373

Как стать гигантом, главное — не перегреться

Как стать гигантом, главное — не перегреться Динозавры, Зауроподы, Гиганты, Наука, Палеонтология, Копипаста, Elementy ru, Длиннопост

Скелет диплодока — представителя завропод — в Палеонтологическом музее им. Ю. А. Орлова. Целиком он, к сожалению, не помещается в кадр. Фото Г. Врублевского и Н. Ковалева

Динозавры-завроподы — самые крупные наземные животные всех времен — весили до 80-100 тонн и достигали 40-50 метров в длину. Обобщив все имеющиеся данные, палеонтологи назвали пять основных факторов, сделавших возможным развитие гигантизма у завропод: отказ от пережевывания пищи, быстрое размножение путем откладки множества небольших яиц, быстрый рост, совершенная дыхательная система, снижение интенсивности обмена веществ у взрослых животных по сравнению с молодыми.


Журнал Science опубликовал статью палеонтологов Мартина Зандера (Martin Sander) из Боннского университета и Маркуса Клаусса (Marcus Clauss) из Цюрихского университета, в которой авторы подводят итоги многолетнего изучения гигантских динозавров-завропод. Эти животные по своей массе на порядок превосходили крупнейших наземных млекопитающих, равно как и представителей других групп динозавров (теропод и птицетазовых).


Завроподы появились в конце триасового периода (около 210 млн лет назад). На сегодняшний день палеонтологи описали около 120 родов завропод. Эти растительноядные гиганты доминировали во многих наземных экосистемах начиная с середины юрского периода и до конца мела, то есть около 100 млн лет — вдвое дольше, чем длится период расцвета крупных растительноядных млекопитающих. Таким образом, завроподы были весьма успешной и процветающей группой, а вовсе не «ошибкой эволюции».


Вполне естественно, что ученых, так же как и широкую публику, волнует вопрос: почему завроподы стали такими огромными?


Объяснить гигантизм завропод какими-то внешними причинами не удается, хотя такие попытки делались неоднократно. Например, пытались найти корреляцию между эволюционной динамикой размеров завропод и такими факторами, как концентрация кислорода и углекислого газа в атмосфере, изменения климата, уровня моря и площади суши — и во всех случаях оказывалось, что значимых корреляций нет. Из этого авторы делают вывод, что ключ к тайне гигантизма завропод нужно искать в их биологии.

Как стать гигантом, главное — не перегреться Динозавры, Зауроподы, Гиганты, Наука, Палеонтология, Копипаста, Elementy ru, Длиннопост

Схема, иллюстрирующая соотношение примитивных и продвинутых характеристик у крупнейших растительноядных животных: млекопитающих, завропод, птицетазовых динозавров и современных рептилий. Слева направо: млекопитающие (африканский слон, жираф, ископаемый носорог индрикотерий), завроподы (аргентинозавр, брахиозавр), птицетазовые динозавры (шантунгозавр, трицератопс), гигантская галапагосская черепаха. Рис. из обсуждаемой статьи в Science

Строение зубов, рта и шеи у завропод довольно разнообразно, что свидетельствует об отсутствии у них какой-то одной раз и навсегда установленной диеты (хотя все они, несомненно, питались только растительной пищей). Однако у всех завропод есть одна примитивная черта, которая резко отличает их от других крупных фитофагов — млекопитающих и птицетазовых динозавров. Завроподы никогда не пережевывали пищу: зубы и челюсти у них были небольшие и совершенно не приспособленные для жевания. Не было у них и привычки глотать камни, чтобы с их помощью перетирать проглоченную растительность в желудке, как это делали некоторые другие динозавры и птицы. По-видимому, отсутствие жевательного аппарата компенсировалось тем, что пищеварительный тракт завропод из-за их чудовищных размеров был очень длинным, так что в нём успевала перевариться даже непережеванная пища.

Как стать гигантом, главное — не перегреться Динозавры, Зауроподы, Гиганты, Наука, Палеонтология, Копипаста, Elementy ru, Длиннопост

Череп жираффатитана, обратите внимание на количество отверстий, именно отсутствие жевательных зубов и как следствие отсутствие необходимости прикреплять жевательные мышцы позволило облегчить голову. И череп индрикотерия самого крупного сухопутного млекопитающего.  (прим. копипастера)

Как стать гигантом, главное — не перегреться Динозавры, Зауроподы, Гиганты, Наука, Палеонтология, Копипаста, Elementy ru, Длиннопост

Отказ от пережевывания пищи позволил голове завропод оставаться маленькой, а это, в свою очередь, сделало возможным развитие очень длинной шеи, благодаря которой завроподы могли, не затрачивая особых усилий, добираться до источников пищи, недоступных другим животным. Предполагается, что длинная шея могла использоваться и для привлечения половых партнеров; может быть, самцы завропод «боролись» своими шеями, подобно современным жирафам. В этом случае удлинению шеи должен был способствовать половой отбор.


У большинства крупных растительноядных млекопитающих и птицетазовых динозавров, напротив, развились очень мощные зубы, челюсти и жевательная мускулатура, что привело к резкому увеличению размеров головы. Это наложило существенные ограничения на допустимую длину шеи.


Крупные размеры тела порождают целый ряд физиологических проблем, важнейшей из которых является проблема перегрева. Кроме того, наличие длинной шеи затрудняет поступление свежего воздуха в легкие (нужно очень глубоко вдохнуть, чтобы в легкие попал не только тот воздух, который остался в длинном дыхательном горле после предыдущего выдоха). По-видимому, завроподы решили обе эти проблемы благодаря развитию очень сложной и совершенной системы «воздушных мешков».


Воздушные мешки, скорее всего, появились еще у общих предков всех ящеротазовых динозавров, то есть завропод и хищных теропод, а от последних были унаследованы птицами. У птиц благодаря воздушным мешкам, соединенным с легкими сложной системой трубок и клапанов, свежий воздух прогоняется через легкие как на вдохе, так и на выдохе. Помимо интенсификации дыхания, воздушные мешки обеспечивают эффективное охлаждение организма. О том, что у ящеротазовых динозавров тоже были воздушные мешки, свидетельствуют результаты изучения их костей (многие воздушные мешки проникают внутрь костей или оставляют на них характерные отпечатки). Новейшие сведения о воздушных мешках у динозавров приведены в только что вышедшей статье: Sereno P.C., Martinez R.N., Wilson J.A., Varricchio D.J., Alcober O.A., et al. (2008) Evidence for Avian Intrathoracic Air Sacs in a New Predatory Dinosaur from Argentina // PLoS ONE 3(9): e3303.

Для того чтобы гигантский размер приносил завроподам реальную пользу и поддерживался отбором, завроподы должны были расти как можно быстрее. Если уж животное сделало ставку на гигантизм — с целью защиты от хищников или для доступа к кронам высоких деревьев — значит, быть маленьким ему невыгодно, и период детства должен быть пройден в кратчайшие сроки. Между тем завроподам, чтобы достичь максимального размера, нужно было увеличить свою массу в 100 000 раз — рекордный показатель для рептилий, не говоря уж о птицах и млекопитающих (вылупившийся детеныш весил всего несколько килограммов, а взрослый матерый динозавр — многие десятки тонн). Гистологический анализ костей завропод в целом подтверждает предположение о быстром росте, хотя эти данные не совсем однозначны. По-видимому, завроподы достигали половой зрелости на втором, а максимального размера — на третьем десятке лет.


Столь быстрый рост возможен только при условии очень интенсивного обмена веществ — такого же, как у современных птиц и млекопитающих. Однако если бы у взрослых завропод интенсивность метаболизма оставалась такой же высокой, они бы неизбежно перегрелись, и никакие воздушные мешки не смогли бы их спасти. Кроме того, им потребовалось бы совершенно невообразимое количество пищи. Авторы видят только один выход из этого противоречия: по-видимому, интенсивность обмена веществ у завропод в молодости была высокой, а с возрастом значительно снижалась. К сожалению, прямых данных, позволяющих судить о скорости обмена веществ у завропод, палеонтологи пока не имеют.


Все динозавры, как известно, были яйцекладущими. Их детеныши появлялись на свет маленькими и незащищенными, зато их было много. Крупные растительноядные млекопитающие, напротив, производят на свет крупных и хорошо защищенных детенышей, но в очень небольшом количестве. Из-за этого у млекопитающих развитие гигантизма резко повышает вероятность вымирания вида: чем больше зверь, тем меньше он производит детенышей, и тем больший срок требуется для восстановления численности популяции после ее временного сокращения. Завроподы не были связаны этим ограничением: гигантизм у них не вел к снижению плодовитости, и численность популяции в благоприятных условиях могла расти очень быстро.

Как стать гигантом, главное — не перегреться Динозавры, Зауроподы, Гиганты, Наука, Палеонтология, Копипаста, Elementy ru, Длиннопост

Яйца завропод, найденные в Индии в 2007 году. Фото с сайта news.nationalgeographic.com

Таким образом, по мнению авторов, гигантизм у завропод стал возможным благодаря особому сочетанию примитивных и продвинутых характеристик. Примитивные черты, способствовавшие гигантизму, — это неспособность пережевывать пищу и откладка яиц; продвинутые — быстрый рост, совершенная дыхательная система и меняющаяся с возрастом интенсивность обмена веществ.


Источник: P. Martin Sander, Marcus Clauss. Sauropod Gigantism // Science. 2008. V. 322. P. 200–201.


Александр Марков

http://elementy.ru/novosti_nauki/430876/Chtoby_stat_gigantom...

Мои безграмотные соображения на ту же тему https://pikabu.ru/story/pustogolovyie_zauropodyi_5210896

Найдены дубликаты

+16
А у меня поместился целиком.
Иллюстрация к комментарию
раскрыть ветку 1
+10

Мы просто прекрасные фотографы

Иллюстрация к комментарию
+7
Ниче се у них яйца маленькие, меньше страусиных. Это ж какие мальки вылуплялись. Как они блин с такой высоты своих пиздюков не проебывали в траве?Я еще одну теорию вымирания динозавров придумала только что, походу.
раскрыть ветку 1
+4

Это не самые большие, но максимальный размер с футбольный мяч, есть гипотеза что млекопитающие к концу мелового периода стали активно жрать молодняк динозавров повлияв на их вымирание. 

+7
Только что вышедшая статья... В 2008 году.
+16

Таких бы сейчас выращивать- растут быстро, мяса много.

раскрыть ветку 25
+24

Zanuda mod on
Чем их кормить то, сейчас нет таких растений которые они могли бы усваивать, плюс климат имеет резкую сезонность а для быстрого роста необходим равномерный тёплый и в меру влажный климат. Полного размера они достигали годам к десяти-пятнадцати за это время коровы или свиньи дадут втрое большую живую массу, если не больше.
Zanuda mod off

раскрыть ветку 20
+24

Можно резать годовалыми- кормить борщевиком.

раскрыть ветку 12
+6

да и мясо у них  может быть невкусное, жесткое или вонючее))

раскрыть ветку 1
+8
Комментарий удален. Причина: данный аккаунт был удалён
0

А как изменились растения с точки зрения усваиваемости с тех времен?

раскрыть ветку 3
0
Можно жрать китов и жирафов со слонами)
раскрыть ветку 3
0

Растут медленно. Хотя китов можно- если приручить смочь.

раскрыть ветку 2
+8
Комментарий удален. Причина: данный аккаунт был удалён
раскрыть ветку 3
+1

не подскажете ли, откуда данная илюстрация? книга?

раскрыть ветку 2
+2


Рауль Мартин. Впечатляющий испанский художник динозавров, известный в первую очередь как постоянный иллюстратор топовых изданий. Доисторические животные его пера отличаются объёмностью и качеством прорисовки. К тому же стиль автора отличается высокой контрастностью.
http://raul-martin.net/
https://www.amazon.com/National-Geographic-Dinosaurs-Paul-Ba...

раскрыть ветку 1
+3

Какие огромные ящерицы! Прям завораживает.

+2

Мне вот что интересно. Ведь за сотни миллионов лет на Земле проживали немерянные кол-ва животных, растений. А почему костей не так много? Почему они не на каждом шагу попадаются? Или даже кости в почве растворяются? Но откуда тогда окаменелости?

раскрыть ветку 4
+15

Разумеется кости тоже гниют. Просто при благоприятных обстоятельствах костную ткань заменяет минерал (геологи, не бейте), вот и окаменелости

раскрыть ветку 1
+1

Спасибо

+9

Костей, а вернее наружных и внутренних скелетов, просто немеряно. Мрамор, доломит, любой известняк, мел - это скелеты той или иной степени преобразования и местами замещения в хемогенных процессах. В этих же породах похоронена основная часть углерода, который побывал в растениях и в мягких тканях животных, на уголь, нефть, газ приходится небольшая доля. Остальное продолжает крутиться среди ныне живущих.

+3

Да, чтоб кость окаменела нужно много совпадений. http://www.bbc.com/russian/vert-fut-43242842.

+1

Так вроде последние данные говорят что большинство завроподов (и д плодоки в частности) не могли высоко голову поднимать. Работали по типу комбайна, обгиызая наземные растения по большой площади (шеей вправо-влево и огромный сектор сожрал). Так я о получается, кроны деревьев они не обьедали

раскрыть ветку 1
+3

Объедали брахиозавры и их родственники, при реконструкции шейного отдела не учитывали хрящи так что и остальные возможно могли. Опять же на фото скелет голова у него примерно на высоте 5-7 метров, а нужно ли её поднимать выше, учитывая что сами зауроподы занимались стрижкой деревьев в округе являлись ландшафто-образующими животными.

0
Скелет диплодока — представителя завропод — в Палеонтологическом музее им. Ю. А. Орлова.

Это же слепок, а не настоящий скелет.

0
А если взрослая особь упадет набок, она сможет встать? Просто интересно. И не убьется ли они при падении
раскрыть ветку 1
0
А если взрослая особь упадет набок, она сможет встать?

Да иначе они просто не просуществовали столько.

не убьется ли они при падении

Не должен у них крепкие кости и мощный мышечный каркас, но тут зависит от того как упасть.

Похожие посты
270

Охота адского муравья

Охота адского муравья Палеонтология, Наука, Насекомые, Муравьи, Янтарь, Копипаста, Elementy ru, Длиннопост

Древний хищник, терзающий жертву, — это излюбленный сюжет для палеохудожников. Какую популярную книжку по палеонтологии ни открой, обязательно увидишь в ней тираннозавра, обгладывающего трицератопса, или саблезубого тигра, вонзающего клыки в холку вымершего копытного. Увы, далеко не всегда понятно, какое отношение все эти красочные картинки имеют к реальности. Однако в этом куске бирманского янтаря вы можете наблюдать сцену доисторической охоты своими глазами, не полагаясь на воображение иллюстратора. В роли хищника тут выступает адский муравей Ceratomyrmex ellenbergeri, в роли жертвы — нимфа алиеноптеры (Alienopteridae) Caputoraptor elegans. Находка позволила ученым увидеть в действии уникальный ловчий аппарат адских муравьев, состоящий из двух серповидных челюстей и длинного рога (см. картинку дня Адские муравьи).

Адские муравьи (Haidomyrmecinae) — это вымершее подсемейство муравьев, известное из верхнемеловых янтарей, таких как бирманский (99 млн лет) и канадский (78 млн лет). Свое латинское название, которое происходит от греческого слова Ἀΐδης (Аид — царство мертвых), эта группа получила неслучайно. В отличие от остальных муравьев, у которых челюсти смотрят вперед, у их адских собратьев передние концы челюстей загнуты вертикально вверх и напоминают клинок ятагана. К тому же у нескольких родов этого подсемейства вдобавок к челюстям-саблям имеется и длинный «рог» — вырост клипеуса (наличника), то есть лицевой части головной капсулы. Ученые давно предполагали, что рог и загнутые вверх челюсти работали сообща, зажимая добычу, и новая находка стала блестящим подтверждением этой гипотезы.

Охота адского муравья Палеонтология, Наука, Насекомые, Муравьи, Янтарь, Копипаста, Elementy ru, Длиннопост

Филогенетическое древо муравьев и строение их голов и ротовых частей. 3D-реконструкции: A — Haidomyrmex, B — Protoceratomyrmex, C — Linguamyrmex, D — Ceratomyrmex, E — Dhagnathos, F — Chonidris, G — Aquilomyrmex. Фотографии в сканирующем электронном микроскопе: H — Leptanilla, I — Amblyopone; J — Anochetus, K — Aneuretus, L — Nothomyrmecia, M — Tetraponera. Оранжевым показаны челюсти, голубым — клипеус (наличник), желтым — верхняя губа и фиолетовым — лобный треугольник. Изображение из статьи P. Barden et al., 2020. Specialized predation drives aberrant morphological integration and diversity in the earliest ants

Из всех адских муравьев наиболее внушительными челюстями и рогом обладают представители рода Ceratomyrmex — именно такого муравья и посчастливилось обнаружить ученым в куске бирманского янтаря. Он вцепился в «шею», то есть суженный участок переднегруди, неполовозрелой алиеноптеры Caputoraptor elegans. Алиеноптеры — это вымерший отряд насекомых с неполным превращением, родственный тараканам и богомолам и нередко встречающийся в бирманском янтаре. У алиеноптеры Caputoraptor elegans, ставшей добычей муравья, по краям переднегруди располагались зубчики, служившие, возможно, для захвата мелких насекомых или же для удержания половых партнеров (см. картинку дня «Чужие» из янтаря). Но муравья зубчики не смутили — снизу он зажал переднегрудь алиеноптеры челюстями, а сверху — длинным рогом, исключив любую возможность сопротивления.

Охота адского муравья Палеонтология, Наука, Насекомые, Муравьи, Янтарь, Копипаста, Elementy ru, Длиннопост

Смертельная хватка адского муравья Ceratomyrmex ellenbergeri, зажавшего алиеноптеру Caputoraptor elegans. Условные обозначения: amd — передние концы челюстей муравья, e — глаз алиеноптеры, mib — медиовентральная (срединно-брюшная) лопасть челюсти муравья, pg — заглазничная часть головной капсулы алиеноптеры (гена; см. gena). Изображение из статьи P. Barden et al., 2020. Specialized predation drives aberrant morphological integration and diversity in the earliest ants

Такой борцовский захват был возможен только при условии вертикальной подвижности челюстей. Иными словами, адские муравьи могли двигать челюстями не только влево и вправо, в горизонтальной плоскости, как все остальные муравьи, но и вверх-вниз, оттягивая их и поднимая. То есть фактически челюсти адских муравьев двигались примерно так же, как и нижняя челюсть позвоночных животных. Рог при этом выступал в качестве аналога верхней челюсти позвоночных, то есть неподвижной точки опоры, к которой прижимается пища. Челюстной «сустав» подобного строения не известен ни у одного из более чем 12 000 ныне живущих видов муравьев. Но зато похожий ловчий аппарат можно найти у водных личинок жуков-плавунцов Hyphydrus. С помощью «капкана» из загнутых верх челюстей, движущихся в вертикальной плоскости, и противолежащего рога на голове они ловят остракод — рачков с округлым панцирем.

Охота адского муравья Палеонтология, Наука, Насекомые, Муравьи, Янтарь, Копипаста, Elementy ru, Длиннопост

Ближайшие ныне живущие аналоги адских муравьев — личинка жука-плавунца Hyphydrus japonicus (A–D) и личинки водных жуков с обычным строением челюстей: плавунец Platambus optatus (E) и водолюб Enochrus simulans (F). Фото из статьи M. Hayashi, S.-Y. Ohba, 2018. Mouth morphology of the diving beetle Hyphydrus japonicas (Dytiscidae: Hydroporinae) is specialized for predation on seed shrimps

Зачем личинки плавунцов стали экспериментировать с ротовым аппаратом, вполне понятно — остракоды, похожие на крошечные бобы, из стандартных, горизонтально ориентированных челюстей просто выскальзывают. Но зачем необычные челюсти-сабли вкупе с рогами понадобились адским муравьям? На каких таких особых жертв они охотились? Ведь во второй половине мелового периода существовали и муравьи с нормальным устройством ротового аппарата. Судя по данным филогенетического анализа, у двух групп адских муравьев длинные рога независимо возникли из разных частей головы (это видно на втором рисунке, A–D и E–G) — то есть это не была чистая случайность морфогенеза, тут был замешан какой-то мощный внешний стимул. Но затем этот стимул почему-то исчез, адские муравьи вымерли, и за последующие 70 млн лет никакая другая группа муравьев не выработала у себя похожего приспособления. Так что вопросов всё равно пока больше, чем ответов...

Изображение из статьи P. Barden et al., 2020. Specialized predation drives aberrant morphological integration and diversity in the earliest ants.


Александр Храмов
https://elementy.ru/kartinka_dnya/1204/Okhota_adskogo_muravy...

Показать полностью 3
200

Как долго мог прожить динозавр

Раскапывая очередного "раптора", мы сможем рассказать о нём довольно много. Что это за динозавр, чем он питался, какую экологическую нишу занимал. А если повезёт, то найдём и следы кожи или перьев, отпечатки мягких тканей и даже молекулы пигментов. Но что мы можем рассказать о его возрасте?

Как долго мог прожить динозавр Динозавры, Палеонтология, Возраст, Биология, Перевод, Длиннопост

Оценивать возраст динозавров не так уж и сложно в некоторых ситуациях. У динозавров, как и у любых других животных, кости растут неравномерно. Из-за температурных колебаний и непостоянности кормовой базы костное вещество будет откладываться неравномерно, образуя годичные кольца, как у деревьев.

Как долго мог прожить динозавр Динозавры, Палеонтология, Возраст, Биология, Перевод, Длиннопост

Но годичные кольца дают нам только возраст смерти динозавра. А почему динозавр умер? От старости? Если есть следы повреждений, укусов без следов заживления, то, вероятнее всего, он от этих повреждений и умер. Или его погрызли уже после смерти? Однозначно мы можем сказать, что неполовозрелые динозавры умерли не от старости.

Как долго мог прожить динозавр Динозавры, Палеонтология, Возраст, Биология, Перевод, Длиннопост

А ведь продолжительность жизни динозавра — довольно любопытная тема. Ведь и птицы, и крокодилы могут жить сегодня более 60 лет. Да и другие рептилии числятся в долгожителях. Даже маленький птички, такие как воробьи или колибри, живут удивительно долго, по 7-12 лет. Итак, если какой-нибудь аллигатор, как ближайший родственник динозавра, может прожить с полвека, и какой-нибудь лебедь, собственно современный динозавр, может прожить сотню лет, сколько же мог прожить сам динозавр 65 млн лет назад?


У некоторых животных наблюдается корреляция: чем оно больше, тем дольше живёт. Наши домашние крыски живут 2-3 года, а вот африканские слоны могут жить по 50-60 лет. Если диплодок в 10 раз крупнее слона, значет ли это, что он мог жить в 10 или хотя в 2 раза дольше слона?

Как долго мог прожить динозавр Динозавры, Палеонтология, Возраст, Биология, Перевод, Длиннопост

Учитывая, что гигантские апатозавры или титанозавры могли спокойно поддерживать постоянную температуру тела, даже не имея истинного "теплокровия", нет ничего удивительного, что они могли доживать до 300 лет. Им не было необходимости включать некий внутренний реактор для прогрева всего тела, достаточно днём погреться на солнышке и тепла хватит на сутки-другие. Большое тело остывает долго. Холоднокровный метаболизм рептилии для гигантских динозавров мог обеспечить такую долгую жизнь. А что с маленькими динозаврами? Тут совсем непонятно. Какой-нибудь велоцираптор, размером с индюшку, мог жить как 5-10 лет, так и 50 лет. Ведь те же попугаи, которые в десяток раз меньше велоцираптора и с теплокровием, с лёгкостью переживают своих хозяев.


Давайте взглянем на кости, может они помогут нам определиться? Ну, если бы у нас были кости одного и того же вида на разных стадиях взросления, то мы бы могли определить хотя бы скорость роста динозавра. Но как я уже писал в одной статье для PaleoNews.live, нам сложно определить даже принадлежность динозавров к одному виду. Но, например, утконосые динозавры гипакрозавры достигали своих полных размеров в несколько тонн всего за 10 +/- лет. Это феноменально быстрый рост. Даже слоны растут до максимальных размеров четверть века, а к 10 годам только достигают половозрелости. Подобный гипербыстрый рост не свойственен рептилиям с "холодной кровью". Те же древние гигантские крокодилы саркозухи росли до полных размеров 35-40 лет. Так что, вероятно, наши любимые динозавры были теплокровными, а теплокровным из-за метаболизма сложно жить сотни лет.

Как долго мог прожить динозавр Динозавры, Палеонтология, Возраст, Биология, Перевод, Длиннопост

Так что же в итоге мы можем сказать о возрасте динозавров? Пока что особых итогов нам не подвести. Ясно одно: если мы находим тираннозавра возрастом более 30 лет, это значит, что тираннозавры могли жить больше 30 лет. Но насколько больше? Может они были как слоны? Жили до 50 лет? Но динозавры ближе к птицам, а уже страус может жить до 75 лет и он в 60 раз меньше тираннозавра. Может быть в зоопарке тираннозавр прожил бы 400 лет? Кто знает?


Автор: Мартин Авиански


За основу поста бралась англоязычная статья: https://www.thoughtco.com/how-long-could-dinosaurs-live-1091...

Показать полностью 3
476

Динозавру впервые диагностировали злокачественную раковую опухоль

На большой берцовой кости центрозавра, найденного в Канаде, ученые нашли следы остеосаркомы.


Многие обыватели считают, что злокачественные опухоли – это продукт цивилизации. Однако исследования последних лет показывают, что следы злокачественных новообразований встречаются как в костях средневековых жителей Европы, так и у древних неандертальцев и даже более примитивных представителей рода Homo из Африки.

Динозавру впервые диагностировали злокачественную раковую опухоль Новости, ТАСС, Наука, Динозавры, Рак

«Мы выяснили, что большую берцовую кость поразила агрессивная форма рака. В момент смерти динозавра опухоль находилась на последних стадиях развития. Она должна была причинять центрозавру невыносимую боль, из-за чего тот был очень уязвим для атак тираннозавров и других хищников. Протянуть дольше ему помогло лишь то, что цератопсиды жили в больших стадах», – добавил еще один автор работы, куратор отдела палеонтологии позвоночных в Королевском музее Онтарио Дэвид Эванс.


Источник: tass.ru

1018

Как динозавры мир захватили

Динозавры являются самыми популярными ископаемыми животными в масскультуре. Но мало кто может сказать, как ужасные ящеры пришли к господству на всей планете и что было до них. А мог бы выйти хороший сериал.

Как динозавры мир захватили Динозавры, Животные, Наука, Природа, Палеонтология, Длиннопост, Интересное, Познавательно

Всего за 20 млн лет до первых динозавров планету населяли амфибии, звероподобные ящеры (это наши предки, если что) и небольшие рептилии. Климат был засушливым с сезонными циклами, то жарко, то холодно. Небольшие рептилии со слегка удлинёнными задними конечностями сновали там и сям. Эти крохи даже и не подозревают, что спустя пару миллионов лет вся планета загорится ярким пламенем и именно они, крошечные "ящерки" станут следующими правителями Земли.

Как динозавры мир захватили Динозавры, Животные, Наука, Природа, Палеонтология, Длиннопост, Интересное, Познавательно

Синапсиды или звероящеры

Как динозавры мир захватили Динозавры, Животные, Наука, Природа, Палеонтология, Длиннопост, Интересное, Познавательно

Prolacerta — архозавроморф из раннего триаса


252 млн лет назад началось самое масштабное глобальное вымирание в истории планеты, Великое пермское вымирание. Планета разрывалась от колоссальной вулканической активности. Лава изливалась огромными реками по территории современной Сибири. Животные не только сгорали и умирали с голоду, но попросту задыхались из-за высокой концентрации углекислого газа в атмосфере. Катастрофа не была моментальной, она длилась десятки тысяч лет. Великое вымирание уничтожило 90% всех видов животных на планете, оставив после себя выжженную пустыню.

Как динозавры мир захватили Динозавры, Животные, Наука, Природа, Палеонтология, Длиннопост, Интересное, Познавательно

Планета после Великого вымирания представляла собой гигантскую пустыню


Условия для жизни на Земле стали весьма тяжкими: реки и озёра пересохли, растительность наблюдалась лишь у редких оазисов и в полярных регионах, дышать было нечем (в триасовом периоде содержание кислорода в атмосфере было в два раза меньше, чем сейчас). В экстремальных условиях требовались новые приспособления для выживания. Например, толстый панцирь, чтобы влага не испарялась или маленькие размеры и быстрые ноги, чтобы не быть сожранным медленными толстошкурыми хищниками.

Как динозавры мир захватили Динозавры, Животные, Наука, Природа, Палеонтология, Длиннопост, Интересное, Познавательно

Триасовая фауна Марокко


Пока многометровые крокодилоподобные хищники охотились на наших неповоротливых предков-синапсидов, у них под ногами повсюду сновали небольшие рептилии. Главное отличие этих небольших проказников крылось в задних конечностях: они были достаточны мощными, чтобы животное могло опираться только на них, и они были поставлены под тело, как у нас с вами. Это делало первых динозавров очень быстрыми и юркими. Вероятно, пищеварительная система ранних динозавров тоже претерпела изменения. В засушливом и жарком климате требуется максимальная экономия влаги в организме, но динозавры не были похожи на тех, кто сутками валялся в тени. Так что, вероятно, ЖКТ динозавров высасывал всю воду из потребляемой пищи, а ели динозавры много. Например, крупные целофизисы поедали крокодилоподобных архозавров, а более мелкие динозавры потребляли насекомых. А кто-то ел и самых первых млекопитающих.

Как динозавры мир захватили Динозавры, Животные, Наука, Природа, Палеонтология, Длиннопост, Интересное, Познавательно

Целофизис


Так как динозавры из столько крошечных хищников стали повелевать всем сухопутным миром мезозойской эры? На самом деле им и делать особо ничего не пришлось, они УЖЕ стали королями мира. Толстошкурые постозухи и неповоротливые терапсиды, потомки пермских синапсид, никак не угрожали динозаврам. Первые млекопитающие жили в норах, а нос на "улицу" высовывали только ночью. Первые крокодиломорфы жили на деревьях да в немногочисленных водоёмах. Птерозавры осваивали первый в истории полёт среди позвоночных, им было не до динозавров. Остальные шли ужасным ящерам на корм. Так кто мог остановить восхождение динозавров на трон мезозоя? Да никто.

Как динозавры мир захватили Динозавры, Животные, Наука, Природа, Палеонтология, Длиннопост, Интересное, Познавательно

Litargosuchus — триасовый предок крокодилов


И, вероятно, самый важный фактор — метаболизм динозавров. В триасовом периоде, есть такое предположение, динозавры были единственным теплокровными животными. В то время, как все маялись в жару в глуби континента Пангея, динозавры спокойно могли существовать в полярных регионах среднего триаса. Когда климат стал стабильнее и равномернее, динозавры уже были готовы составить конкуренцию тогдашним крупным хищникам.

Как динозавры мир захватили Динозавры, Животные, Наука, Природа, Палеонтология, Длиннопост, Интересное, Познавательно

Пангея среднего триаса


Дело оставалось за малым — ждать. Эволюция сделает своё дело. Она и сделала. Не имея конкурентов в своей нише, но имея множество преимуществ перед другими триасовыми животными (стройное, лёгкое тело, поставленное на две ноги и прочее), динозавры стали попросту вытеснять остальных, добираясь постепенно до самых крупноразмерных классов. К концу триасового периода, около 215 млн лет назад, уже появились четырёхтонные травоядные платеозавры и пятиметровые хищные годжиразавры. Но динозавры решили сорвать джекпот.

Как динозавры мир захватили Динозавры, Животные, Наука, Природа, Палеонтология, Длиннопост, Интересное, Познавательно

Gojirasaurus — позднетриасовый хищный теропод


В конце триасового периода планету постигло новое несчастье, триасово-юрское массовое вымирание. Именно оно добило остатки конкурентов динозавров и мезозойские цари стали править сушей единолично. Лишь спустя 135 млн лет огромный астероид даст шанс млекопитающим, истребив самую успешную группу животных в истории Земли. Но динозавры не вымерли, они смотрят на нас оттуда, сверху. С высоты птичьего полёта.


Автор: Мартин Авиански

___________

В посте использовались статьи:


Великое пермское вымирание https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0012821X07000842?via=ihub


О климате триаса https://www.sciencemag.org/news/2015/06/raging-fires-high-te...


Prolacerta https://en.wikipedia.org/wiki/Prolacerta


Платеозавр https://en.wikipedia.org/wiki/Plateosaurus


Триасовый крокодиломорф https://en.wikipedia.org/wiki/Litargosuchus

Показать полностью 7
244

Сколько было динозавров?

На сегодняшний день нам известно множество видов динозавров. От исполинских титанозавров весом в десятки тонн до крошечных пситтакозавров и компсогнатов. Известные нам динозавры описываются чуть ли не по новому виду в день. Но сколько их существовало всего? Это невероятно сложно посчитать. Мы всё ещё не можем раскопать Антарктиду, дно морей. Нам неизвестно, кто населял горы, а экспедиции в непроходимые джунгли обходятся слишком дорого. Сами же динозавры занимали все возможные сухопутные ниши: гигантские хищники, мелкие насекомоядные, специализированные рыболовы. Так давайте попробуем посчитать, сколько было динозавров за 160 млн лет их существования (птиц мы считать не будем).

Сколько было динозавров? Динозавры, Палеонтология, Статистика, Эволюция, Наука, Длиннопост

Со временем количество динозавров увеличивалось, что неудивительно. Мы не просто узнавали новые виды, но лучше понимали их природу и эволюцию. В истории эволюции динозавров остаются периоды и регионы, в которых оценки разнообразия чрезвычайно изменчивы: например, поздняя юра (~145 млн лет назад) Европы, средний меловой период (~100 млн лет назад) Северной Америки и поздний меловой период (~65 млн лет назад) Южной Америки.


Во второй половине XX века палеоэкология шагнула далеко вперёд и стала применять более качественный подход оценки видового разнообразия жизни на Земле. С 70-х по 90-е гг. были опубликованы важные исследования, которые помогли нам взглянуть на массовые вымирания и восстановления биосферы по-новому. Но сегодня мы наблюдаем второй ренессанс палеобиологии. Ведь с онлайн ресурсами, базами данных (например: https://www.paleobiodb.org) ископаемых животных мы можем составить по-новому качественную картину жизни и эволюции во времени.

Сколько было динозавров? Динозавры, Палеонтология, Статистика, Эволюция, Наука, Длиннопост

Надо понимать, какое множество факторов влияет на оценку видового разнообразия животных в принципе. С течением времени мы не просто открываем новые виды, мы не просто понимаем принципы эволюции лучше, а открываем всё новые и новые регионы, которые раньше были недоступны по многим причинам, в том числе и геополитическим.


В статье на NCBI авторы подготовили графики, на которых отображается количество описанных видов аж с середины XIX века.

Сколько было динозавров? Динозавры, Палеонтология, Статистика, Эволюция, Наука, Длиннопост

Частота (A) и совокупная частота (B) новых описанных таксонов динозавров

Сколько было динозавров? Динозавры, Палеонтология, Статистика, Эволюция, Наука, Длиннопост

Количество отменённых или пересмотренных таксонов



Сейчас в год описываются десятки новых видов, что позволяет нам лучше изучать экологию мезозойской эры. Но, конечно же, мы не могли не столкнуться с проблемами, когда два похожих динозавра описываются как новые виды, а оказываются представителями одного динозавра на разных этапах взросления. Я уже разбирал такие случаи в специальной статье для Paleonews.live. Если вкратце, то на сейчас открыто более тысячи видов, а до 30% (число актуально для позднемелового периода) из них может оказаться разными стадиями взросления уже известных видов, например дракорекс и стигимолох.
Сколько было динозавров? Динозавры, Палеонтология, Статистика, Эволюция, Наука, Длиннопост

Пример взросление пахицефалозавра


На сегодняшний день нам известно около 1000 видов, плюс-минус, и около 150 видов (104 вида на 2012 год) приходятся на конец мелового периода. Так сколько же всего динозавров жило? Такую оценку дать очень тяжело, но попытки посчитать были. В основном подсчёты основывались на современных животных. Например, биоразнообразие позднемеловых (65 млн лет назад) динозавров насчитывает несколько сотен видов единовременно. От 628 до 1078 видов. Правда, исследователям очень не хватало данных. Так или иначе, к концу мелового периода у динозавров не было замечено кризиса, что согласуется с импактной (падение крупного небесного тела) гипотезой вымирания динозавров. Все статьи я предоставлю в конце поста, где вы сможете самостоятельно ознакомиться с материалом.

Сколько было динозавров? Динозавры, Палеонтология, Статистика, Эволюция, Наука, Длиннопост

Позднемеловой пейзаж


Вам может показаться, что число очень маленькое, ведь сегодня мы насчитываем более 5000 видов млекопитающих. Но если мы возьмём всех млекопитающих и вычтем из них всех, кто меньше 1 кг (вес самого маленького известного динозавра), а затем добавим сюда всех

известных вымерших за последние 50 000 лет, таких как мамонты, то мы и получим схожее число. Так что оценка кажется вполне адекватной. Но это было в самом конце правления ящеров, а правили они более сотни миллионов лет. Число, которое невозможно вообразить. Сравните на таймлайне, как мало живёт человек на планете и сколько прожили нептичьи динозавры:

Сколько было динозавров? Динозавры, Палеонтология, Статистика, Эволюция, Наука, Длиннопост

Слева направо: начало эволюции динозавров и млекопитающих, начало эволюции птиц, вымирание нептичьих динозавров, начало эволюции людей.


Но сколько существовало динозавров за всю их историю? По грубым оценкам, мы получим от 40 000 до 640 000 видов. Почему такой разброс? А потому, что мы не знаем о макроэволюции динозавров практически ничего. Если мы берём 1000 видов в один момент времени и прикинем, что эволюция нового вида проходит за 1 млн лет, то мы получим 160 000 видов (динозавры существовали ~160 млн лет). Но если брать минимальные оценки: 500 видов единовременно и 2 млн лет эволюции, то мы получим 40 000 за всё время. Но вот в статье Национальной академии наук, опубликованной в 2014 году на сайте Phys.org, рассказывается об эволюции трицератопсов. Исследователи изучили 50 черепов двух видов рогатых динозавров, T.horridus и T.prorsus. Найдены черепа в формации Хелл-Крик в разных слоях. Формация откладывалась 2 млн лет, а черепа этих двух трицератопсов лежат исключительно в разных слоях: T.horridus в нижних слоях, а T.prorsus – в верхних. Это свидетельствует о весьма быстрых эволюционных процессах среди динозавров, раз десятитонные монстры смогли образовать новый вид меньше чем за 2 млн лет

Сколько было динозавров? Динозавры, Палеонтология, Статистика, Эволюция, Наука, Длиннопост

Эволюционные изменения трицератопса из формации Hell Creek Монтаны включают в себя расширение носового рога с течением времени.


Так что вполне возможно, что благоприятный и тёплый климат мог единовременно поддерживать до 2000 видов, а эволюция нового вида длилась всего 0,5 млн лет. Отсюда мы получим невообразимое число видового разнообразия динозавров в 640 000 видов, что, конечно же, маловероятно. Это всё грубые оценки без учёта сотен факторов. Здесь мы даже не учитываем, что в триасовом периоде динозавров было куда меньше, чем в позднем мелу, а динозавры с более коротким жизненным циклом могут эволюционировать быстрее тех же трицератопсов. А ведь есть ещё сотни экологических, географических и климатических факторов, которые все будут влиять на скорость появления новых видов.


Тем не менее, недавние исследования норвежцев дают оценку в 1543-2468 видов. Я не могу обойти их исследования стороной, так о них часто говорилось. Конечно же, число невероятно маленькое, но так вышло. На сегодняшний день существует 10500 видов птиц, то есть динозавров. И 2500 видов динозавров за 160 млн лет, около 1000 из которых уже открыты, выглядит совсем уж нереально. Но в этом нет вины расчётов или исследователей. Нам попросту очень мало известно о палеоэкологии и макроэволюции древних животных, а значит, всё ещё очень мало данных для расчётов, хоть палеонтология и шагнула далеко вперёд.

Сколько было динозавров? Динозавры, Палеонтология, Статистика, Эволюция, Наука, Длиннопост

___________

В посте использовались статьи:

- о дракорексе и стигомолохе https://paleonews.live/column/1436-gachin-dracorex

- об изменениях оценок с течением времени https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5822849/

- о видовом разнообразии динозавров в конце мелового периода https://pubs.geoscienceworld.org/sgf/bsgf/article-abstract/1...

- об эволюции трицератопса https://phys.org/news/2014-07-insights-evolving-triceratops-...

___________

Автор: Сергей Гачин

Редактор: Вера Круз

Показать полностью 8
118

Эти незаметные динозавры. Кого мы могли пропустить в 2019 году?

Новый вид динозавра — громкое событие в палеонтологии. Однако далеко не всегда новые динозавры поражают своими размерами, а их открытия — сенсациями. Юркие пернатые формы сновали под ногами диплодоков, оставаясь незамеченными. Некоторые формы скрывались от изучения палеонтологами, будучи принятыми за другие виды. Иногда кости динозавров ждут своего открытия десятилетиями, а порой даже находки полных скелетов остаются слабо востребованными в палеоарте. Эта подборка моих иллюстраций динозавров, получивших описание в 2019 году, напомнит о некоторых недавних исследованиях.

Эти незаметные динозавры. Кого мы могли пропустить в 2019 году? Палеонтология, Динозавры, Эволюция, Рисунок карандашом, Скетч, Наука, Длиннопост

Hesperornithoides miessleri — маленький (около 90 см) троодонтид из знаменитой позднеюрской формации Моррисон. Обнаруженный еще в 2001 году, этот современник диплодоков и аллозавров показал, что раскрыто не все разнообразие динозавров формации. Присутствие этого эволюционно продвинутого манираптора в юрских отложениях явилось сильным опровержением аргумента «временного парадокса», используемого теми, кто выступает против единодушного мнения, что птицы произошли от динозавров. Также открытие этого вида привело ученых к выводу, что все ветви паравиев, способные к полету (микрорапторины, скансориоптеригиды, авиалы) приобрели эту способность независимо, а их общий предок был нелетающим. Долгое время гесперорнитоид был известен под неофициальным именем «Лори». Родовое название динозавра составлено из греческих корней слов «запад», «птица» и «форма», видовое название дано в честь семьи Месслер, которая материально поддерживала проект. Hesperornithoides вел наземный образ жизни в открытом и сезонно заболоченном ландшафте с небольшими зарослями хвощей, саговников и папоротников. На иллюстрации рядом с гесперорнитоидом изображен череп галеамопуса — близкого родственника диплодока и современника новооткрытого троодонтида.

Эти незаметные динозавры. Кого мы могли пропустить в 2019 году? Палеонтология, Динозавры, Эволюция, Рисунок карандашом, Скетч, Наука, Длиннопост

Ngwevu intloko — завроподоморф семейства Massospondylidae из формации Эллиот, ЮАР. Необычное название ящера составлено из двух слов на языке коса: ngwevu — «серый», и intloko — «голова». Это отсылка к неофициальному прозвищу образца — «серый череп», которым его называли учёные. Образец был найден еще в 1978 году, однако был причислен к виду Massospondylus carinatus. Череп заметно отличался от других экземпляров прямоугольной формой и небольшими размерами, однако эти отличия считались искажениями в процессе фоссилизации и молодым возрастом животного. Повторный анализ останков привел экспертов к выводу, что это совершенно другой динозавр, который, как заявили авторы открытия, «прятался на виду». Единственный известный экземпляр Ngwevu достигал 4 метров в длину, возраст особи составлял 10 лет. Ближайшими родственниками нового рода были также южноамериканский Coloradisaurus и китайский Lufengosaurus. В позднетриасовый период, время существования суперконтинента Пангея, географические барьеры не мешали обширному распространению близкородственных видов.

Эти незаметные динозавры. Кого мы могли пропустить в 2019 году? Палеонтология, Динозавры, Эволюция, Рисунок карандашом, Скетч, Наука, Длиннопост

Fostoria dhimbangunmal. Этот орнитопод из группы Iguanodontia известен по набору из ста с лишним костей. Окаменелости обладают редким сине-серым оттенком с красочными проблесками: в процессе фоссилизации их органическая часть заместилась опалом. Динозавр был назван в честь Роберта Фостера, первооткрывателя окаменелостей. Фрагменты скелета были обнаружены в опаловой шахте близ городка Лайтнинг-Ридж (Австралия) в 1986 году, но оставались неизученными до 2015 года и были выставлены на всеобщее обозрение в магазине минералов. Впоследствии семья Фостера передала находку в дар местному музею, Австралийскому Центру опала, где ученые смогли изучить фоссилии. Оказалось, что набор костей принадлежит целой группе из четырех животных разного возраста, длина крупнейшей особи составляла около 5 метров. Всего было собрано около 20% костей скелета. Фостория обитала в Австралии в сеноманскую эпоху позднего мела, около 100 млн лет назад.

Эти незаметные динозавры. Кого мы могли пропустить в 2019 году? Палеонтология, Динозавры, Эволюция, Рисунок карандашом, Скетч, Наука, Длиннопост

Gobihadros mongoliensis — гадрозавроид известный по нескольким образцам, включая полный скелет. Это был ящер длиной до 7,5 метров, обитал в Монголии около 100-90 млн лет назад, в начале позднего мела. Филогенетически гобигадрос был очень близок представителям семейства Hadrosauridae. Строение зубного ряда гобигадроса аналогично более прогрессивным гадрозавридам, возможно, эти особенности были приобретены независимо в процессе параллельной эволюции. От продвинутых гадрозавров этот вид отличается развитым когтем на первом пальце передних конечностей, а от близкородственных форм (таких, как эоламбия, бактрозавр, тетисгадрос) — волнообразным верхним профилем подвздошной кости и более выступающим в сторону супраацетабулярным гребнем. Предки гобигадроса мигрировали в Азию из Северной Америки, но в самом конце мела были вытеснены новой волной миграции прогрессивных форм семейства Hadrosauridae.

Источником вдохновения для данной иллюстрации стали работы выдающегося палеохудожника Дугласа Хендерсона. На его картинах динозавры (и прочие древние существа) не часто выставляются на передний план. Они органично вписаны в окружающий их ландшафт и представлены художником как часть большого и единого мира.

Источник: Paleonews.life

Показать полностью 3
100

Как выглядел гигантский короткомордый медведь в натуральную величину (по мнению ученых)

Как выглядел гигантский короткомордый медведь в натуральную величину (по мнению ученых) Медведь, Музей, Чикаго, Гиганты, Палеонтология, Длиннопост

Arctodus Simus Yukonensis

Как выглядел гигантский короткомордый медведь в натуральную величину (по мнению ученых) Медведь, Музей, Чикаго, Гиганты, Палеонтология, Длиннопост

Многие ученые считают, что именно эти звери на долгие годы задержали миграцию людей в Северную Америку.

Источник

Показать полностью 1
131

Дракорекс, торозавры и другие. Отдельные виды или возрастная изменчивость?

Дракорекс, торозавры и другие. Отдельные виды или возрастная изменчивость? Динозавры, Птицы, Аллигатор, Палеонтология, Исследования, Наука, Длиннопост

Палеонтолог Павел Скучас говорил в своем интервью, что «есть два вида биологов: одни любят описывать новые виды, другие их закрывать».То же самое происходит в палеонтологии — огромное множество найденных динозавров кто-то быстро описывает как новый вид и даёт ему громкое имя, например, Король-дракон Хогвартса. А спустя несколько лет палеонтологи из Калифорнийского университета говорят, что всё, что вы открыли, — один вид на разных стадиях взросления, вот исследования, ознакомьтесь, распишитесь. Рассмотрим несколько таких примеров.


Пахицефалозавриды


Поговорим о том самом дракорексе из Хогвартса. В воображении рисуется некая здоровая махина, способная перекусить целого медведя пополам, словно это зубочистка. Но нет, дракорекс — это миниатюрный пахицефалозаврид, едва достигавший двух метров в длину и метра в высоту. Череп небольшого динозавра был усеян разными костными наростами и шипами. Хоть Dracorex hogwartsia и выглядел устрашающе, на самом деле, был безобидной растительноядной милахой. Палеонтологи-любители обнаружили его остатки в знаменитой формации Хелл-Крик. В 2004 году их передали в музей Индианаполиса для исследований, а через два года дракорекса описали как отдельный вид пахицефалозаврида, наравне с чуть более крупным тупоголовым стигимолохом, который успел засветиться в «Мире юрского периода».

Дракорекс, торозавры и другие. Отдельные виды или возрастная изменчивость? Динозавры, Птицы, Аллигатор, Палеонтология, Исследования, Наука, Длиннопост

Итак, у нас есть три динозавра: двухметровый дракорекс с шипообразными наростами на голове; чуть более крупный стигимолох с плотным костяным наростом, вокруг которого торчит много шипов; и четырёхметровый пахицефалозавр с большой костяной шишкой на черепе. На картинке ниже можете рассмотреть их подробнее.

Дракорекс, торозавры и другие. Отдельные виды или возрастная изменчивость? Динозавры, Птицы, Аллигатор, Палеонтология, Исследования, Наука, Длиннопост

Дракорекс (вверху слева), стигимолох (вверху справа) и пахицефалозавр (внизу)


В 2009 году было опубликовано интересное исследование, в котором предположили, что палеонтологов запутали непохожие друг на друга украшения на голове. По мнению помощника директора Калифорнийского университета Марка Гудвина, специалисты не брали в расчёт различия в морфологии динозавров на разных стадиях взросления, из-за чего количество видов динозавров в позднем меловом периоде оказалось сильно завышенным. Палеонтологи из разных университетов занялись доскональным изучением структуры черепов трёх вышеуказанных динозавров и сравнили их. Оказалось, что это один и тот же динозавр на разных стадиях взросление: ювенил (детёныш) дракорекс, половозрелый подросток стигимолох и взрослая особь пахицефалозавр.

Дракорекс, торозавры и другие. Отдельные виды или возрастная изменчивость? Динозавры, Птицы, Аллигатор, Палеонтология, Исследования, Наука, Длиннопост

Череп Dracorex


Как же пришли к такому выводу? Всё дело в структуре черепа около наростов! Дракорекс, судя по немногочисленным остаткам, был не половозрелой особью, а детенышем какого-то другого животного. Этот динозавр во взрослом возрасте должен был иметь некий большой нарост на голове. На такую роль хорошо подошел пахицефалозавр со своим куполообразным лбом. Что же тогда со стигимолохом? У него уже имелся «купол» на голове и ярко выраженные шипы. С помощью компьютерной томографии палеонтологи досконально изучили его череп и выяснили, что кости черепа срослись у стигимолоха не окончательно, а характер тканей наростов говорил, что их рост еще не закончен. Напрашивался вывод, что это подросток, вероятно, пахицефалозавра.

Дракорекс, торозавры и другие. Отдельные виды или возрастная изменчивость? Динозавры, Птицы, Аллигатор, Палеонтология, Исследования, Наука, Длиннопост

Череп Stygimoloch


Трицератопс и торозавр


А что там у рогатых динозавров? Так ли всё однозначно? В конце мелового периода существало два вида крупных рогатых динозавров: трицератопс и торозавр. Это были огромные десятитонные монстры с длинными рогами и роскошными воротниками. Правда, как-то уж очень они были похожи между собой.

Дракорекс, торозавры и другие. Отдельные виды или возрастная изменчивость? Динозавры, Птицы, Аллигатор, Палеонтология, Исследования, Наука, Длиннопост

Черепа трицератопса (вверху) и торозавра (внизу)


В 2010 году было опубликовано исследование, в котором раскрывалась простая мысль, что торозавр — это просто старая особь трицератопса. Рога «износились», а костном воротнике появились «окна». Но исследователи из Йельского университета оказались не совсем согласны с такими выводами и в 2012 году выпустили статью на Plos One. В ней говорится, что для объединения торозавра и трицератопса в один вид, как две разных стадии взросления, должны соблюдаться три условия:


- Виды должны жить в одном месте в одно время;


- Образцы торозавра должны иметь черты более взрослой особи, чем образцы трицератопса;


- Должно быть промежуточное звено, совмещающие в себе морфологические особенности двух видов;

Дракорекс, торозавры и другие. Отдельные виды или возрастная изменчивость? Динозавры, Птицы, Аллигатор, Палеонтология, Исследования, Наука, Длиннопост

Ареал трицератопса (серый) и торозавра (чёрный)


В результате исследования учёных Йельского университета было выявлено, что остатки, и торозавров, и трицератопсов имеют разные возраста: есть как молодые торозавры, так и старые трицератопсы. А структура рогов трицератопсов вовсе не похожа на структуру рогов торозавров. В отличие от пахицефалозавров с его молодыми версиями, торозавр и трицератопс — разные виды. Джон Сканнелла, автор исследований 2010 года, где торозавра и трицератопса объединили в один вид, с результатами статьи не согласился. Он обратил внимание исследователей Йельского университета на свою статью 2011 года, как пример переходной морфологии.


Современные аллигаторы


Оказывается, что всё ещё сложнее. Пытаясь дать возрастные оценки найденным остаткам нептичьих динозавров, палеонтологи часто опираются на швы на черепах. Чем старше животное, тем уже места срастания костей черепа, вплоть до полного их стирания. Это вполне логичная и типичная картина для архозавров. Так, например, происходит у современных эму — у взрослой особи практически нет швов на черепе.

Дракорекс, торозавры и другие. Отдельные виды или возрастная изменчивость? Динозавры, Птицы, Аллигатор, Палеонтология, Исследования, Наука, Длиннопост

Череп эму


Но в 2016 году на Plos One появилась статья, предостерегающая учёных от поспешных выводов. Оказывается, не все архозавры имеют «гладкий» череп к старости. Примером выступили миссисипские аллигаторы. Картина у этой крупной рептилии ровно противоположна эму — чем взрослее особь, тем шире некоторые швы у неё на черепе. А два шва срастаются ещё на эмбриональной стадии. Современные архозавры поставили под вопрос палеонтологические методы оценки возрастов.

Дракорекс, торозавры и другие. Отдельные виды или возрастная изменчивость? Динозавры, Птицы, Аллигатор, Палеонтология, Исследования, Наука, Длиннопост

Линейная зависимость между взрослением аллигатора и шовным закрытием


Споры о возрасте динозавров, один ли это вид разного возраста или несколько видов, вряд ли когда-нибудь угаснут. Без генетического материала нам очень сложно судить о родстве разных динозавров, которые похожи друг на друга. Однако наука не стоит на месте и мы всё больше и больше находим остатков этих прекрасных созданий. Возможно, когда-нибудь мы «откопаем» все истины.


Источник: Paleonews.live


Автор: MartinDont

Показать полностью 8
73

У анкилозавров биссектипельт была холодная голова и острый нюх

У анкилозавров биссектипельт была холодная голова и острый нюх Палеонтология, Наука, Динозавры, Копипаста, Elementy ru, Гифка, Длиннопост
Рис. 1. Реконструкция головы анкилозавра биссектипельты (Bissektipelta archibaldi), выполненная по аналогии с другими анкилозаврами. Эта группа динозавров была очень консервативной и не отличалась разнообразием форм на протяжении своей истории, которая началась в юрском периоде и длилась до конца мелового периода. В такой консервативности они похожи на черепах, чьим экологическим аналогом анкилозавры, вероятно, являлись. Рисунок Андрея Атучина

Тщательное исследование небольших фрагментов черепов трех особей панцирного динозавра биссектипельты позволило в буквальном смысле заглянуть в мозг этого представителя анкилозавров и увидеть его картину мира. Мозг биссектипельты одновременно изучали две группы палеонтологов: первая — по старинке, с помощью силиконовых слепков, вторая — новаторским методом компьютерного томографирования. Удалось выяснить, что биссектипельты хорошо слышали низкие частоты, обладали отличным обонянием и очень эффективной системой кровообращения в голове, которая помогала бороться с перегревом мозга.

В двадцатых годах XX века в Средней Азии геологи открыли несколько крупных захоронений с остатками динозавров. Все кости были разрозненными и разбитыми, словно скелеты пропустили через мясорубку и разбросали на огромной площади в сотни квадратных километров. Из-за выветривания и эрозии они часто попросту валялись на поверхности, покрываясь пустынным загаром.

Молодой палеонтолог, будущий профессор и писатель И. А. Ефремов писал, что лошадь может целыми днями идти в предгорьях Тянь-Шаня по костям динозавров, среди которых нет ни одной целой: только куски и осколки. Собирать и изучать их в те годы казалось бессмысленной тратой времени. Но постепенно появлялись новые палеонтологические методы и технологии, благодаря которым стало возможно извлекать ценную информацию даже из небольших обломков костей, совершенно затрапезных на вид.

Множество таких обломков собрали в пустыне Кызылкум в Узбекистане, в местонахождении Джаракудук. В восьмидесятых годах там много работал ленинградский палеонтолог Л. А. Несов. Затем началась большая многолетняя экспедиция, в которой участвовали ученые из России, США, Канады, Великобритании и Узбекистана. За десять лет (экспедиция работала с 1997 по 2006 год) в Джаракудуке были добыты десятки тысяч отдельных костей и зубов динозавров и сопутствующей фауны: акул, крокодилов, птиц, птерозавров, млекопитающих. В общей сложности были найдены остатки более ста видов древних позвоночных, которые населяли эти места в последней трети мелового периода, около 90 миллионов лет назад, когда в районе местонахождения проходила береговая линия древнего моря. Богатейшая коллекция напоминала салат: в ней было множество ингредиентов и все представлены крохотными обломками — такими же, по которым за век до этого бродила лошадь Ивана Ефремова.

Один из обломков принадлежал панцирному динозавру (анкилозавру), который после ряда уточнений обособили в новый род и вид, назвав его биссектипельта Арчибальда (Bissektipelta archibaldi) в честь колодца Биссекты и участвовавшего в экспедиции американского палеонтолога Дэвида Арчибальда (James David Archibald). Обломок представлял собой фрагмент черепа из области затылка, размером с большой смартфон. В нем полностью сохранилась мозговая полость (к счастью для ученых, мозг анкилозавров отличался крохотными размерами). Также были найдены еще несколько обломков черепов других особей биссектипельт.

Недавно изучением мозга этого животного занялись сразу две группы ученых. Московский палеонтолог В. Р. Алифанов и нейробиолог С. В. Савельев работали с силиконовым слепком полости одного из образцов и опубликовали свои выводы в 2019 году. Петербургские палеонтологи И. Т. Кузьмин, А. О. Аверьянов, П. П. Скучас, Е. А. Бойцова вместе с американским палеонтологом Х.-Д. Зуэсом (Hans-Dieter Sues) и петербургским школьником И. Петровым построили и изучили компьютерную томографию фрагментов двух черепов. Результаты их исследований увидели свет в июне 2020 года.

У анкилозавров биссектипельт была холодная голова и острый нюх Палеонтология, Наука, Динозавры, Копипаста, Elementy ru, Гифка, Длиннопост
Рис. 2. Биссектипельта принадлежала к группе панцирных динозавров анкилозавров, расцвет которых пришелся на меловой период. Анкилозавры были весьма консервативной группой и внешне мало менялись в течение всей эволюционной истории группы. Их внешние покровы окостеневали, зачастую превращаясь в эффектные шипы и колючки. У некоторых анкилозавров хвост заканчивался своеобразной костяной булавой. Крупнейшие особи вырастали до восьми метров в длину, из которых половина приходилась на хвост. Биссектипельта была средних размеров, около трех метров (размер вычислен по аналогии с остатками других анкилозавров). На рисунке для сравнения рядом с биссектипельтой изображен палеонтолог И. А. Ефремов, который отличался почти двухметровым ростом. Рисунок Андрея Атучина

Для изготовления слепка московские исследователи залили полиуретановую резину в мозговые полости биссектипельты через обонятельные и так называемое окципитальное отверстия и сделали тринадцать фрагментарных слепков, которые соединили воедино. «Резиновый» мозг получился размером с указательный палец — 8,5 сантиметров в длину. То есть был крошечным даже по меркам динозавров. Впрочем, об этом было известно и ранее: анкилозавры по соотношению размеров головного мозга и тела занимают среди динозавров второе место с конца после длинношеих завропод — только у этих гигантов мозг в пропорции к телу был еще меньше. Если бы у человека было такое же соотношение размеров мозга и тела, то наш мозг объемом около 1300–1600 см3 располагался бы в теле размером с железнодорожный состав из четырех-пяти вагонов.

Главным органом чувств биссектипельты было обоняние. Доли мозга, отвечающие за обоняние, у нее самые крупные. Неплохо обстояло дело и с анализом вкуса. Вероятно, животное хорошо различало вкус, состав и твердость пищи. Размер полости от соответствующего нерва указывает, что язык был крупным и подвижным. А вот слух биссектипельты оказался, по мнению московских ученых, плохим, равно как и вестибулярный аппарат, что в целом подтвердило взгляд на анкилозавров как на животных с пассивным образом жизни.


Через полгода после публикации московских ученых в свет вышла статья с результатами трехлетней работы петербургских специалистов. Они изучили не только образец, с которым работали московские коллеги, но и еще один фрагмент черепа с мозговой полостью, а также третий обломок черепа, на котором сохранились отпечатки кровеносных сосудов. Исследователи создали виртуальные модели двух мозгов биссектипельты (одну модель сделал школьник Петров, ставший соавтором статьи).


Петербургские специалисты также сделали вывод, что у животного был отличный нюх. По их подсчетам, обонятельные луковицы занимали около 60% размера больших полушарий. А вот слух, по их данным, нельзя было назвать плохим. Короткая и толстая базилярная мембрана на обеих виртуальных моделях указывала, что для одной особи оптимальная частота слуха составляла 682–1002 Гц, для второй — 576 Гц. Верхняя граница слышимости достигала 2889 и 2105 герц соответственно. То есть обе биссектипельты хорошо слышали в нижнем диапазоне частот (100–3000 герц) — как и современные крокодилы.


Это известное правило: чем крупнее животное, тем более низкочастотные звуки оно издает и слышит. Возможно, самые ранние, базальные, анкилозавры слышали высокие звуки, но в ходе эволюции, становясь все крупнее и больше, им пришлось переориентировать слух на низкие частоты. Человеческую речь биссектипельта бы услышала, а писк комара или свист зарянки — нет.

У анкилозавров биссектипельт была холодная голова и острый нюх Палеонтология, Наука, Динозавры, Копипаста, Elementy ru, Гифка, Длиннопост
Рис. 3. Трехмерная компьютерная реконструкция эндокаста мозговой полости и сосудов головы анкилозавра Bissektipelta archibaldi. Розовый цвет —внутреннее ухо, желтый — нервы, красный — крупные артерии, синий — вены и мелкие артерии, голубой — эндокаст мозговой полости. Анимация с сайта spbu.ru
Крайне любопытные подробности принесло изучение отпечатков и полостей вен и артерий, которые окружали мозг. Кровеносная сеть в голове биссектипельты оказалась крайне сложной и напоминала кровеносную систему ящериц, а не более близких к динозаврам крокодилов и птиц. Один из авторов исследования, аспирант СПбГУ Иван Кузьмин, сравнил систему этих отпечатков с запутанными железнодорожными путями. При жизни биссектипельты сосуды опутывали мозг сложной сетью, а кровь текла по ним в разных направлениях, эффективно охлаждая мозг. Кузьмин сравнил систему с панамкой. Возможно, более удачным было бы сравнение с постоянным прохладным душем, который охлаждал мозг животного. По словам палеонтолога Александра Аверьянова, охлаждение мозга здесь работало по такому же принципу, как и охлаждение атомного реактора проточной водой. С той разницей, что реактор нагревается изнутри, а температура мозга увеличивалась от внешнего нагрева — от солнечных лучей, которые падали на голову биссектипельты.

Для анкилозавров проблема перегревания мозгов стояла особенно остро, поскольку их череп и костяные выросты-остеодермы были очень толстой и теплоемкой конструкцией.

Подобные охладительные системы в лобно-теменной области ранее реконструировались и для других древних животных, в том числе пермских терапсид (M. F. Ivakhnenko, 2008. Cranial Morphology and Evolution of Permian Dinomorpha (Eotherapsida) of Eastern Europe), но у анкилозавров обнаружены впервые.

Сейчас петербургские специалисты продолжают начатую работу. Намечены еще два больших исследования. Во-первых, они собираются изучить мозговые полости других анкилозавров. Это поможет ответить на вопрос, была ли система охлаждения мозга и чрезвычайно острое обоняние признаком всей группы или отличительной чертой биссектипельты. Во-вторых, продолжается работа с «виртуальными» мозгами других динозавров из Джаракудука — утконосых гадрозавров.

По итогам обоих исследований можно нарисовать следующий портрет биссектипельты. Это был неповоротливый и малоактивный динозавр. Его картина мира состояла в первую очередь из запахов. С помощью тонкого обоняния биссектипельты искали пищу, отслеживали врагов, искали партнеров. Их слух, как и у других крупных животных, был заточен на низкий диапазон, но звуки, возможно, не играли большой роли в жизни животного. Совсем неразвитым оказалось зрение. Можно сказать, биссектипельты были полуслепыми. Специальные системы охлаждения мозга с большой вероятностью указывают на сухопутный образ жизни: для водных животных проблема перегрева не стоит сколько-нибудь остро. Ближайшим экологическим аналогом животного можно назвать крупную наземную черепаху, например, галапагосскую.

Источники:

1) В. Р. Алифанов, С. В. Савельев. Строение мозга и нейробиология панцирного динозавра Bissektipelta archibaldi (Ankylosauridae) из позднего мела Узбекистана // Палеонтологический журнал. 2019. № 3. С. 315–321.

2) I. Kuzmin, I. Petrov, A. Averianov, E. Boitsova, P. Skutschas, H.-D. Sues. The braincase of Bissektipelta archibaldi — new insights into endocranial osteology, vasculature, and paleoneurobiology of ankylosaurian dinosaurs // Biological Communications. 2020. DOI: 10.21638/spbu03.2020.201.

Антон Нелихов
https://elementy.ru/novosti_nauki/433667/U_ankilozavrov_biss...

Показать полностью 2
71

Извилины рыбака. Палеонтологи исследовали слепок мозга ирритатора

Нейроанатомия ирритатора указывает на потенциальную адаптацию к рыболовству.

Извилины рыбака. Палеонтологи исследовали слепок мозга ирритатора Динозавры, Наука, Нейробиология, Палеонтология, Длиннопост

Spinosauridae — группа теропод, характеризующаяся удлиненными мордами, коническими зубами, увеличенными передними конечностями и часто вытянутыми позвоночными шипами. Их морфология свидетельствует о полуводном образе жизни (о чем можно подробно почитать здесь и здесь).

Судя по окаменелому содержимому желудков, объектами охоты спинозаврид могла быть рыба, мелкие наземные животные и даже птерозавры. Являлись ли эти животные наземными хищниками-оппортунистами, или они в основном жили и добывали пищу в водной среде?

Извилины рыбака. Палеонтологи исследовали слепок мозга ирритатора Динозавры, Наука, Нейробиология, Палеонтология, Длиннопост

Разобраться с биомеханикой охоты хищников помогла их нейроанатомия. Экземпляр Irritator challengeri, найденный в раннемеловой формации Сантана на северо-востоке Бразилии, включает в себя одну из немногих сохранившихся черепных коробок спинозавров. Используя данные компьютерной томографии, ученые смогли реконструировать эндокаст (виртуальный слепок черепной коробки) и создать цифровые модели нейроанатомических структур мозга. Выяснилось, что ирритатор по форме полости черепа схож с другими базальными тетанурами: различия между задним и средним отделами мозга были слабо развиты, мозг имел выраженные изгибы и длинные обонятельные луковицы. Строение затылочного мыщелка и положение полукружных каналов указывают на наклон головы хищника под углом в 45 градусов, что обеспечивало бинокулярное зрение. Также особенности строения внутреннего уха, ответственного за равновесие, свидетельствуют, что ирритатор был способен к быстрым и хорошо контролируемым движениям головы вниз. Научная работа была опубликована в Nature.

Извилины рыбака. Палеонтологи исследовали слепок мозга ирритатора Динозавры, Наука, Нейробиология, Палеонтология, Длиннопост

Эта функциональная гипотеза предполагает способность к быстрым движениям шеи. Хотя эта часть скелета не сохранилась у I.challengeri , некоторые особенности морфологии шеи спинозаврид известны у других членов группы. Так, выраженная морщинистость на телах шейных позвонков спинозаврида Sigilmassasaurus brevicollis была интерпретирована как точки крепления для сильной сгибательной мускулатуры. Совокупность уникальной морфологии и нейроанатомии, которая значительно отличается от других крупных тероподов, свидетельствует о специализации этих гигантских хищников на значительно меньшей и трудноуловимой добыче и подтверждает гипотезу о (хотя бы частично) рыбоядном рационе спинозавров.

Источник: Paleonews.live

Показать полностью 1
146

На два недостающих звена меньше. Палеонтологи открыли переходные формы цератопсов

Знаменитые «переходные формы» являются ожидаемым продуктом эволюции и привлекают особенное внимание, когда они происходят в рамках основных эволюционных преобразований.

На два недостающих звена меньше. Палеонтологи открыли переходные формы цератопсов Палеонтология, Динозавры, Эволюция, Наука, Длиннопост

Сразу два новых вида рогатых динозавров, Navajoceratops sullivani и Terminocavus sealeyi, по своей морфологии и времени существования являются классическими «промежуточными звеньями». Они заполняют временной пробел между ранее известными Pentaceratops и Anchiceratops и обладают признаками последовательных изменений морфологии.

Несмотря на свою фрагментарность, образцы новых таксонов из формации Киртланд в Нью-Мексико включают важную для диагностики заднюю границу теменной области — верхнюю кромку «воротника» цератопсов. У более ранних цератопсов, таких как Utahceratops и Pentaceratops, в оборке гребня присутствовала глубокая U-образная выемка. Морфометрический анализ новых видов показал, как в течение двух миллионов лет эта выемка последовательно углублялась, становилась более узкой и, в конце концов, замкнулась у рода Anchiceratops.

На два недостающих звена меньше. Палеонтологи открыли переходные формы цератопсов Палеонтология, Динозавры, Эволюция, Наука, Длиннопост

Такое ступенчатое изменение морфологических признаков, наблюдаемое у видов, которые стратиграфически не перекрываются, способствует эволюции путем анагенеза — усложнения и совершенствования анатомических структур. Помимо навахоцератопса и терминокавуса, авторы публикации описывают еще один образец. Третий, неназванный таксон представлен только неполным центральным стержнем воротника.

Несмотря на крайнюю фрагментарность, окаменелость демонстрирует расширение этого участка гребня, которое в процессе эволюции приведет к практически полному зарастанию фенестр в воротнике таких поздних форм, как трицератопс. Описание нового материала ставит хасмозаврин бассейна Сан-Хуан в число наиболее полно документированных представителей клады, уступая только трицератопсу по количеству образцов и информативности материала.

Источник: Paleonews.live

Показать полностью 1
160

Первый водный динозавр. История спинозавра от открытия до наших дней. Часть 2

Ссылка на первую часть

Первые окаменелые останки спинозавра были найдены в песчаниках Сахары более ста лет назад, но этот необыкновенный ящер не торопился раскрывать все свои загадки. Новое сенсационное открытие в очередной раз переписало наше представление о гиганте и сделало его еще более интересным.

Первый водный динозавр. История спинозавра от открытия до наших дней. Часть 2 Палеонтология, Динозавры, Наука, Палеоарт, Открытие, Экология, Длиннопост

29 апреля 2020 года палеонтолог Томас Хольтц разместил запись в своем твиттере: «Эй, палеохудожники! Положите ваши ручки и перестаньте рисовать спинозавра на (смотрит на [несуществующие] часы) пару часов. Доверьтесь мне». И новость о еще одной находке не заставила себя ждать. Команда Низара Ибрагима продолжила раскопки того самого скелета неотипа и извлекла из марокканских песков практически целый хвост спинозавра. Открытие в считанные часы облетело весь мир, затмив все остальные исследования в палеонтологии. Спинозавр снова смог удивить: его хвост оказался совсем не таким, как у всех других тероподов. По всей его длине вздымался ряд высоких остистых отростков, которые придавали ему вид весла. Спинозавра тут же окрестили «динозавром-тритоном».

Первый водный динозавр. История спинозавра от открытия до наших дней. Часть 2 Палеонтология, Динозавры, Наука, Палеоарт, Открытие, Экология, Длиннопост

Суставные отростки (зигапофизы) хвостовых позвонков были уменьшены, что указывает на большую свободу хвоста в боковом движении. Одновременно подвижность была ограничена в вертикальном направлении из-за перекрытия невероятно длинных и наклоненных назад остистых отростков. Эти длинные отростки имеют особую геометрию: плоские в передне-заднем направлении и трубчатые по направлению к вершине. В результате у спинозавра получается высокий, но плоский хвост равномерной ширины на протяжении большей части его длины. У большинства других хищных динозавров подвижность задней части хвоста в той или иной мере ограничивалась, и хвост служил жестким балансиром. Хвост спинозавра оказался устроен инече: у основания он более жесткий и мускулистый, обеспечивающий движение, ближе к концу хвост становится более тонким и гибким и мог выступать в качестве руля. Палеонтолог Марк Уиттон обратил внимание, что удлиненные отростки позвонков простираются не только вверх, но и назад через несколько других позвонков, а это означает, что любое движение между позвонками потребует сгибания шипов в нескольких местах. Впрочем, кости живых животных несколько пластичны и в сочетании с работой мышц и сухожилий способны сгибаться. Мог ли спинозавр сгибать хвост дугой, подобно крокодилу? В отличие от крокодилов, мощные мышцы ограничивались только основанием хвоста. Или же отростки позвонков запасали энергию взмахов, словно пружины? В биомеханике мезозойских ящеров еще есть место для дискуссий.

Первый водный динозавр. История спинозавра от открытия до наших дней. Часть 2 Палеонтология, Динозавры, Наука, Палеоарт, Открытие, Экология, Длиннопост

Ни у одного из известных динозавров нет хвоста такого типа. Единственное правдоподобное адаптивное объяснение (и совместимое с остальной анатомией этого животного) необычной морфологии состоит в том, что спинозавр использовал хвост в качестве органа для движения в воде. Авторы проверили эту гипотезу, показав на масштабной модели, что параметры гидродинамики хвоста спинозавра в 8 раз эффективнее, чем у других, «классических» теропод.

Находка еще раз подтвердила, что все найденные окаменелости принадлежат одному экземпляру: сочлененные при жизни элементы идеально подходят друг другу, а между найденными сейчас и до 2014 года костями нет повторяющихся элементов: нет доказательств того, что в раскопе содержится более одного животного. Перерасчет центра массы тела с учетом нового открытия показал, что четвероногая походка для спинозавра вовсе не обязательна, тяжелый хвост сделал тело пропорциональнее.

Первый водный динозавр. История спинозавра от открытия до наших дней. Часть 2 Палеонтология, Динозавры, Наука, Палеоарт, Открытие, Экология, Длиннопост

Каким же на сегодняшний день представляется спинозавр? Подведем промежуточный итог многолетних исследований.

Спинозавры – самые прогрессивные и поздние представители своего семейства. Они существовали в период с альба по сеноман, 110-98 млн лет назад. Ареал обитания ящеров простирался по всему северу Африки – от Марокко и Египта до Нигера. Эти животные жили вдоль многочисленных лагун и речных дельт, окруженных пышной растительностью. Экосистемы Северной Африки того времени обладали чрезвычайно разнообразной фауной. Воды кишели множеством рыб: здесь встречались гибодонты, восьмиметровые «рыбы-пилы» онхопристисы, четырехметровые целакантообразные. Также здесь обитали пресноводные черепахи, крокодиломорфы всех форм и размеров, плезиозавры. Берега населяли хищные динозавры – кархародонтозавры, абелизавры, ноазавры (Deltadromeus agilis). Растительноядные динозавры, что любопытно, не были слишком разнообразными. Типичной фауной здесь были завроподы (реббахизавриды, дикреозавриды, титанозавры), изредка встречались орнитишии.

Первый водный динозавр. История спинозавра от открытия до наших дней. Часть 2 Палеонтология, Динозавры, Наука, Палеоарт, Открытие, Экология, Длиннопост

Основную часть рациона гигантского ящера составляла рыба. Об этом можно судить по соотношению стабильных изотопов кислорода в его костях – оно характерно для животных, питающихся пресноводной рыбой. Зубы спинозавра были прекрасно приспособлены для удержания скользкой добычи: в отличие от большинства тероподов, его зубы были конической, а не уплощенной формы, зазубренность отсутствовала, а эмаль образовывала продольные ребристые складки. На концах челюстей зубы были собраны в розетки, выгнуты слегка наружу, а форма самой пасти была очень своеобразной – с выемкой-диастемой на верхней челюсти, куда погружалась нижняя. Морда спинозавра была очень вытянутой, а ноздри – задвинуты далеко назад, чтобы свободно дышать, опустив нос в воду. Также наверху черепа – а значит, выше уровня воды - расположены и глаза ящера, подобно современным водным животным. Как и у крокодилов, у ящера присутствовали чувствительные ямки на конце рыла и костное небо, позволявшее ловить добычу в толще воды. Длинная шея сочетала в себе и как силу, так и повышенную гибкость. Ребра у спинозавра были плотные и сильно изогнутые: они придавали туловищу необычную для хищных динозавров бочкообразную форму. Знаменитый «парус» на спине ящера очень похож по форме на спинной плавник марлина (Istiophorus platypterus), самой бвстроплавающей рыбы в мире. Использовался гребень, видимо, с той же целью – для резких маневров на высокой скорости. Разумеется, он мог играть и другие роли: служить точкой крепления мощных связок для поддержки шеи и хвоста, демонстративную функцию. Ширина формировавших его спинных отростков у разных экземпляров отличается. Возможно, это свидетельство социальной роли гребня, но у этой гипотезы еще нет уверенных доказательств. Задние лапы, пропорции которых кажутся столь странными для ходьбы, отлично подходили для гребли, а плоские когти, расположенные на широких ступнях, скорее всего, были соединены перепонками. Отпечатки четырехпалых следов, найденные в 1993 году в Испании и отнесенные к ихнотаксону Theroplantigrada encisensis, похоже, несут следы таких перепонок и могут принадлежать спинозавринам. Чтобы задние лапы выдерживали вес тела на суше, спинозавру приходилось выпрямлять их сильнее, чем другим хищным динозаврам. Передние же конечности, как и у других представителей семейства, были вооружены мощными когтями-крючьями на первых пальцах для ловли рыбы. Ранее представлялось, что ящер охотился, стоя в прибрежных водах, подобно гигантской цапле. Но теперь мы знаем, что спинозавр был прекрасным пловцом, готовым к погоне за глубоководной добычей. Плавно загребая хвостом-веслом, он бороздил могучие реки Сахары.

Первый водный динозавр. История спинозавра от открытия до наших дней. Часть 2 Палеонтология, Динозавры, Наука, Палеоарт, Открытие, Экология, Длиннопост

Спинозавр – единственный из известных динозавров, кто смог по-настоящему глубоко приспособиться к водному образу жизни. Эти адаптации прослеживаются не только в анатомии ящера, но и в его гистологии и биохимии. Общий план строения тела тероподов был довольно консервативным, что ограничивало число их местообитаний, но морфология спинозавра на фоне традиционной морфологии выглядит особенно ярко. Факт его удивительной специализации расширяет наши знания о том, как сильно тероподы могли отклоняться от собственных анатомических стандартов. Эта гибкость позволяла разнообразным хищникам Гондваны занимать разные экологические ниши и не конкурировать друг с другом за пищу и территорию. Спинозавр не был монструозным суперхищником, но являлся мастером адаптации. Благодаря таким открытиям мы знаем, что динозавры населяли не только сугубо наземные ландшафты: им покорились все стихии - и воздушная, и водная. Возможно, экстраординарная биология спинозавра еще не раскрыла нам всех своих жемчужин. Раскопки в Кем Кем продолжаются, и этот доисторический ящер еще сможет нас удивить.

Источник: Paleonews.live

Показать полностью 4
179

Первый водный динозавр. История спинозавра от открытия до наших дней. Часть 1

Спинозавр – один из самых неординарных хищных динозавров, по своей популярности способный бросить вызов самому тираннозавру. Усеянные частоколом зубов крокодильи челюсти, впечатляющий парус на спине... Но особую привлекательность его облику придает ореол таинственности. Останки спинозавра оставались фрагментарными, и каждый новый элемент этой мозаики заставлял пересмотреть представления ученых и палеохудожников об этом удивительном хищнике.

Первый водный динозавр. История спинозавра от открытия до наших дней. Часть 1 Палеонтология, Динозавры, Наука, Палеоарт, Длиннопост

Первооткрывателем спинозавра стал немецкий палеонтолог, барон Эрнст Штромер фон Райхенбах. В 1912-1934 годах в результате нескольких продолжительных экспедиций в египетский оазис Бахария на северо-западе Ливийской пустыни было обнаружено два скелета: первый стал голотипом вида Spinosaurus aegyptiacus, второй (более фрагментарный) – был предварительно назван «спинозавр Б». Уже тогда палеонтологи обратили внимание на некоторое несоответствие массивных позвонков с тонкими костями конечностей и предположили, что имеют дело с химерой. Однако не будем забегать вперед. К великому сожалению всего палеонтологического сообщества оригиналы обоих экземпляров были уничтожены во время бомбардировки Мюнхена в ночь с 24-го на 25 апреля 1944 года.

Первый водный динозавр. История спинозавра от открытия до наших дней. Часть 1 Палеонтология, Динозавры, Наука, Палеоарт, Длиннопост

Штромер понимал, что открытый им динозавр был особенным. Палеонтолог в своих работах называл спинозавра «в высшей степени узкоприспособленным», однако суть его уникальности ускользнула от ученого: первые реконструкции были сделаны в классической манере в позе кенгуру, а необычный череп изображен укороченным. В таком виде образ спинозавра прижился как в научной, так и в популярной среде на целых полвека.

Первый водный динозавр. История спинозавра от открытия до наших дней. Часть 1 Палеонтология, Динозавры, Наука, Палеоарт, Длиннопост

К концу XX века, когда интерес к динозаврам переживал свой ренессанс, облик спинозавра начал становиться объектом экспериментов. Художники периодически ставили ящера на четыре ноги, делая динозавра похожим на пермского диметродона. Спинной гребень также изображали по-разному: от реконструкций с проступающими через тонкую кожу шипами, наподобие парусных ящериц, до массивных мышечно-жировых горбов, напоминающих таковые у бизонов. Стоит отметить, что еще сам Штромер высказывал гипотезу о жировом горбе, но посчитал маловероятным, что таким атрибутом мог обладать хищник.

Первый водный динозавр. История спинозавра от открытия до наших дней. Часть 1 Палеонтология, Динозавры, Наука, Палеоарт, Длиннопост
Первый водный динозавр. История спинозавра от открытия до наших дней. Часть 1 Палеонтология, Динозавры, Наука, Палеоарт, Длиннопост

Особый образ жизни спинозавра оставался загадкой до открытия барионикса в 1986 году – однако прошло еще не менее десятка лет, чтобы факт их близкого родства стал общепринятым. И помогли этому новые находки с севера Африки. В конце 1990-х – начале 2000-х годов увидело свет сразу несколько громких открытий из Марокко, Туниса, Алжира, несколько образцов были выкуплены из частных коллекций. В их числе были фрагменты нескольких черепов спинозавра. Образец MSNM V4047, описанный в 2005 году, представляет собой верхнюю челюсть ящера. Он принадлежал очень крупной особи, заметно больше голотипа S. aegyptiacus: общая длина черепа составляла примерно 1,75 м, а размеры всего животного представлялись не менее 15 метров. Таким образом, спинозавр утвердил за собой звание крупнейшего наземного хищника мезозоя. В этом новом обличии ящер был представлен массовой публике в фильме «Парк Юрского Периода 3», где он смог одолеть в схватке самого тираннозавра. Не всем фанатам кинофраншизы пришелся по душе этот ход сценаристов, однако образ спинозавра из фильма закрепился в массовой культуре на долгие годы.

Первый водный динозавр. История спинозавра от открытия до наших дней. Часть 1 Палеонтология, Динозавры, Наука, Палеоарт, Длиннопост

Настоящей революцией в истории изучения спинозавра стала работа Низара Ибрагима, вышедшая в 2014 году. В основу реконструкции лёг неполный скелет, обнаруженный в Кем Кем (Марокко), а также образцы других спинозаврин со всей северной Африки. Благодаря открытию этого экземпляра, стало ясно, что спинозавр намного сильнее отличался от прочих тероподов, чем было принято считать раньше. Новые данные описывают спинозавра как существо с ярко выраженным полуводным образом жизни: утяжеленные кости, вытянутое тело, сенсорные ямки на концах челюстей, как у крокодилов, и сильно укороченные задние лапы с уплощенными когтями. Пропорции тела получились настолько странными, что, казалось, очень сложно было бы удержать его на одних только задних лапах: центр тяжести оказался вынесен вперед от точки опоры. Поэтому Ибрагим с коллегами предположили для спинозавра опору на все четыре конечности.

Первый водный динозавр. История спинозавра от открытия до наших дней. Часть 1 Палеонтология, Динозавры, Наука, Палеоарт, Длиннопост

Коротконогая реконструкция произвела эффект разорвавшейся бомбы – пожалуй, ни одна другая новость в мире палеонтологии за последние десять лет не вызывала столько жарких споров и обсуждений. Помимо восторгов воодушевленных художников, публикация подняла и шквал критики: далеко не все ученые согласились с такой радикальной интерпретацией облика динозавра. Так, например, Скотт Хартман выразил сомнения в правильности масштабирования останков при сопоставлении разных образцов. Высказывались даже предположения, что скелет является «химерой», и к позвонкам взрослой особи были приставлены ноги спинозавра-подростка. Однако команде Ибрагима удалось доказать свою правоту, а также, что все элементы образца FSAC-kk 11888, установленного в качестве неотипа Spinosaurus aegyptiacus, являются одной особью возрастом около 17 лет. Ноги спинозавра были не просто короткими, в их строении ясно прослеживается функциональная адаптация к плаванию: бедренная кость короче и толще, чем у других крупных тероподов, а сильно развитый четвертый трохантер (к которому крепилась бедренно-хвостовая мышца, отводящая бедро кзади) был смещен вниз, что позволяло совершать мощные и быстрые движения задними лапами во время плавания. Любопытно, что такие же характеристики конечностей были известны еще у проблемного экземпляра Штромера «Спинозавр Б». Соотношение длины спинных позвонков к большеберцовой кости составляет в нем 23% и 25% в новом образце. Тем самым удалось подтвердить, что образец, найденный за 100 лет до нового открытия, также не был химерой.

Первый водный динозавр. История спинозавра от открытия до наших дней. Часть 1 Палеонтология, Динозавры, Наука, Палеоарт, Длиннопост

Новые данные поставили перед учеными новые вопросы. Как же динозавр передвигался по суше? Даже с учетом правильных пропорций задних лап, четвероногая интерпретация выглядит сомнительной: известные элементы передних лап не обладают признаками опорных конечностей. Возможно, изменение позы животного сместило бы центр тяжести ближе к точке опоры. Так, итальянский палеонтолог Андреа Кау указал на необычно гибкое основание шеи спинозавров. Тела последних шейных и первых грудных позвонков были расширены, несли укороченные остистые отростки и большие суставные поверхности, такая форма позволяла спинозавру запрокинуть шею к спине на манер пеликана. В таком случае, парус на спине ящера мог служить местом прикрепления мощных связок для поддержания позы. Чтобы опустить голову из такого положения, спинозавру были необходимы мощные мышцы. Косвенно эта идея подтверждается строением основания черепа спинозаврид: базисфеноиды - места прикрепления мышц, опускающих голову и шею – были очень хорошо развиты.

Первый водный динозавр. История спинозавра от открытия до наших дней. Часть 1 Палеонтология, Динозавры, Наука, Палеоарт, Длиннопост

Другим возможным вариантом уравновешивания скелета мог быть тяжелый хвост. Известные отдельные позвонки, приписываемые спинозавру (или сиджилмассазавру), тоже могли иметь удлиненные остистые отростки, что позволило некоторым палеореконструкторам добавить хвосту спинозавра небольшой плавник. Но даже эти блестящие догадки померкли, когда Низар Ибрагим представил миру свою новую сенсацию в 2020 году.

Продолжение следует...

Источник: Paleonews.live

Показать полностью 8
254

Цианобактерии Chroococcidiopsis могут извлекать воду прямо из минералов

Считается, что жизнь невозможна без воды. Поэтому оценка потенциально обитаемых миров во Вселенной обычно начинается с поиска ответа на вопрос, возможно ли существование на других планетах воды в жидком виде. Но недавно выяснилось, что цианобактерии Chroococcidiopsis, живущие внутри гипсовой породы в пустыне Атакама, могут существовать и без жидкой воды. Американские ученые разобрались в том, как им это удается. Оказалось, что цианобактерии добывают воду прямо из кристаллов гипса, превращая его в ангидрид.

Цианобактерии Chroococcidiopsis могут извлекать воду прямо из минералов Наука, Цианобактерии, Микроорганизмы, Копипаста, Elementy ru, Минералы, Длиннопост

Рис. 1. Образец гипса из пустыни Атакама. Микроорганизмы (светло-зеленые пятна) живут под тонким слоем породы, который защищает их от солнечной радиации. Для своих нужд они используют воду, входящую в структуру минералов. Изображение из обсуждаемой статьи в PNAS

Биологи и раньше находили в пустынных безводных районах микроорганизмы — цианобактерии, актинобактерии, протеобактерии и нитчатые бактерии класса Chloroflexia, но считалось, что все эти экстремофилы просто могут очень долго обходиться без воды или используют для роста водный конденсат, образующийся по утрам на холодных камнях. Также было замечено, что фотосинтетические бактерии, которым нужен солнечный свет, обычно селятся внутри полупрозрачных пород, таких как гипс. Верхний слой пород защищает их от неблагоприятных условий внешней среды, пропуская при этом свет. Но оказалось, что бактерии выбирают гипсовую породу для жизни не только поэтому.

Американские ученые под руководством Дэвида Кисайлуса (David Kisailus), профессора материаловедения и инженерии Калифорнийского университета в Риверсайде опытным путем доказали, что цианобактерии Chroococcidiopsis, живущие в чилийской пустыне Атакама, способны извлекать из твердой гипсовой породы воду. Сам гипс CaSO4·2H2O при этом переходит в безводный аналог — ангидрит CaSO4.

Цианобактерии Chroococcidiopsis давно привлекали внимание ученых, поскольку долгое время было непонятно, за счет чего они выживают в пустыне. Дело в том, что в течение довольно длительного периода в году относительная влажность в Атакаме находится на уровне ниже 60%, а значение 58,5% считается нижней границей метаболической активности живых существ (A. Stevenson et al., 2016. Aspergillus penicillioides differentiation and cell division at 0.585 water activity).

Эти цианобактерии даже отправляли в космос. Вместе с другими наземными микроорганизмами-экстремофилами в рамках эксперимента EXPOSE-R2 их выставляли за пределы МКС в специальном модуле, в котором имитировались условия на поверхности Марса. Chroococcidiopsis прожили в космосе 533 дня в условиях вакуума, интенсивного ультрафиолетового излучения и экстремальных колебаний температуры (J.-P. de Vera et al., 2019. Limits of Life and the Habitability of Mars: The ESA Space Experiment BIOMEX on the ISS), что говорит о том, что они в принципе могли бы жить на Марсе, продуцируя кислород и создавая первичный почвенный слой. Открытым оставался только вопрос, откуда микроорганизмы будут брать воду.

Изучая образцы гипсовой породы из пустыни Атакама, ученые заметили, что количество ангидрита (обезвоженной формы гипса) в ней коррелирует с концентрацией цианобактерий. Тогда у них и родилась гипотеза о том, что микроорганизмы могут извлекать кристаллическую воду из гипса, вызывая фазовое превращение сульфата кальция.

Вода составляет до 20,8% массы гипса. Молекулы H2О в его кристаллической структуре располагаются между двойными слоями анионов [SO4]2− и катионов Ca2+, легко высвобождаясь при нагревании. Поэтому логично было предположить, что Chroococcidiopsis каким-то образом могут ее использовать. К тому же ранее уже был зафиксирован факт использования кристаллической воды пустынным растением Helianthemum squamatum, произрастающим на гипсовой породе на северо-востоке Испании (A. Escudero et al., 2014. Plant life on gypsum: a review of its multiple facets).

На первом этапе исследования авторы с помощью метода микрокомпьютерной томографии получили подтверждение того, что колонии цианобактерий локализуются в порах приповерхностной зоны гипсовой породы (рис. 1). Более детальные наблюдения на сканирующем электронном микроскопе позволили выявить детали распределения микроорганизмов. Оказалось, что бактерии внутри гипсовой породы распространяются вдоль определенных плоскостей кристаллической решетки (рис. 2).

Цианобактерии Chroococcidiopsis могут извлекать воду прямо из минералов Наука, Цианобактерии, Микроорганизмы, Копипаста, Elementy ru, Минералы, Длиннопост

Рис. 2. Бактерии (зеленые) проникают в гипсовую породу (фиолетовая) вдоль плоскостей кристаллической решетки. Фото сделано с помощью сканирующего электронного микроскопа. Размер по длинной стороне — около 30 мкм. Изображение из обсуждаемой статьи в PNAS
Результаты рентгеноструктурного анализа и инфракрасной спектроскопии показали, что области, колонизированные цианобактериями, сложены ангидритом, а вся остальная порода — гипсом. Чтобы убедиться, что Chroococcidiopsis могут извлекать кристаллическую воду из гипса, переводя его в безводный ангидрит, авторы провели лабораторный эксперимент.

Вырезанные из гипсовой породы образцы размером 0,5×0,8×0,5 мм (купоны) с посевом бактериальной культуры были помещены в условия с разной влажностью. В качестве контрольных образцов выступали купоны гипсовой породы без микроорганизмов. Через 30 дней места развития цианобактерий проявились в виде зеленого фотосинтетического пигмента (рис. 3, слева) и были подтверждены по одновременному присутствию азота и углерода, выявленному по результатам рентгеноспектрального микрокартирования и наблюдениям на сканирующем электронном микроскопе.

Цианобактерии Chroococcidiopsis могут извлекать воду прямо из минералов Наука, Цианобактерии, Микроорганизмы, Копипаста, Elementy ru, Минералы, Длиннопост

Рис. 3. Слева: общий вид колоний цианобактерий, выращенных в гипсовой породе в ходе эксперимента. Справа: колонии цианобактерий (голубые) и биопленки (зеленые) в пористой гипсовой породе (серая). Изображения из обсуждаемой статьи в PNAS
Несмотря на то, что микроорганизмы развились и в сухих и во влажных условиях, ангидрит был зафиксирован только вокруг колоний цианобактерий в «сухих» купонах. «Влажные» купоны и образцы без микроорганизмов были целиком сложены гипсом.

Отсюда ученые сделали вывод о том, что во влажных условиях микроорганизмы используют жидкую воду из своего окружения, а оказываясь в стрессовых условиях, переключаются на другой режим и начинают извлекать кристаллическую воду из твердой породы.

Используя модифицированный электронный микроскоп, оборудованный спектрометром комбинационного рассеяния, авторы изучили взаимодействия между организмами и твердой породой и обнаружили, что для проникновения вглубь минералов цианобактерии выделяют вокруг себя биопленку, содержащую органические кислоты, которые разъедают породу (рис. 3, справа), а распространяются микроорганизмы вдоль плоскостей кристаллической структуры, чтобы легче получить доступ к воде, находящейся между слоями ионов кальция и анионов сульфата.

Ученые наблюдали, как по мере разрастания колонии Chroococcidiopsis выделяют вокруг себя все больше кислотных биопленок, разъедающих породу, что позволяет микроорганизмам проникать дальше между слоями гипса и получать больше воды. Это заставило их предположить, что процесс перехода гипса в ангидрит происходит в два этапа. На первом этапе гипс растворяется органическими кислотами, выделяемыми цианобактериями, распадаясь на кальций, сульфат-ион и воду, а на втором этапе, уже потеряв воду, отлагается в виде ангидрита (рис. 4).

Цианобактерии Chroococcidiopsis могут извлекать воду прямо из минералов Наука, Цианобактерии, Микроорганизмы, Копипаста, Elementy ru, Минералы, Длиннопост

Рис. 4. Стадии преобразования гипса в ангидрит с участием цианобактерий: а — микроорганизмы образуют биопленки на поверхностях кристаллов гипса; b — растворение гипса и высвобождение кристаллической воды; с — на поверхностях кристаллов гипса появляются центры кристаллизации ангидрита; d — разрастающиеся пластинчатые кристаллы ангидрита полностью замещают гипс. Символами (011) и (010) обозначены разные грани кристаллической решетки гипса, между которыми располагается вода. Изображение из обсуждаемой статьи в PNAS
Проверка при помощи сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии показала, что так и есть.

В химическом выражении реакция растворения гипса выглядит следующим образом:

Цианобактерии Chroococcidiopsis могут извлекать воду прямо из минералов Наука, Цианобактерии, Микроорганизмы, Копипаста, Elementy ru, Минералы, Длиннопост

Ученые считают, что результаты их исследования не только позволяют снять существенное ограничение в виде наличия жидкой воды для поиска внеземной жизни, но и могут быть использованы для создания новых способов сохранения воды в экстремальных условиях, например, при колонизации человеком других планет.

Источник: Wei Huang, Emine Ertekin, Taifeng Wang, Luz Cruz, Micah Dailey, Jocelyne Di Ruggiero, David Kisailus. Mechanism of water extraction from gypsum rock by desert colonizing microorganisms // PNAS. 2020. DOI: 10.1073/pnas.2001613117.

Владислав Стрекопытов

https://elementy.ru/novosti_nauki/433659/Tsianobakterii_Chro...
Показать полностью 4
82

Агрессивный сосед

Агрессивный сосед Наука, Орнитология, Птицы, Копипаста, Elementy ru, Видео, Длиннопост

На фото сокол сапсан атакует американского бурого пеликана, имевшего неосторожность пролетать над его гнездом. В заповеднике Торри Пайнс (Torrey Pines State Natural Reserve) в Калифорнии сапсаны ежегодно гнездятся на скалах у побережья Тихого океана. И активно защищают свою территорию от гораздо более крупных птиц — пеликанов и скоп.

Агрессивный сосед Наука, Орнитология, Птицы, Копипаста, Elementy ru, Видео, Длиннопост

Cапсан атакует американского бурого пеликана. Тот настолько не ожидал нападения, что перевернулся в воздухе, и тут же был схвачен за ногу. Фото © Judy Champ с сайта birdwatchingdaily.com, заповедник Торри Пайнс, Калифорния, 28 апреля 2019 года
Пеликаны и скопы преимущественно рыбоядны и не замечены за разорением гнезд сапсанов. Однако известны случаи, когда бурые пеликаны поедали яйца и птенцов тонкоклювой кайры, египетской и большой белой цапли, а розовые пеликаны — птенцов капской олуши (см. видео). Так что недовольство сапсанов присутствием пеликанов неподалеку от гнезда вполне оправданно.

Агрессивный сосед Наука, Орнитология, Птицы, Копипаста, Elementy ru, Видео, Длиннопост

Сапсан атакует бурого пеликана. Фото © DeeDee Gollwitzer с сайта flickr.com, Калифорния, 4 мая 2017 года
Агрессивным территориальным поведением сапсанов в период размножения пользуются другие, более беззащитные, птицы. Особенно это характерно для тундры, где гнезда птиц располагаются открыто и доступны разорителям — песцам, чайкам и поморникам. Гнезда на территории сапсана устраивают гуси, утки, кулики. Сапсан — орнитофаг, то есть питается пернатыми, но хищные птицы, как правило, не охотятся около собственного гнезда, поэтому подобное соседство очень выгодно.

Агрессивный сосед Наука, Орнитология, Птицы, Копипаста, Elementy ru, Видео, Длиннопост

Сапсан атакует скопу. Фото © Insu Nuzzi с сайта flickr.com, заповедник Торри Пайнс, Калифорния, 6 июня 2015 года
Например, краснозобые казарки почти всегда гнездятся по соседству с сапсаном. Его покровительство обеспечивает им защиту от песцов, которые в годы низкой численности леммингов (своей основной добычи) особо активно разоряют гнезда птиц (и охотятся на наседок). По соседству с гнездом сапсана могут располагаться как одиночные пары, так и небольшие колонии до нескольких десятков пар казарок. Иногда в качестве покровителя казарка выбирает мохноногого канюка (зимняка) или белую сову, гнездится в колониях чаек или небольшими моновидовыми колониями, куда реже устраивает свои гнезда отдельно в тундре, без всякой защиты.

Агрессивный сосед Наука, Орнитология, Птицы, Копипаста, Elementy ru, Видео, Длиннопост

Краснозобая казарка среди более крупных белолобых гусей. Фото © John Tymon с сайта flickr.com
Рядом с белой совой гнездятся и другие виды гусеобразных. В период размножения пара сов отгоняет песцов со своей территории, делая безопасным несколько десятков метров вокруг своего гнезда. На гнездящихся неподалеку птиц и их птенцов совы обычно не охотятся, предпочитая грызунов. Нередко вокруг совы образуется целая колония из казарок, гусей и гаг.

Белые и белолобые гуси (см. картинку дня Чета белолобых гусей) способны дать отпор разорителям и самостоятельно, особенно если гнездятся крупными колониями. Однако и их гнезда часто разоряют.

Агрессивный сосед Наука, Орнитология, Птицы, Копипаста, Elementy ru, Видео, Длиннопост

Белые гуси защищают свое гнездо от песца. Фото © Сергей Горшков с сайта gorshkov-sergey.livejournal.com, остров Врангеля, 2015 год
Однако не только безобидные птицы ищут соседства с агрессивным видом. В Арктике наблюдается агрегация гнезд хищных птиц. Мохноногий канюк часто выбирает территорию недалеко от гнезд сапсана или кречета. Не пуская песцов и других хищников на свою территорию, сокола создают благоприятные условия для грызунов, которыми питается мохноногий канюк. Их численность становится выше, и канюк может охотиться прямо на своей гнездовой территории. Конечно, сапсан может напасть на его птенцов, но обилие корма заставляет зимняка идти на риск.

Фото © Alex Phan с личной страницы фотографа в Фейсбуке, Калифорния, 2019 год. Посмотрите также интересные фото сапсанов, атакующих пеликанов, здесь.


Анна Евсеева

https://elementy.ru/kartinka_dnya/1153/Agressivnyy_sosed
Показать полностью 5 1
141

Панцирь диатомей

Панцирь диатомей Наука, Одноклеточные, Диатомовые водоросли, Копипаста, Elementy ru, Биология, Видео, Длиннопост

На этой микрофотографии — диатомовая водоросль Lyrella hennedyi. Видим мы только ее панцирь, пронизанный большим количеством пор для связи с внешней средой. Посередине проходит шов (центральная щель), в центре — утолщение панциря (центральный узелок).

Диатомовые водоросли, или диатомеи (класс Diatomophyceae), — это одноклеточные одиночные или колониальные микроскопические организмы. Их размер обычно варьирует от 2 до 200 мкм (иногда более). Обитают они преимущественно в водной среде — в океанах, морях и реках, где представляют планктон и бентос. Кроме того, они могут жить в верхних слоях почвы, на снегу и во льдах, в горячих источниках, а также на других животных, от ракообразных до китов (то есть быть эпизоонтами), или внутри других организмов (быть эндобионтами) — например, как фотосимбионты фораминифер.

Главная особенность диатомей — наличие панциря поверх плазматической мембраны клетки. Панцирь состоит преимущественно из аморфного кремнезема, сходного по составу с опалом, а также включает примесь органических веществ и некоторых металлов (железа, алюминия, магния). У панциря две половинки, которые надеваются одна на другую. Большая (верхняя) половинка — это эпитека, меньшая — гипотека. Каждая половинка состоит из створки и пояскового ободка. В месте, где ободки накладываются друг на друга, образуется поясок. В зависимости от ракурса расположения клетки под микроскопом и на микрофотографии выделяют вид со створки и вид с пояска. На главном фото представлен вид со створки.

Панцирь диатомей Наука, Одноклеточные, Диатомовые водоросли, Копипаста, Elementy ru, Биология, Видео, Длиннопост

Объемная схема строения панциря диатомовой водоросли. Cn — центральный узелок (утолщение панциря), Ec — поясковый ободок эпитеки, Hc — поясковый ободок гипотеки, Ev — эпивальва (поверхность сворки эпитеки), Hv — гиповальва (поверхность створки гипотеки), Ra — центральный шов, Pn — терминальный узелок. Рисунок из статьи G. Kratošová et al., 2014. Synthesis of metallic nanoparticles by silica based algae — outline, prospect and applications из книги Green biosynthesis of nanoparticles: mechanisms and applications
У некоторых диатомей неполные перегородки панциря могут разделять клетку на несколько сообщающихся камер. Панцири бывают разной формы, с разным количеством пор (поры могут занимать до 75% площади панциря), с выростами или без.

Панцирь диатомей Наука, Одноклеточные, Диатомовые водоросли, Копипаста, Elementy ru, Биология, Видео, Длиннопост

Разнообразие форм и структур панцирей морских диатомей (a-d, f–i) в сканирующем электронном микроскопе. e — диатомит из Австралии. Длина масштабного отрезка — 10 мкм. Фото из статьи D. Losic et. al., 2009. Diatomaceous Lessons in Nanotechnology and Advanced Materials
У пеннатных диатомей (к ним относится и Lyrella hennedyi с главного фото) панцири обладают билатеральной симметрией, у центрических — радиальной.

Панцирь диатомей Наука, Одноклеточные, Диатомовые водоросли, Копипаста, Elementy ru, Биология, Видео, Длиннопост

Центрическая диатомовая водоросль Coscinodiscus wailesii. Вид со створки (круглые клетки) и с пояска. Средний диаметр клеток — 230 мкм. Темнопольная микроскопия. Фото с сайта diatomloir.eu
Кремнезем для строительства панциря диатомовые водоросли получают из внешней среды, где он представлен в виде метакремниевой или ортокремниевой кислот (см. Кремниевые кислоты). Как эти кислоты транспортируются в клетку, неизвестно; возможно, посредниками служат специальные транспортные белки (см. статью Белки-транспортеры кремния: долгий путь к открытию).

Панцирь диатомей Наука, Одноклеточные, Диатомовые водоросли, Копипаста, Elementy ru, Биология, Видео, Длиннопост

Морская планктонная колониальная диатомея Chaetoceros debilis. Для клеток типичны длинные полые прямые или изогнутые шипы, которыми они соединяются в колонии, при этом шипы могут перекрещиваться или срастаться в основании. Фазово-контрастная микроскопия, увеличение 250×. Фото © Dr. Wim van Egmond с сайта nikonsmallworld.com
Большинство диатомовых водорослей довольно медлительны, но некоторые донные и почвенные диатомеи способны передвигаться достаточно быстро (со скоростью 0,2–25 мкм/с), сообщаясь с окружающей средой швом, который проходит по самой створке или по особым выростам панциря — килям. Шов может быть щелевидным (в виде узкой длинной щели на створке) или каналовидным (в киле). Движение этих водорослей — процесс сложный и не до конца изученный, но принцип понятен: водоросли выделяют слизь и скользят по ней. Если поместить диатомовую водоросль на предметное стекло под микроскоп, можно наблюдать следы слизи, которые она оставляет.

Размножаются диатомовые водоросли в благоприятных условиях (весной и в начале лета) в основном вегетативно: клетка делится пополам с расхождением половинок панциря. Полученная от материнской клетки половинка станет эпитекой, а гипотека достроится, поэтому клетка, получившая эпитеку, будет иметь размер материнской, а получившая гипотеку будет меньше. Таким образом, со временем в популяции, размножающейся вегетативно, размеры клеток будут уменьшаться. Этот процесс тормозится разными путями у разных видов. Например, у видов рода Melosira меньшие клетки со временем просто перестают делиться, а рост популяции обеспечивают только более крупные потомки. А некоторые диатомеи имеют более эластичные пояски клеток, что позволяет им немного растягиваться.

Панцирь диатомей Наука, Одноклеточные, Диатомовые водоросли, Копипаста, Elementy ru, Биология, Видео, Длиннопост

Строение панциря диатомовой водоросли пиннулярии (Pinnularia). А — вид со стороны пояска; Б — вид со стороны створки; В — продольный разрез; Г — поперечный разрез; Д — вегетативное размножение. 1 — эпитека, 2 — гипотека, 3 — шов, 4 — узелок, 5 — хроматофор, 6 — пиреноиды, 7 — цитоплазма, 8 — ядро, 9 — вакуоль, 10 — створка, 11 — поясок. Рисунок с сайта studopedia.org
Измельчание клеток компенсируется во время полового размножения, однако нет доказательств прямой связи начала полового процесса со стабилизацией размеров клеток в популяции, так как более крупные клетки тоже размножаются этим путем. Половой процесс различается у пеннатных и центрических диатомей: у первых он преимущественно происходит с безжгутиковыми гаметами, а у вторых — со жгутиковыми сперматозоидами. У пеннатных диатомей в результате мейоза формируется 1–2 гаметы в клетке, створки раздвигаются, и гамета может выйти, чтобы перейти в другую клетку для слияния. В случае, если гамет образовалось две, выходит только одна, а вторая остается в клетке и ждет подвижную гамету для слияния. Передвигаются гаметы амебообразно, с помощью псевдоподий; некоторые диатомеи образуют специальный слизистый канал для перехода гамет. У центрических диатомей в результате мейоза и следующих за ним митозов (иногда многочисленных) образуется от 4 до 128 сперматозоидов, а также одна или две яйцеклетки.

Панцирь диатомей Наука, Одноклеточные, Диатомовые водоросли, Копипаста, Elementy ru, Биология, Видео, Длиннопост

Схемы жизненных циклов у пеннатных (слева) и центрических (справа) диатомовых водорослей. 2n и n — это диплоидная и гаплоидная стадии соответственно. Рисунок с сайта ru.wikipedia.org
После полового процесса, который занимает всего несколько минут как у пеннатных, так и у центрических диатомей, образуется зигота (внутри клетки, несущей неподвижную гамету или яйцеклетку), которую называют ауксоспора. Она покрывается более плотной оболочкой и со временем превращается в обычную вегетативную клетку.

Панцирь диатомей Наука, Одноклеточные, Диатомовые водоросли, Копипаста, Elementy ru, Биология, Видео, Длиннопост

Центрическая диатомовая водоросль Melosira sp., образующая нитчатые колонии. Фокус на клетке, ставшей ауксоспорой. Вид с пояска. Фото через световой микроскоп с сайта forum.mikroscopia.com
Разнообразие диатомовых водорослей колоссально: по оценкам ученых, количество видов составляет около 10–12 тысяч, но некоторые считают, что их на порядок больше. Они относятся к отделу охрофитовые водоросли и способны к фотосинтезу. Их панцирь прозрачный и совершенно не мешает свету проникать в клетку. Водоросли в виде фитопланктона выделяют более 60% кислорода, производимого на планете в результате фотосинтеза, и диатомеи продуцируют до 20% от этого количества благодаря высоким темпам размножения. При этом водоросли тратят на собственное дыхание намного меньше кислорода, чем растения.

Панцирь диатомей Наука, Одноклеточные, Диатомовые водоросли, Копипаста, Elementy ru, Биология, Видео, Длиннопост

Колониальная диатомея Licmophora phlabellata. У колониальных диатомовых водорослей дочерние клетки после вегетативного деления не расходятся, а остаются соединенными. Здесь отдельная клетка — это участок «веера», у этой водоросли также присутствуют слизистые ножки, которыми она крепится к субстрату. Темнопольная микроскопия, увеличение 10×. Фото © Dr. Wim van Egmond с сайта nikonsmallworld.com
Панцирь диатомей не разлагается, что позволяет очень детально изучать палеонтологию этих водорослей. Самые древние найденные ископаемые относятся к меловому периоду, так что возраст класса составляет не менее 150 млн лет. Диатомовые водоросли формируют мощные отложения, получившие название диатомит.

Панцирь диатомей Наука, Одноклеточные, Диатомовые водоросли, Копипаста, Elementy ru, Биология, Видео, Длиннопост

Ископаемая центрическая диатомовая водоросль Triceratium morlandii из диатомита Новой Зеландии, возраст 32–40 млн лет. Фазово-контрастная микроскопия. Фото с сайта commons.wikimedia.org
Диатомит используют как сырье для производства жидкого стекла, теплоизоляционного кирпича, инсектицидов и удобрений, как полировальный материал (в том числе его можно найти в составе зубных паст). Он также входит в состав некоторых типов цемента, используется в производстве бетона, фильтрации воды и т.д. Но особенно перспективным направлением исследования диатомовых водорослей стали нанотехнологии: ученые надеются научиться влиять на механизмы образования микроструктуры створок этих водорослей, например для использования их в медицине (см. статью Кремниевые нанотехнологии в пробирке).

Панцирь диатомей Наука, Одноклеточные, Диатомовые водоросли, Копипаста, Elementy ru, Биология, Видео, Длиннопост

Разнообразие диатомовых водорослей в виде калейдоскопа. Темнопольная микроскопия. Фото с сайта thisiscolossal.com (обязательно сходите по ссылке, там много красивых фото)
Известный специалист по диатомовым водорослям Клаус Кемп (Klaus Kemp) даже создал настоящие произведения искусства, раскладывая различных диатомей на покровных стеклах как в калейдоскопе.

Видео о создании калейдоскопа из разных видов диатомей

Фото © Massimo Brizzi с сайта nikonsmallworld.com, увеличение 1600×.

Вероника Хитяева

https://elementy.ru/kartinka_dnya/1142/Pantsir_diatomey

Показать полностью 10 1
515

Шёл я как-то к реке, и тут...

Шёл я как-то к реке, и тут... Арт, Палеонтология, Динозавры, Зауроподы

Аргентинозавр — является одним из самых крупных сухопутных животных в истории Земли. Общая длина тела — до 30 метров, высота в плече — до 7 метров, длина туловища — до 7 метров, высота в бедре — до 5 метров, масса — до 77 тонн. Вымер 95 млн лет назад.


Масштаб:

Шёл я как-то к реке, и тут... Арт, Палеонтология, Динозавры, Зауроподы
Показать полностью 1
303

В Германии найдена охотничья метательная палка возрастом 300 000 лет

В Германии найдена охотничья метательная палка возрастом 300 000 лет Наука, Археология, Палеолит, Антропология, Копипаста, Elementy ru, Длиннопост

Рис. 1. Метательная охотничья палка из Шёнингена. Длина орудия 64,5 см. Отдельно показаны отметины от ударов (i, ii), следы удаления сучка и заглаживания поверхности (iii), превосходная сохранность клеточной структуры древесины (iv). Изображение из обсуждаемой статьи в Nature Ecology & Evolution и дополнительных материалов к ней
В знаменитом нижнепалеолитическом местонахождении в Шёнингене (Германия), где ранее были найдены деревянные копья возрастом 300 000 лет, обнаружен еще один тип охотничьего оружия того же возраста: заостренная с двух концов, отшлифованная, слегка изогнутая метательная палка длиной около 65 см. Похожими орудиями пользовались аборигены Австралии и Тасмании для охоты на птиц и мелких млекопитающих. Открытие показало, что уже в конце раннего палеолита, то есть еще до появления среднепалеолитической мустьерской культуры неандертальцев, обитатели северной Европы были искусными охотниками с богатым арсеналом охотничьего оружия.

Нижнепалеолитическое местонахождение в Шёнингене известно в первую очередь найденными здесь метательными копьями из стволов молодых елей (см.: Schöningen spears). Уникальная сохранность деревянных изделий в Шёнингене объясняется условиями захоронения. 300 000 лет назад, во времена очередного (пред-предпоследнего) межледниковья, здесь было озеро, образовавшееся в процессе отступания ледника. На его берегах жили люди. Их кости не найдены, но логично предположить, что это были «гейдельбергские люди» в широком смысле, предшественники (а возможно и прямые предки) неандертальцев. Жили они активной раннепалеолитической жизнью: изготавливали каменные орудия (некоторые из которых предположительно крепились к деревянным или костяным рукояткам), разделывали ими добычу (в частности, найдены кости десятков лошадей с отметинами от орудий), скоблили шкуры и обрабатывали деревянные изделия (V. Rots et al., 2015. Residue and microwear analyses of the stone artifacts from Schöningen).

Однажды участок прибрежной низменности подвергся внезапному затоплению. Многочисленные артефакты оказались захороненными под слоем ила. С тех пор они оставались в бескислородных условиях в толще пропитанного водой осадка, что обеспечило уникальную сохранность деревянных изделий (J. Serangeli et al., 2015. Overview and new results from large-scale excavations in Schöningen).

Каменные и деревянные орудия и кости крупных животных с царапинами от каменных ножей сохранились между слоем прибрежного грунта, богатого растительными остатками и похожего на торф, и вышележащим слоем ила, образовавшегося уже в водной среде после затопления. Изначально возраст находок оценивался в 400 000 лет, но затем датировки были уточнены, и сегодня принята оценка 300 000 лет. По возрасту и уровню развития материальной культуры шёнингенский комплекс соответствует позднему этапу раннего палеолита, который предшествовал формированию среднепалеолитической мустьерской культуры европейских неандертальцев.

В статье, опубликованной 20 апреля в журнале Nature Ecology & Evolution, палеоантропологи из Тюбингенского университета, проводящие раскопки в Шёнингене, сообщили о новой важной находке. В ходе работ на новом участке неподалеку от места обнаружения знаменитых копий ученые нашли еловую метательную палку (рис. 1). Изделие длиной 64,5 см и максимальным диаметром 2,9 см слегка изогнуто, заужено с обоих концов (причем сами кончики аккуратно обрублены), его поверхность несет следы выравнивания и заглаживания неровностей (рис. 1, iii). Прекрасная сохранность артефакта позволяет утверждать, что он не использовался ни для рытья (как палка-копалка), ни для обдирания коры с древесных стволов, ни как копье или дротик. По мнению авторов, это бесспорная охотничья метательная палка, подобная тем, которыми еще недавно пользовались австралийские и тасманийские аборигены для охоты на птиц и мелких млекопитающих (рис. 2). Шёнингенская находка действительно очень похожа на метательные палки коренных тасманийцев, хранящиеся в музее Хобарта.

На шёнингенской палке есть следы сильных ударов о твердые предметы (рис. 1, i, ii), что, наряду с другими мелкими деталями поверхности, хорошо согласуется с такой интерпретацией находки. Ранее в Шёнингене была найдена другая обоюдоострая палка, похожая на новую находку, но хуже сохранившаяся, что не позволило ученым исключить альтернативные интерпретации (палка-копалка, обдиралка коры, детское копье). Новая находка свидетельствует в пользу того, что и первая палка, скорее всего, представляет собой метательное охотничье оружие.

В Германии найдена охотничья метательная палка возрастом 300 000 лет Наука, Археология, Палеолит, Антропология, Копипаста, Elementy ru, Длиннопост

Рис. 2. Старые изображения коренных тасманийцев с деревянными копьями и метательными охотничьими палками. Рисунки датированы 1835 годом, то есть сделаны уже после массового истребления аборигенов колонистами (см.: Black War). По-видимому, изображены представители небольшой группы уцелевших аборигенов (их окончательное вымирание произошло немного позже). На рисунках есть странности: например, на верхнем рисунке показана похожая на колли охотничья собака, поймавшая кенгуру, хотя точно известно, что у коренных тасманийцев не было собак. Возможно, собака досталась охотнику от европейцев. Подпись к рисунку гласит, что охотник собирается убить кенгуру своей «waddy», то есть метательной палкой. Тасманиец действительно держит в руке типичную охотничью метательную палку (ранние европейские поселенцы называли эти орудия waddies или lughrana, видимо, копируя слова местных жителей). Значит ли это, что охотничьи палки действительно использовались не только для метания, но и как оружие для ближнего боя? Или это фантазия художника? Изображение из статьи F. Noetling, 1911. Notes on the hunting sticks (lughrana), spears (perenna), and baskets (tughbrana) of the Tasmanian aborigines

Метательные охотничьи палки в древности были довольно широко распространены. Ими пользовались не только австралийцы, но и многие другие народы от коренных американцев до древних кельтов (см.: L. Bordes et al., 2015. Study and throwing experimentations around a Gaulish throwing stick discovery in Normandy). Специализированной разновидностью таких палок являются бумеранги, способные лететь по дуге и возвращаться к охотнику. Однако большинство моделей (включая и шёнингенскую) летает по прямой, быстро вращаясь. Умелый охотник может с расстояния в несколько десятков метров убить или сильно поранить таким оружием дичь размером с утку или кролика (а если повезет, то и небольшую антилопу или олененка). Крупного зверя метательными палками, конечно, не убьешь, но их можно использовать в загонной охоте, чтобы гнать добычу на поджидающих в засаде охотников с копьями.

Находка показала, что репертуар охотничьих приемов, которыми владели европейцы 300 000 лет назад, был шире, чем считалось до сих пор. Помимо легких метательных копий из стволов молодых елей и более массивных копий для ближнего боя обитатели шёнингенской стоянки владели еще и метательными палками. Не исключено и наличие у них составных орудий с каменными наконечниками. Получается, что в конце раннего палеолита предшественники неандертальцев уже обладали довольно сложным поведением и развитой культурой. Аналогичная картина для этой эпохи вырисовывается и в Африке, где жили предшественники сапиенсов (см.: 300 000 лет назад люди уже пользовались красками и переносили предметы на большие расстояния, «Элементы», 09.04.2018).


Источник: Nicholas J. Conard, Jordi Serangeli, Gerlinde Bigga and Veerle Rots. A 300,000-year-old throwing stick from Schöningen, northern Germany, documents the evolution of human hunting // Nature Ecology & Evolution. 2020. DOI: 10.1038/s41559-020-1139-0.


См. также:

Южная Африка, что ты делаешь?.. Наконечники копий 500 тысяч лет назад, «Антропогенез.ру», 17.11.2012.


Александр Марков

Показать полностью 1
291

Любое ли гуано усилит электрокаталитические свойства графена?

Любое ли гуано усилит электрокаталитические свойства графена? Наука, Химия, Графен, Гуано, Копипаста, Elementy ru, Видео, Длиннопост

Pис. 1. Заголовок обсуждаемой статьи в журнале ACS Nano


Вопрос в заголовке — не шутка. Так (почти буквально) озаглавлена недавняя статья в одном из ведущих научных журналов в области нанотехнологии, ACS Nano. Таким провокативным названием и не менее провокативной работой ученые из Чехии и Канады попытались обратить внимание научного сообщества на обилие публикаций, посвященны модификации графена дорогостоящими и токсичными реагентами. Такие работы обычно не имеют под собой серьезной теоретической базы. Чтобы подчеркнуть эту мысль, исследователи провели серию опытов с графеном, который они химически модифицировали с помощью птичьего помета (гуано), и продемонстрировали значительное усиление его электрокаталитических свойств в стандартных модельных реакциях восстановления кислорода и расщепления воды.


Графен — это двумерное вещество, представляющее собой слой атомов углерода, расположенных в узлах гексагональной решетки (каждая ячейка решетки — правильный шестиугольник, см. pис. 2). За открытие и исследование свойств графена Андрею Гейму и Константину Новоселову в 2010 году была вручена Нобелевская премия по физике (см. Нобелевская премия по физике — 2010, «Элементы», 11.10.2010).

Любое ли гуано усилит электрокаталитические свойства графена? Наука, Химия, Графен, Гуано, Копипаста, Elementy ru, Видео, Длиннопост

Рис. 2. Структура графена. Шарики — атомы углерода, палочки — химические связи между ними. Рисунок с сайта en.wikipedia.org


Сразу после открытия графена ему пророчили множество практических применений, в частности в электрокатализе — ускорении реакций с помощью эффективной передачи электронов. Довольно быстро стало ясно, что для эффективного электрокатализа чистый графен не подходит, но если его модифицировать (легировать) с помощью других элементов или молекул, то электрокаталитическая активность сильно возрастает. Это происходит из-за того, что при замене некоторых атомов углерода на другие атомы в таком модифицированном графене появляются не участвующие в химических связях электроны, способные свободно двигаться по нему.


Но оставался нерешенным вопрос: какими именно элементами или молекулами и с какой плотностью можно модифицировать графен для наибольшего усиления эффекта? Теории, способной однозначно ответить на эти вопросы, пока нет. Поэтому химики и материаловеды по всему миру легировали графен множеством разных элементов и соединений при различных условиях и проверяли результат на множестве реакций. Вероятно, они надеются, что накопление экспериментальных данных рано или поздно приведет к появлению теоретической базы. По этой теме выходили и продолжают выходить сотни статей.


Ученые из Чехии и Канады, чья статья была опубликована в середине января в одном из ведущих химических журналов ACS Nano, иронизируют над этой деятельностью. В периодической таблице Менделеева 84 стабильных элемента, которыми можно модифицировать графен, — пишут они, — это уже дает нам 84 статьи. Если модифицировать графен двумя различными элементами одновременно, то это даст еще 84·83/2 = 3486 комбинаций с соответствующим количеством статей. Если легировать тремя элементами, то получится еще 95284 статьи, а если использовать четыре различных элемента, то можно опубликовать около 2 миллионов статей! Причем всё это — без учета различных условий модификации.


Авторы решили подойти к пародии на публикации о легировании графена со всей серьезностью: они легировали графен птичьим пометом (гуано). И у этого выбора, по их словам, есть вполне практический смысл, ведь гуано, в отличие от большинства используемых в аналогичных исследованиях реагентов, очень дешево и доступно, оно не токсично и при этом включает в себя множество химических элементов, пригодных для легирования: азот, серу, фосфор, хлор и т. д.


Ученые произвели термическое отслаивание (thermal exfoliation) оксида графена (фактически, легированного кислородом графена) от графита двумя разными известными методами в присутствии гуано (экспериментальные образцы) и сравнили его с оксидом графена, отслоенным теми же методами без гуано (контрольные образцы).


Полученные образцы были проанализированы разными методами.


При помощи растрового электронного микроскопа было получено изображение поверхности легированного графена (pис. 3). Значительных отличий между экспериментальными и контрольными образцами, а также тем, что было опубликовано ранее во множестве других статей (которые до некоторой степени пародируются в обсуждаемой статье), найдено не было. Авторы отмечают, что тот факт, что графен, легированный в присутствии гуано, имеет такую же поверхность, как обычный оксид графена, yказывает на эффективное включение атомов или фрaгментов молекул из гуано в структуру графена.

Любое ли гуано усилит электрокаталитические свойства графена? Наука, Химия, Графен, Гуано, Копипаста, Elementy ru, Видео, Длиннопост

Рис. 3. Изображения исследуемых образцов, полученные сканирующим электронным микроскопом. А2 и В2 — гуано-модифицированный графен, С2 и D2 — контрольные образцы. Увеличение в 40 000 раз. Белые штрихи под изображениями соответствуют 100 нанометрам. Почти так же выглядит обычный графен в таком увеличении. Изображение из обсуждаемой статьи в ACS Nano


Для обнаружения дефектов использовалась рамановская спектроскопия. В гуано-модифицированном графене было обнаружено меньше дефектов, чем в контрольных образцах. При помощи рентгенoвcкой фотоэлектронной спектроскопии определялись типы химических связей в веществе и его элементный состав. Было зафиксировано заметное количество атомов азота, фосфора и серы в структуре гуано-модифицированного графенa и исследованы типы их связывания. Элементный анализ, позволяющий определять количественное содержание отдельных элементов в веществе, показал, что в двух образцах гуано-модифицированного графена в среднем находится 0,91% атомов азота, 1,92% атомов серы и 2,08% атомов фосфора. Наконец, масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой помогла обнаружить в образцах гуано-модифицированного графена металлы: в небольших количествах были зафиксированы железо, кобальт, марганец и никель, также, вероятно, взявшиеся из птичьего помета.


Затем была исследована электрокаталитическая активность образцов в двух реакциях: восстановление кислорода (молекулярный кислород при наличии источника водорода, с получением воды) и расщепление воды (рис. 4). Эти реакции очень часто используются в качестве моделей для подобных исследований. Восстановление кислорода — реакция, аналогичная дыханию, а расщепление воды важно, поскольку водород сейчас все активнее используется как альтернатива углеводородному топливу и для других нужд. Для проведения и исследования реакций использовался метод полярографии — в электрохимической ячейке на один из электродов наносится образец и меряется его электрический потенциал. Во всех случаях гуано-модифицированные образцы продемонстрировали лучшие результаты, чем контрольные.

Любое ли гуано усилит электрокаталитические свойства графена? Наука, Химия, Графен, Гуано, Копипаста, Elementy ru, Видео, Длиннопост

Рис. 4. Реакции, использованные авторами обсуждаемой статьи для демонстрации электрокаталитического катализа с помощью полученных образцов гуано-модифицированного графена. [4Н] — общее обозначение источника водорода


С изрядной долей сарказма в обсуждаемой статье сформулированы следующие выводы «гуановых» изысканий авторов (перевод почти дословный):

1) Судя по полученным результатам, любое добавленное в графен гуано (во всех смыслах) приведет к усилению его электрокаталитических свойств. Даже если на графен плюнуть, эти свойства улучшатся.

2) Так как легирование графена дешевым птичьим пометом производит больше соответствующего электрокатализатора, чем многие сложные и дорогие процедуры легирования, нет оправданий для продолжения подобных исследований, а исследователям следует направить свои усилия в более продуктивное русло.

3) Химический состав птичьего помета можно менять, подмешивая нужные вещества в птичий корм, и, таким образом, катализатор может быть в дальнейшем заметно улучшен.


Авторы верят, что птичий помет может стать таким же ценным продуктом, каким он был до появления химически производимых удобрений, но надеются, что при этом удастся избежать войн за гуано (как горячих, так и торговых), подобных тем, которые бушевали в Тихом океане во второй половине XIX века (см. Первая тихоокеанская война).


Источник: Lu Wang, Zdenek Sofer, Martin Pumera. Will Any Crap We Put into Graphene Increase Its Electrocatalytic Effect? // ACS Nano. 2020. DOI: 10.1021/acsnano.9b00184.

Григорий Молев
https://elementy.ru/novosti_nauki/433605/Lyuboe_li_guano_usi...

https://www.youtube.com/watch?v=sjChCyTBVpE

Показать полностью 3 1
Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: