Введение

Вымерший клад динозавров

Стегозавры — это группа травоядных орнитохических динозавров, которые жили в юрский и ранний меловый периоды. Окаменелости стегозавров были найдены преимущественно в Северном полушарии, в основном в Северной Америке, Европе, Африке, Южной Америке и Азии. Их географическое происхождение неясно; самый ранний достоверный стегозавр, Bashanosaurus primitivus, был обнаружен в батонской формации Шаксимао в Китае. Стегозавры были бронированными динозаврами (тиреофорами). Изначально они мало отличались от более примитивных представителей этой группы, будучи небольшими, приземистыми, бегающими животными, защищенными костными щитками. Ранним эволюционным нововведением стало развитие шипов как средства защиты. Более поздние виды, относящиеся к подсемейству Stegosauridae, стали крупнее и развили длинные задние конечности, которые больше не позволяли им быстро бегать. Это усилило важность активной защиты с помощью тагомизатора, который мог отбиваться даже от крупных хищников, поскольку хвост находился в более высоком положении, направленном горизонтально назад от широкого таза. У стегозаврид были сложные ряды шипов и пластин, расположенные вдоль спины, бедер и хвоста. Первые находки стегозавров в начале XIX века были фрагментарными. Более полный ископаемый материал, принадлежащий к роду Dacentrurus, был обнаружен в 1874 году в Англии. Вскоре после этого, в 1877 году, в Соединенных Штатах был найден первый почти полный скелет. Профессор Отниел Чарльз Марш в том же году классифицировал эти экземпляры в новый род Stegosaurus, от которого группа получила свое название, и который до сих пор является самым известным стегозавром. Во второй половине XX века было сделано множество важных китайских находок, представляющих около половины известного на сегодняшний день разнообразия стегозавров.

Череп

У стегозавров были характерные маленькие, длинные, плоские, узкие головы и роговой клюв, или рамфотека, покрывавший переднюю часть морды (два премаксиллярных костей) и нижнюю челюсть (одна преддентальная кость). Подобные структуры встречаются у черепах и птиц. За исключением Хуаянгозавра, стегозавры впоследствии утратили все премаксиллярные зубы во верхнем клюве. У Хуаянгозавра их было по семь с каждой стороны. Верхняя и нижняя челюсти снабжены рядами мелких зубов. У более поздних видов вертикальная костная пластина покрывает наружную сторону зубов нижней челюсти. Строение верхней челюсти, с невысоким гребнем, расположенным над и параллельно зубному ряду, указывает на наличие мясистой щеки. У стегозавров типичное для архозавров отверстие в черепе, анторбитальное окно перед глазницей, небольшое, иногда редуцированное до узкой горизонтальной щели.

Посткраниальный скелет

Все стегозавры четвероногие, с копытцеобразными пальцами на всех четырех конечностях. У всех стегозавров, появившихся после Хуаянгозавра, передние конечности значительно короче задних. Задние конечности длинные и прямые, предназначены для поддержания веса животного при ходьбе. Мыщелки нижней бедренной кости короткие в передне-заднем направлении. Это ограничивало вращение коленного сустава, делая бег невозможным. У Хуаянгозавра была бедренная кость, характерная для бегающего животного. Верхняя нога всегда была длиннее нижней. У Хуаянгозавра были относительно длинные и стройные передние конечности. Передние конечности более поздних форм очень крепкие, с массивной плечевой костью и локтевой костью. Кости запястья укреплены сращением в два блока – локтевой и лучевой. Передние ноги стегозавров часто изображаются в искусстве и музейных экспозициях с растопыренными и наклоненными вниз пальцами. Однако в таком положении большинство костей кисти были бы разъединены. В действительности кости кисти стегозавров располагались в вертикальные колонны, с основными пальцами, направленными наружу, образуя трубчатую структуру. Это напоминает кисти сауроподов и подтверждается данными отпечатков стоп стегозавров и окаменелостей, найденных в естественной позе. Длинные задние конечности поднимали основание хвоста, так что хвост отходил от животного почти горизонтально с этой высокой точки. Во время ходьбы хвост не опускался бы вниз, так как это мешало бы работе мышц-ретракторов основания хвоста, оттягивающих бедренные кости назад. Однако Роберт Томас Баккер предположил, что стегозавры могли вставать на задние ноги, чтобы дотянуться до более высоких слоев растений, а хвост тогда использовался как "третья нога". Подвижность хвоста увеличивалась за счет уменьшения или отсутствия окостенелых сухожилий, которые у многих орнитисхий укрепляют область таза. Хуаянгозавр все еще обладал ими. У видов с короткими передними конечностями относительно короткий туловище в передней части сильно изогнуто вниз. Спинные позвонки обычно были очень высокими, с очень высокими нервными дугами и поперечными отростками, направленными косо вверх почти до уровня вершины остистого отростка. По этой уникальной конфигурации легко идентифицировать спинные позвонки стегозавров. Высокие нервные дуги часто содержат глубокие позвоночные каналы; увеличенные каналы в крестцовых позвонках породили ошибочное представление о "втором мозге". Несмотря на изогнутость задней части туловища вниз, основание шеи было не очень низким, а голова держалась на значительном расстоянии от земли. Шея была гибкой и умеренно длинной. У Хуаянгозавра все еще было, вероятно, первоначальное число девяти шейных позвонков; у Мирагайи удлиненная шея с семнадцатью. Более поздние формы демонстрируют очень разнообразные конфигурации, сочетающие пластины различной формы и размера на шее и передней части туловища с шипами, расположенными больше к задней части тела. Похоже, они потеряли хвостовой клуб, а боковые ряды, по-видимому, также отсутствуют, за исключением плечевого шипа, который все еще присутствует у Кентрозавра и чрезвычайно развит, как следует из названия, у Гигантспинозавра. Насколько известно, все формы обладали той или иной формой тагомизатора, хотя они редко сохраняются сочлененными, что позволяет установить точное расположение. Сообщается, что у окаменелости Chungkingosaurus sp. было три пары шипов, направленных наружу, и четвертая пара, направленная назад. Наиболее продвинутые виды, такие как Стегозавр, Гесперозавр и Вурхозавр, имеют очень большие и плоские спинные пластины. Чтобы отличить их от более мелких пластин, которые являются промежуточными между шипами, имея утолщенную центральную часть, последние иногда называют "сплейтами". Пластины стегозавра настолько велики, что было предположено, что они располагались не попарно, а в чередующихся рядах или даже образовывали один перекрывающийся средний ряд. Вместе с окаменелостями стегозавров были найдены также костные пластинки в области горла, кожные диски, которые защищали нижнюю часть шеи. Помимо защиты, предполагаемые функции остеодерм включают демонстрацию, распознавание видов и терморегуляцию.

Открытие

Первое известное обнаружение возможного стегозавра, вероятно, было сделано в начале девятнадцатого века в Англии. Оно состояло из фрагмента нижней челюсти и в 1848 году получило название Regnosaurus. В 1845 году в районе современной Южно-Африканской Республики были обнаружены останки, которые значительно позже были названы Paranthodon. В 1874 году другие останки из Англии были названы Craterosaurus. Все три таксона были основаны на фрагментарных материалах и не были признаны возможными стегозаврами до двадцатого века. Они не давали оснований подозревать существование новой, обособленной группы динозавров. В 1874 году в Англии были обнаружены обширные останки явно крупного травоядного динозавра, оснащенного шипами – первый известный частичный скелет стегозавра. Следующее важное открытие произошло, когда немецкая экспедиция в Тендагуру, тогда часть Германской Восточной Африки, с 1909 по 1912 год раскопала более тысячи костей Kentrosaurus. Находки расширили известные вариации группы, поскольку Kentrosaurus был относительно небольшим и имел длинные ряды шипов на тазу и хвосте. Начиная с 1950-х годов, геология Китая была систематически изучена в деталях, а инфраструктурные работы привели к значительному увеличению раскопок в этой стране. Это привело к новой волне китайских открытий стегозавров, начиная с Chialingosaurus в 1957 году. Китайские находки 1970-х и 1980-х годов включали Wuerhosaurus, Tuojiangosaurus, Chungkingosaurus, Huayangosaurus, Yingshanosaurus и Gigantspinosaurus. Это расширило временной диапазон хорошо сохранившихся ископаемых стегозавров, поскольку они представляли собой первые относительно полные скелеты из средней юры и раннего мелового периода. Особенно важным был Huayangosaurus, предоставивший уникальную информацию о ранней эволюции группы. К концу двадцатого века произошел так называемый "Ренессанс динозавров", в ходе которого научное внимание к динозаврам значительно возросло. В 2007 году был описан Jiangjunosaurus – первый китайский динозавр, названный после 1994 года. Тем не менее, европейские и североамериканские местонахождения вновь стали продуктивными в 1990-х годах: Miragaia был найден в формации Лоринья в Португалии, а ряд относительно полных скелетов Hesperosaurus были раскопаны в Вайоминге. Помимо самих ископаемых, важные новые сведения были получены благодаря применению метода кладистики, который впервые позволил точно рассчитать эволюционные взаимосвязи стегозавров.

Классификация

Стегозавры были первоначально выделены в отряд в составе класса Рептилий О. С. Маршем в 1877 году. Подавляющее большинство стегозавров, найденных на сегодняшний день, принадлежат к семейству Stegosauridae, обитавшему в поздней юре и раннем меловом периоде. Пол Серено определил Stegosauridae как всех стегозавров, более близких к Stegosaurus, чем к Huayangosaurus. По определению, эта группа включает в себя хорошо известного стегозавра. Эта группа широко распространена в Северном полушарии, Африке и, возможно, в Южной Америке. Первое точное кладистическое определение Stegosauria было дано Питером Малкольмом Гальтоном в 1997 году: все тиреофоры отряда Ornithischia, более близкие к Stegosaurus, чем к Ankylosaurus. Таким образом, Stegosauria по определению являются сестринской группой Ankylosauria внутри Eurypoda.

Неописанные виды

На сегодняшний день предложено несколько родов из Китая, имеющих названия, но не получивших формального описания, включая "Чандузавр". До публикации формальных описаний эти роды считаются nomina nuda. Ингшанозавр, долгое время считавшийся nomen nudum, был описан в 1994 году.

Эволюционная история

Как и шипы и щиты анкилозавров, костные пластины и шипы стегозавров эволюционировали из низкокилевых остеодерм, характерных для базальных тиреофор. Один из описанных родов, Scelidosaurus, предположительно морфологически близок к последнему общему предку клады, объединяющей стегозавров и анкилозавров, Eurypoda. Гальтон (2019) интерпретировал пластины бронированного динозавра из нижней юры (синемурско-плиенсбахский возраст) формации Нижней Коты в Индии как окаменелости представителя Ankylosauria; автор утверждал, что эта находка указывает на вероятное раннеюрское происхождение как Ankylosauria, так и его сестринской группы Stegosauria. Следы, приписываемые икнотаксону Deltapodus brodricki из средней юры (ааленианский возраст) Англии, представляют собой наиболее древнюю известную находку, предположительно принадлежащую стегозавру. Вероятно, самый базальный известный стегозавр, Huayangosaurus длиной около четырех метров, по строению все еще близок к Scelidosaurus: с более высоким и коротким черепом, короткой шеей, низким туловищем, длинными стройными передними конечностями, короткими задними конечностями, крупными мыщелками на бедренной кости, узким тазом, длинными седалищными и лобковыми отростками и относительно длинным хвостом. Его небольшой хвостовой клуб может быть синапоморфией Eurypoda. Huayangosaurus жил в батонский век средней юры, около 166 миллионов лет назад. Через несколько миллионов лет, в калловский-оксфордский век, из Китая известны гораздо более крупные виды с длинными, "гравипортальными" (приспособленными для медленного передвижения по суше из-за большого веса) задними конечностями: Chungkingosaurus, Chialingosaurus, Tuojiangosaurus и Gigantspinosaurus. Большинство из них считаются представителями производных Stegosauridae. Lexovisaurus и Loricatosaurus, находки стегозаврид из Англии и Франции примерно того же возраста, что и китайские образцы, вероятно, принадлежат к одному и тому же таксону. В поздней юре стегозавриды, по-видимому, пережили период наибольшего расцвета. В Европе обитали Dacentrurus и близкородственная Miragaia. Если более ранние находки ограничивались северными континентами, то в этот период Гондвана также была колонизирована, о чем свидетельствует Kentrosaurus, обитавший в Африке. Однако не обнаружено однозначных ископаемых стегозавров из Южной Америки, Индии, Мадагаскара, Австралии или Антарктиды. Китайский стегозавр поздней юры – Jiangjunosaurus. Наиболее производные стегозавры юрского периода известны из Северной Америки: Stegosaurus (возможно, несколько видов) и несколько более древний Hesperosaurus. Stegosaurus был довольно крупным (некоторые экземпляры указывают на длину не менее семи метров), имел высокие пластины, отсутствие плечевого шипа и короткий, глубокий круп. Из раннего мелового периода известно гораздо меньше находок, и, по-видимому, разнообразие группы сократилось. Описаны некоторые фрагментарные окаменелости, такие как Craterosaurus из Англии и Paranthodon из Южной Африки. До недавнего времени единственными значительными находками были Wuerhosaurus из Северного Китая, точный возраст которого остается неопределенным. Однако более поздние открытия в Азии позволили заполнить пробелы в разнообразии группы раннего мелового периода. Неопределенные стегозавры известны из раннего мелового периода Сибири, включая формации Илек и Батылых. Самые молодые известные достоверные останки стегозавров принадлежат Mongolostegus из Монголии, возможно, Stegosaurus из группы Хэкоу в Китае и Yanbeilong из формации Зуоюн в Китае, все они датируются аптийским-альбийским возрастом. Часто предполагается, что сокращение разнообразия стегозавров было частью перехода от юры к меловому периоду, когда цветковые растения стали доминирующими, вызвав смену фауны и эволюцию новых групп травоядных. Хотя в целом данные слабо подтверждают такую причинно-следственную связь, стегозавры являются исключением, поскольку их сокращение совпадает с сокращением Cycadophyta. Хотя о находках стегозавров позднего мелового периода сообщалось, в основном они оказались ошибочно идентифицированными. Хорошо известен Dravidosaurus, найденный в конианских отложениях Индии. Хотя изначально считалось, что это стегозавр, в 1991 году было предположено, что эти сильно эродированные окаменелости основаны на материале таза и задних конечностей плезиозавра, и ни одна из окаменелостей не является достоверно стегозавридной. Переинтерпретация Dravidosaurus как плезиозавра не была принята Гальтоном и Апчерчем (2004), которые заявили, что череп и пластины Dravidosaurus определенно не принадлежат плезиозавру, и отметили необходимость переописать окаменелый материал Dravidosaurus. Предполагаемая костная пластина стегозавра была обнаружена в отложениях формации Калламеду (южная Индия) маастрихтского возраста; однако Гальтон и Айясами (2017) интерпретировали образец как кость зауропода. Тем не менее, авторы сочли возможным выживание стегозавров до маастрихтского возраста, отметив присутствие икнотаксона Deltapodus в маастрихтской формации Ламета (западная Индия). Два года спустя был создан новый икнород Stegopodus для другого набора следов стегозавра, обнаруженных недалеко от национального парка Арки, также в штате Юта, Северная Африка и Китай. Один след Deltapodus имеет длину менее 6 см и представляет собой самый маленький известный след стегозавра. На некоторых следах сохранился изысканный рисунок чешуйчатой кожи. "Dinosaur Coast" Австралии в Бруме, Западная Австралия, включает следы нескольких различных тиреофорных следоходов. Среди них икнороды Garbina (слово на языке ньюльнюлан, означающее "щит") и Luluichnus (в честь покойного Пэдди Роу, OAM, известного под именем "Лулу") были отнесены к следам стегозавров. Garbina включает самые крупные следы стегозавра длиной 80 см. Данные о следовых дорожках показывают, что следоходы Garbina были способны к двуногому и четвероногому передвижению. Хотя пока не обнаружено никаких окаменелостей стегозавров, отпечатки рук из подземных угольных шахт недалеко от Оуки, Квинсленд, напоминающие следы Garbina, указывают на их присутствие в этой стране, по крайней мере, со средней по позднюю юру (калловский-титтонский возраст). Один гипсовый слепок одного из этих отпечатков хранится в коллекциях Музея Квинсленда.

Задние шипы

Велись споры о том, использовались ли шипы исключительно для демонстрации, как предположил Гилмор в 1914 году, или же в качестве оружия. Роберт Баккер отметил, что хвост стегозавра, вероятно, был гораздо более гибким, чем у других орнитоищных динозавров, поскольку в нем отсутствовали окостенелые сухожилия, что подтверждает идею о хвосте как об оружии. Он также заметил, что стегозавр мог легко маневрировать задней частью тела, удерживая свои большие задние конечности неподвижно и отталкиваясь мощными, но короткими передними конечностями, что позволяло ему ловко поворачиваться для отражения атаки. В 2010 году анализ цифровой модели Kentrosaurus aethiopicus показал, что хвост мог развернуть тагомайзер к бокам динозавра, потенциально нанося удар нападавшему сбоку. Исследование хвостовых шипов, проведенное McWhinney и др. в 2001 году, выявило высокую частоту повреждений, связанных с травмами. Это также поддерживает теорию об использовании шипов в бою. Есть также свидетельства защиты стегозавра, в виде хвостового позвонка аллозавра с частично зажившей проникающей раной, соответствующей хвостовому шипу стегозавра. У Stegosaurus stenops было четыре кожных шипа, каждый длиной около… Обнаружение сочлененной брони стегозавров показывает, что, по крайней мере, у некоторых видов эти шипы выступали горизонтально из хвоста, а не вертикально, как это часто изображают. Первоначально Марш описал S. armatus как имеющего восемь шипов на хвосте, в отличие от S. stenops. Однако недавние исследования пересмотрели это и пришли к выводу, что у этого вида также было четыре шипа.