Динозавры размером с автобус или пятиэтажный дом были бы невозможны, если бы их кости были плотными и тяжелыми, как у нас. Как и у современных птиц, у динозавров были полые кости с внутренними структурами, известными как воздушные мешки, которые делали их скелеты более легкими и менее плотными. Эти структуры были настолько выгодны, что возникали по меньшей мере три раза в ходе эволюции динозавров и птерозавров (летающих рептилий), говорится в исследовании, описанном в журнале Scientific Reports.

"Менее плотные кости, содержащие больше воздуха, давали динозаврам и птерозаврам [и до сих пор дают птицам] больше кислорода, циркулирующего в их крови, а также больше ловкости для охоты, бегства и борьбы или даже для полета. Они не только потребляли меньше энергии, но и более эффективно охлаждали свое тело", - сказал Тито Аурелиано, первый автор статьи. Исследование было частью его докторской диссертации в Институте геонаук Государственного университета Кампинаса (IG-UNICAMP).

Аурелиано проанализировал окаменелые кости трех бразильских видов позднего триаса (около 233 миллионов лет назад) - периода, когда появились динозавры. Все кости были найдены в последние десятилетия в Рио-Гранде-ду-Сул, самом южном штате Бразилии.

Детальное изучение образцов, принадлежащих к различным группам и датируемых ранним этапом их эволюции, дает основу для понимания того, когда развивались определенные черты. В данном случае исследователи искали признаки наличия воздушных мешков, которые были обычны для геологически более поздних (и более изученных) видов, таких как тираннозавры или велоцирапторы, и встречаются у современных птиц, как отмечалось ранее. Воздушные мешки находятся в костях по всему телу рядом с позвоночником.

Для визуализации внутренних структур окаменелостей была использована компьютерная томография. Небольшие пространства в позвонках были идентифицированы как отверстия для вен, артерий и костного мозга, были видны места крепления мышц и сухожилий, но ни одно из них не оказалось способным служить пневматическими камерами, через которые мог бы непрерывно проходить воздух.

"Триасовый период был очень теплым и сухим. Территория, на которой сейчас находится штат Рио-Гранде-ду-Сул, была удалена от моря в самом центре суперконтинента Пангея. В таких условиях большее количество кислорода, циркулирующего в крови, более эффективно охлаждало бы тело и, безусловно, давало бы желанное преимущество, настолько большое, что оно эволюционировало по крайней мере три раза независимо друг от друга", - говорит Фрезия Рикарди-Бранко, предпоследний автор статьи, профессор IG-UNICAMP.

Анализируемые окаменелости были найдены в период с 2011 по 2019 год исследователями из Федерального университета Санта-Марии (UFSM) в районе, известном как Quarta Colônia, недалеко от Санта-Марии в штате Рио-Гранде-ду-Сул. Некоторые из этих исследователей являются соавторами статьи.

Окаменелости принадлежали трем видам: Buriolestes schultzi, Pampadromaeus barberenai и Gnathovorax cabreirai. Первые два вида были зауроподоморфами - группой длинношеих динозавров, которые стали самыми крупными животными, ходившими по планете. Третий был герреразавридом, одним из самых ранних плотоядных динозавров. Этот род вымер вскоре после периода, в котором жил данный экземпляр.

Исследование, опубликованное в 2021 году учеными из Южной Африки, Великобритании, США и Канады, уже показало, что у другого рода динозавров - орнитозавров - также отсутствуют структуры, в которых могли бы располагаться воздушные мешки. Этот порядок динозавров, вероятно, возник позже, в юрском периоде (между 201 и 145 миллионами лет назад), и включал в себя популярного трицератопса.

Данные, собранные по орнитозаврам, герреразавридам и зауроподам, показали, что воздушные мешки развивались независимо в каждой группе. "Мы обнаружили, что ни у одного общего предка не было этого признака. Все три группы, должно быть, развивали воздушные мешки независимо друг от друга", - сказал Аурелиано.

Другими группами, имевшими воздушные мешки, были птерозавры (включая птеродактилей) и тероподы (включая тираннозавров и велоцирапторов, а также вымерших птиц). Хотя они произошли от B. schultzi и P. barberenai, в роду длинношеих полые кости развились только позже. Когда именно, пока неизвестно.

"Самые древние динозавры в мире находятся в Южной Америке и были обнаружены только в последние два десятилетия", - говорит Рикарди-Бранко. "Необходимо проводить больше подобных исследований, чтобы показать, как доминирующие организмы того периода справлялись с гораздо более теплым климатом, чем наш".