общем плане механизмов, поддерживающих видовое богатство в других сообществах животных, как из летописи окаменелостей, так и в настоящее время. день."