Современные морские гиганты, такие как голубые и горбатые киты, регулярно совершают массовые миграции через океан, чтобы размножаться и рожать в водах, где хищников мало, причем многие из них собираются год за годом вдоль одних и тех же участков береговой линии.

Теперь новое исследование группы ученых, в том числе исследователей из Университета Юты (Музей естественной истории Юты и департамент геологии и геофизики), Смитсоновского института, Университета Вандербильта, Университета Невады, Рино, Эдинбургского университета, Техасского университета в Остине, Врийского университета в Брюсселе и Университета Оксфорд — предполагает, что почти за 200 миллионов лет до эволюции гигантских китов морские рептилии размером со школьный автобус, называемые ихтиозаврами, возможно, совершали аналогичные миграции, чтобы размножаться и рожать вместе в относительной безопасности.

Результаты, опубликованные сегодня в журнале Current Biology, исследуют богатый слой окаменелостей в знаменитом государственном парке Берлин-Ихтиозавр (BISP) в национальном лесу Гумбольдт-Тойябе в Неваде, где окаменело множество 50-футовых ихтиозавров (Shonisaurus popularis).

В соавторстве с Рэндаллом Ирмисом, главным куратором NHMU и куратором палеонтологии, а также адъюнкт-профессором, исследование предлагает правдоподобное объяснение того, как по меньшей мере 37 из этих морских рептилий встретили свой конец в одной и той же местности — вопрос, который беспокоил палеонтологов более полувека.

"Мы представляем доказательства того, что эти ихтиозавры погибли здесь в большом количестве, потому что они мигрировали в этот район, чтобы рожать в течение многих поколений на протяжении сотен тысяч лет", - сказал соавтор и куратор Смитсоновского национального музея естественной истории Николас Пайенсон. "Это означает, что такой тип поведения, который мы наблюдаем сегодня у китов, существует уже более 200 миллионов лет".

На протяжении многих лет некоторые палеонтологи предполагали, что ихтиозавры BISP — хищники, напоминающие огромных коренастых дельфинов, которые были приняты в качестве ископаемого штата Невада, — погибли в результате массового выброса на берег, подобного тем, которые иногда поражают современных китов, или что существа были отравлены токсинами, например, от цветения вредных водорослей поблизости. Проблема в том, что этим гипотезам не хватает убедительных научных доказательств в их поддержку.

Чтобы попытаться разгадать эту доисторическую тайну, команда объединила новые палеонтологические методы, такие как 3D-сканирование и геохимия, с традиционной палеонтологической настойчивостью, изучая архивные материалы, фотографии, карты, полевые заметки и ящик за ящиком музейных коллекций в поисках фрагментов доказательств, которые можно было бы повторно проанализировать.

Хотя на большинстве хорошо изученных палеонтологических объектов ведутся раскопки окаменелостей, чтобы ученые из исследовательских институтов могли более внимательно изучить их, главной достопримечательностью для посетителей BISP, находящегося в ведении парка штата Невада, является похожее на сарай здание, в котором находится то, что исследователи называют Карьером 2, множество ихтиозавров, которые были оставлены в земле. рок для публики, чтобы ее видели и ценили. В карьере 2 обнаружены частичные скелеты примерно семи отдельных ихтиозавров, которые, по-видимому, умерли примерно в одно и то же время.

"Когда я впервые посетил сайт в 2014 году, моей первой мыслью было, что лучший способ изучить его - создать полноцветную 3D-модель с высоким разрешением", - сказал ведущий автор Нил Келли, доцент Университета Вандербильта. "3D-модель позволила бы нам изучить, как эти крупные окаменелости были расположены по отношению друг к другу, не теряя способности разбирать кость за костью".

Для этого исследовательская группа сотрудничала с Джоном Бланделлом, членом команды 3D-программ офиса программы оцифровки Смитсоновского института, и Холли Литтл, менеджером по информатике в отделе палеобиологии музея.

В то время как палеонтологи физически измеряли кости и изучали место раскопок с использованием традиционных палеонтологических методов, Литтл и Бланделл использовали цифровые камеры и сферический лазерный сканер, чтобы сделать сотни фотографий и миллионы точечных измерений, которые затем были объединены с помощью специализированного программного обеспечения для создания 3D-модели ископаемого слоя.

"Наше исследование сочетает в себе как геологические, так и биологические аспекты палеонтологии, чтобы разгадать эту тайну", - сказал Ирмис. "Например, мы исследовали химический состав пород, окружающих окаменелости, чтобы определить, привели ли условия окружающей среды к появлению такого количества шонизавров в одном месте. Как только мы определили, что это не так, мы смогли сосредоточиться на возможных биологических причинах".

Команда собрала крошечные образцы породы, окружающей окаменелости, и провела серию геохимических тестов, чтобы найти признаки нарушения окружающей среды. В одном тесте измерялась ртуть, которая часто сопровождает крупномасштабную вулканическую активность, и не было обнаружено значительного повышения уровня.

Другие тесты исследовали различные типы углерода и определили, что не было никаких свидетельств внезапного увеличения содержания органического вещества в морских отложениях, которое привело бы к нехватке кислорода в окружающих водах (хотя, как и киты, ихтиозавры дышали воздухом).

Эти геохимические тесты не выявили никаких признаков того, что эти ихтиозавры погибли из-за какого-то катаклизма, который серьезно нарушил бы экосистему, в которой они погибли. Исследовательская группа продолжала изучать за пределами карьера 2 окружающую геологию и все окаменелости, которые ранее были извлечены из этого района.

Геологические данные указывают на то, что, когда ихтиозавры умерли, их кости в конечном итоге опустились на дно моря, а не вдоль береговой линии, достаточно мелкой, чтобы предположить выброс на берег, что исключает другую гипотезу. Еще более показательным было то, что известняк и аргиллит этого района были битком набиты крупными взрослыми экземплярами шонизавров, но других морских позвоночных было мало. Основная масса других окаменелостей в BISP принадлежит мелким беспозвоночным, таким как моллюски и аммониты (родственники современных кальмаров со спиральным панцирем).

"На этом участке так много крупных скелетов взрослых особей этого вида и почти ничего больше", - сказал Пайенсон. "Здесь практически нет останков таких существ, как рыба или другие морские рептилии, которыми могли бы питаться эти ихтиозавры, а также нет скелетов ювенильных шонизавров".

Палеонтологический анализ исследователей устранил некоторые из потенциальных причин смерти и начал давать интригующие подсказки о типе экосистемы, в которой плавали эти морские хищники, но доказательства все еще не указывали четко на альтернативное объяснение.

Исследовательская группа нашла ключевую часть головоломки, когда они обнаружили крошечные останки ихтиозавра среди новых окаменелостей, собранных в BISP и спрятанных в старых музейных коллекциях. Тщательное сравнение костей и зубов с помощью микро-компьютерной томографии в Университете Вандербильта показало, что эти маленькие кости на самом деле были эмбриональными и новорожденными шонизаврами.

"Как только стало ясно, что здесь им нечего есть, и там были крупные взрослые шонизавры с эмбрионами и новорожденными, но без молоди, мы начали серьезно задумываться о том, могло ли это быть местом рождения", - сказал Келли.

Дальнейший анализ различных слоев, в которых были найдены различные скопления костей ихтиозавра, также показал, что возраст многих ископаемых слоев BISP был разделен по меньшей мере сотнями тысяч лет, если не миллионами.

"Обнаружение этих разных мест с одними и теми же видами, распространенными в геологическое время с одинаковой демографической структурой, говорит нам о том, что это была предпочтительная среда обитания, в которую эти крупные океанские хищники возвращались на протяжении поколений", - сказал Пайенсон. "Мы утверждаем, что это четкий экологический сигнал о том, что это было место, где рождались шонизавры, очень похожие на современных китов. Теперь у нас есть доказательства того, что такому поведению 230 миллионов лет".

Команда заявила, что следующим шагом в этом направлении исследований является изучение других стоянок ихтиозавров и шонизавров в Северной Америке с учетом этих новых находок, чтобы начать воссоздавать их древний мир, возможно, ища другие места размножения или места с большим разнообразием других видов, которые могли бы быть богатыми кормовыми угодьями для этого вида. вымерший высший хищник.

"Одна из захватывающих вещей в этой новой работе заключается в том, что мы обнаружили новые экземпляры Shonisaurus popularis, у которых действительно хорошо сохранился материал черепа", - сказал Ирмис. "В сочетании с некоторыми скелетами, собранными еще в 1950-х и 1960-х годах и находящимися в Музее штата Невада в Лас-Вегасе, вполне вероятно, что в конечном итоге у нас будет достаточно ископаемого материала, чтобы окончательно точно реконструировать, как выглядел скелет шонизавра".

3D-сканы сайта теперь доступны для изучения другими исследователями и широкой публике с помощью платформы Voyager Смитсоновского института с открытым исходным кодом, которая разработана и поддерживается членами команды Бланделла в офисе программы оцифровки, и любой желающий может глубже погрузиться в онлайн-3D-модель.

"Наша работа является публичной", - сказал Бланделл. "Мы не просто сканируем сайты и объекты и блокируем их. Мы создаем эти сканы, чтобы открыть коллекцию другим исследователям и представителям общественности, которые физически не могут попасть в музей ".