Как был найден Титанобоа, змея длиной 40 футов

В Колумбии окаменелость гигантской змеи ошеломила ученых, заставив их переосмыслить природу доисторической жизни

В низменных тропиках северной Колумбии, в 60 милях от Карибского побережья, находится Серрехон – пустой, запретный, кажущийся бесконечным горизонт пыльной пустыни, лишенной растительности и пересеченной грунтовыми дорогами, которые ведут к огромным карьерам в 15 миль в окружности. Это одно из крупнейших в мире угольных предприятий, занимающее площадь, превышающую Вашингтон, округ Колумбия, и на котором занято около 10 000 рабочих. Только в прошлом году транснациональная корпорация Carbones del Cerrejón Limited, управляющая шахтой, добыла 31,5 миллиона тонн угля.

Серрехон также является одним из самых богатых и важных месторождений ископаемых в мире, предоставляя ученым уникальный снимок геологического момента, когда динозавры только исчезли, а новая среда обитания только зарождалась. “Серрехон – это лучшее и, возможно, единственное в мире окно в полную древнюю тропическую экосистему”, – говорит Карлос Харамильо, палеонтолог из Смитсоновского института тропических исследований. “Растения, животные, все. У нас есть все, и вы не найдете этого больше нигде в тропиках”.

Пятьдесят восемь миллионов лет назад, через несколько миллионов лет после вымирания динозавров, Серрехон представлял собой огромные болотистые джунгли, где все было жарче, влажнее и больше, чем сегодня. Деревья имели более широкие листья, что свидетельствовало о большом количестве осадков – более 150 дюймов в год, по сравнению с 80 дюймами в Амазонии сейчас. Средняя температура воздуха могла колебаться в пределах 80 градусов по Фаренгейту и выше. Глубокие воды северных рек бурлили вокруг зарослей пальм, лиственных деревьев, отдельных торосов земли и разлагающейся растительности. Грязь с поймы периодически покрывала, устилала и спрессовывала мертвые листья, ветки и туши животных в дымящиеся слои разлагающейся грязи толщиной в десятки футов.

В бассейне реки водились черепахи с панцирями, вдвое превышающими размеры крышек люков, и крокодилы – по крайней мере три разных вида – длиной более дюжины футов. А еще здесь водились семифутовые рыбы-лунгусы, в два-три раза превосходящие по размеру своих современных амазонских сородичей.

Властелином джунглей было поистине впечатляющее существо – змея длиной более 40 футов и весом более тонны. Эта гигантская змея внешне напоминала современного удава, но по поведению больше походила на современную анаконду, обитающую в воде. Это был обитатель болот и страшный хищник, способный съесть любое животное, попавшееся ему на глаза. Самая толстая часть ее тела достигала высоты талии человека. Ученые назвали ее Titanoboa cerrejonensis.

Это была самая большая змея в истории, и если одного ее поразительного размера недостаточно, чтобы ошеломить самого загорелого охотника за окаменелостями, то сам факт ее существования может иметь значение для понимания истории жизни на Земле и, возможно, даже для предвидения будущего.

Титанобоа стал звездой фильма “Титанобоа: Змея-монстр”, премьера которого состоится 1 апреля на Смитсоновском канале. Исследования змеи и ее среды обитания продолжаются, и я встретился с командой титанобоа во время полевого сезона 2011 года.

Джонатан Блох, палеонтолог из Университета Флориды, и Джейсон Хэд, палеонтолог из Университета Небраски, стояли под неутомимым тропическим солнцем и изучали останки титанобоа вместе со стажером Смитсоновского института по имени Хорхе Морено-Берналь, который обнаружил ископаемое несколькими неделями ранее. Все трое были намазаны кремом от загара и несли тяжелые бутылки с водой. Они были одеты в рубашки с длинными рукавами и топтались в тяжелых туристических ботинках по беспросветному лунному ландшафту, чей почвенный покров был сбрит много лет назад техникой.

“Вероятно, это животное размером от 30 до 35 футов”, – сказал Блох о новой находке, но он думал не о размерах. То, что заставило живот Блоха вздрогнуть в этот яркий карибский полдень, лежало в сланце в пяти футах от него.

“Вы никогда не найдете змеиный череп, а у нас он есть”, – сказал Блох. Змеиные черепа состоят из нескольких тонких костей, которые не очень хорошо скреплены между собой. “Когда животное умирает, череп распадается на части”, – объяснил Блох. “Кости теряются”.

Змеиный череп, запечатленный в сланцевом аргиллите Серрехон, оказался фрагментом титанобоа, который Блох, Хед и их коллеги надеялись найти уже много лет. “Он обладает совершенно новыми характеристиками”, – сказал Блох. Череп поможет исследователям сравнить титанобоа с другими змеями и определить его место на эволюционном древе. Он даст дополнительную информацию о его размерах и о том, чем он питался.

Еще лучше, – добавил Хед, жестом указывая на лежащий у его ног скелет, – наша гипотеза состоит в том, что череп совпадает со скелетом. Мы думаем, что это одно животное”.

Если окинуть взглядом колоссальную шахту, то повсюду можно увидеть свидетельства древней дикой природы. Каждый раз, когда вывозят очередную жилу угля толщиной в фут, за ней остается слой аргиллита, богатый окаменелостями экзотических листьев и растений, а также костями сказочных существ.

“Когда я нахожу что-то хорошее, это биологическая реакция”, – говорит Блох. “Она начинается в моем желудке”.

Серрехон подарил Блоху множество таких моментов.

Поиски речных монстров эпохи палеоцена начались здесь совершенно случайно 18 лет назад, когда колумбийский геолог Генри Гарсия нашел незнакомое ископаемое. Он положил экземпляр в витрину угольной компании, где его пометили как “Окаменевшую ветвь” и забыли.

Девять лет спустя Фабиани Эррера, студент-геолог колумбийского Промышленного университета Сантандера в Букараманге, посетил Серрехон во время экскурсии. Бродя по угольным полям горнодобывающего комплекса, он поднял кусок песчаника и перевернул его. На нем был отпечаток ископаемого листа. Он поднял другой камень. То же самое. И еще раз.

Эррера показал свои находки Харамильо, который в то время работал в государственной нефтяной компании и подозревал, что Серрехон может предложить гораздо больше, чем интересные скалы и угольные пласты. В 2003 году они с Эррерой организовали полномасштабную экспедицию в Серрехон и пригласили к себе палеобиолога Скотта Винга, куратора ископаемых растений в Национальном музее естественной истории Смитсоновского университета.

Большинство окаменелостей, растительных или животных, встречаются либо в умеренном климате, либо в изолированных нишах тропиков, таких как пустыни или высокогорья, где ветер сдувает песок и камень, обнажая древние останки. Другие окаменелости лежат вблизи экватора и недоступны под миллионами тонн почвы и растительности. В Серрехоне поиски угля сорвали эту пелену.

Эррера с помощью других исследователей провел в Серрехоне четыре месяца, собрав более 2 000 образцов растений из нескольких различных шахт. Он не знал, чего ожидать, ведь никто никогда не исследовал место, подобное по возрасту и расположению Серрехону. Вместо древнего леса, наполненного незнакомыми видами, “все растения оказались родственниками тех, что мы находим сегодня”, – говорит Эррера. “У нас есть шоколад, кокосы, бананы и бобовые – не так разнообразно, как сегодня, но истоки современных южноамериканских тропических лесов неожиданно оказались именно здесь”.

Когда Винг приехал на шахту, он заглянул в витрину угольной компании и решил, что “Окаменевшая ветвь” – не то, чем кажется, и что растения – не единственная достопримечательность Серрехона. “У меня был фотоаппарат”, – вспоминает Винг. “В начале визита я спросил, может ли компания открыть шкаф, но никто не смог найти ключ”. Винг сделал несколько снимков через стекло, вернулся в США и отправил их по электронной почте Блоху из Университета Флориды в Гейнсвилле, сотруднику по несвязанному проекту.

“Я был в шоке, – говорит Блох. Перед ним была часть ископаемой челюстной кости наземного животного. Наземные позвоночные такого возраста никогда не встречались в тропических широтах Южной Америки. Челюстная кость принадлежала дирозавру, очень крупному крокодилоподобному существу, ныне вымершему. Эта окаменелость свидетельствовала о том, что, вероятно, впереди нас ждут и другие открытия позвоночных.

Блох и Винг тут же составили план новой поездки и встретились с Эррерой и Харамильо в Серрехоне. Винг показал Блоху витрину и начал шевелить замок. Стекло разбилось. Винг потянулся внутрь, вытащил образец дирозавра и обнаружил вторую кость, спрятанную за ним, которая “выглядела как кусок таза”, – вспоминает Винг. Так оно и было.

Гарсия объяснил, что нашел окаменелость в шахте, известной как Западный расширенный карьер. Он повел туда посетителей. С поверхности был снят слой угля, оставив обширное пространство голого глинистого камня, припекающего под тропическим солнцем. “Он был покрыт черепашьими панцирями, – вспоминает Эррера. Они были отбелены до белизны и блестели на жаре”.

Команда зібрала скам’янілості і повернулася до Ґейнсвілля. Протягом наступних кількох місяців американські та колумбійські студенти досліджували інші місця в Серрехоні та надсилали фотографії Блоку електронною поштою. Найбільш багатообіцяючим виявився розріз Ла-Пуенте, величезний кар’єр, що охоплює 6 000 акрів північної зони Серрехону.

“Я був надзвичайно схвильований, – згадував Блок. “Я був упевнений, що ми побачимо там неймовірні речі”.

Ла-Пуенте – це сувора, гола поверхня м’якого аргіліту, порізана ярами, що ведуть вниз до озера, наповненого стоками і ґрунтовими водами. Єдина рослинність – це рідкісні кострубаті кущі, що чіпляються за осип. Яма мерехтить при температурі понад 90 градусів за Фаренгейтом, а гарячий вітер дме постійно, з поривами до 25 миль на годину. Періодично з голої скелі над озером виривається метановий вогонь. Вдалині видніються величезні вантажівки, що везуть вантажі вугілля, видобутого після вибухових робіт.

Грязевий камінь був палеонтологічною платною землею. “Куди б ви не пішли, ви могли б знайти кістку”, – сказав Блок, згадуючи диво першої подорожі.

Під час тієї експедиції у 2004 році дослідники хапали все, що бачили, і все було великим: ребра, хребці, частини тазу, лопатки, черепашачі панцирі понад п’ять футів у діаметрі. Вони знаходили шматки дирозавра і черепахи всюди, а також інших тварин, але команда не змогла відразу все відсортувати. Вони поклали все, що змогли, в поліетиленові пакети, потім викопали ями і відлили великі шматки в гіпсі Парижа.

“Це схоже на геологорозвідку”, – каже Блок. Ходіть з пензликами, пінцетами та очима, зосередженими на землі, доки не знайдете те, що хочете. Покладіть маленькі шматочки в поліетиленові пакети і позначте їх. Більші шматки позначте на GPS-пристрої і поверніться наступного дня з гіпсом і брезентом. Якщо чекати надто довго, дані GPS будуть марними: Дощ – це прокляття, він змиває все зі схилу, і більше його ніколи не побачиш. Але дощ – це також і благословення, бо коли він припиняється, відкривається ціле нове поле викопних решток, яке можна досліджувати.

Протягом наступних п’яти років Блок і Харамільйо проводили польові дослідження в Серрехоні і відправляли постійний потік скам’янілостей хребетних до Гейнсвілля. Багато решток були схожі на рештки сучасних тварин, тільки набагато більші. Один з нових видів черепах мав п’ять з половиною футів завдовжки, що на 67 відсотків більше, ніж найбільші сучасні річкові черепахи Амазонки.

Хоча сучасних дирозаврів не існує, щоб порівняти їх зі скам’янілостями, аспірант Університету Флориди Алекс Гастінгс описав три нових види, один з яких був завдовжки від 15 до 22 футів. За словами Гастінгса, інший звір був “дієтичним універсалом”, який “міг їсти великих черепах”. Він мав величезні щелепи і “смертельний укус”, який міг проникати в панцир на 1,5 фути від його краю. “Це великі тварини”.

У 2007 році Гастінгс перевіряв партію скам’янілостей з написом “крокодил” і помітив дивний – і дуже великий – хребець. На його досвідчене око, він був явно “не від крокодила”. Він показав його колезі-аспіранту Джейсону Бурку, захиснику скам’янілостей і фахівцю з рептилій.

“Це змія”, – сказав Бурк. Він заглибився в університетську колекцію рептилій і знайшов хребець анаконди. Він був меншим, але досить близьким за зовнішнім виглядом до скам’янілості. Блок, Гастінгс і решта команди почали обшукувати зразки з Серрехону. Нові експедиції відвідали Ла-Пуенте, щоб знайти ще шматки викопної змії. Врешті-решт команда зібрала 100 зміїних хребців від 28 різних тварин.

“Деякі з них були у нас роками, – сказав Блок. “Моє єдине виправдання тому, що я їх не впізнав, – це те, що я раніше збирав зміїні хребці. І я сказав: “Це не можуть бути зміїні хребці”. Це якби хтось дав мені череп миші розміром з носорога і сказав: “Це миша”. Це просто неможливо”.

Але, мабуть, це було так. “Мені потрібно було дізнатися, наскільки великою була змія, тому я зателефонував єдиній людині в світі, яка могла б мені це сказати, – розповідає Блох. Це був Джейсон Хед, який тоді працював в Університеті Торонто. Вони познайомилися на початку 1990-х, коли Блок був аспірантом Мічиганського університету, а Хед – студентом.

Блок зібрав “цілу купу” зразків кісток, відніс їх до свого кабінету і викликав Хеда на комп’ютерний iChat. Він підняв хребець, щоб Хед міг його побачити. Це була змія?

“Я куплю квиток сьогодні ввечері”, – сказав Хед.

Хед провів кілька днів у Гейнсвіллі з дослідниками Серрехону. Вони зосередилися на хребцях двох різних викопних змій. Хед одразу помітив, що істота мала Т-подібний хребет, а кістки мали ряд характеристик, унікальних для “боідових” змій – роду, який включає удавів та анаконд.

Обидва види сьогодні поширені в Південній Америці. Удав може досягати 14 футів завдовжки і важити до 100 фунтів. Анаконди можуть перевищувати 20 футів і важити понад 500 фунтів. Кістки серрехонської змії свідчать про її близьку спорідненість з удавами, але середовище Серрехону пропонувало спосіб життя, більш схожий на спосіб життя сучасної південноамериканської анаконди – водного мешканця, який комфортно почувається як у швидкоплинних річках, так і в болотах. І хоча анаконди великі, ці змії були набагато більшими.

Наскільки більшими? Проблема з визначенням розмірів стародавніх змій полягає в тому, що у вас ніколи не буде цілого хребта в акуратно зчленованому ряду. Ви отримуєте окремі кістки, можливо, пари, а іноді й три разом. І якщо ви не зможете розмістити окремі хребці в правильному положенні вздовж хребта, ви не зможете дізнатися довжину тварини.

Керівник і палеонтолог Університету Індіани П. Девід Поллі протягом двох років будував математичну модель хребетного стовпа змії на основі живих видів. Зміїні хребці, як пояснив Поллі, “прекрасні і складні, і є деякі характеристики, які є спільними для всіх змій”.

Вивчаючи ці суглоби, хребти і ручки, а також описуючи окремі хребці як набори координатних точок на графіку, Хед і Поллі створили шаблон для всіх змій. За словами Хеда, в процесі еволюції “змії стають більшими, додаючи більше хребців”, і в хребетному стовпі сучасного пітона, удава чи анаконди може налічуватися до 300 хребців. “Але у великих тварин хребців стає більше лише до певного моменту, після чого хребці просто збільшуються”.

Визначивши координати окремих хребців титанобоа, Хед і Поллі використали модель, щоб розташувати їх у правильному положенні в хребті і визначити довжину титанобоа. Команда опублікувала свої перші результати в журналі Nature на початку 2009 року, заявивши, що довжина титанобоа становить від 42 до 49 футів, а середня вага – 2 500 фунтів. Всі хребці Серрехона були порівнянного розміру, хоча й належали різним тваринам. Для титанобоа гігантські розміри були правилом, а не винятком.

Команда Серрехона знайшла те, що виявилося справжнім первісним чудовиськом. Титанобоа був завдовжки зі шкільний автобус і важив стільки ж, скільки невеликий носоріг. Однак, окрім хребців, схожих на кістяк боїда, це було майже все, що можна було сказати про цю істоту на перший погляд.

Відкриття минулого року черепа титанобоа стало ключем до просування досліджень. “Він не красивий, але це череп змії, а таких не так багато, – сказав Блок. “Коли ми спустилися в Серрехон, ми подумали: “Ну, а раптом ми знайдемо череп титанобоа?”

“І ми його знайшли”, – додав Хед.

Вони сиділи пліч-о-пліч в офісі Блоха в Гейнсвіллі перед двома мікроскопами. Процес оцінки нових кісток таких скам’янілостей, як титанобоа, є нудним і повторюваним. Вони порівнювали контури окремих кісток черепа з чудово збереженими сучасними черепами удава, анаконди та пітона з університетської колекції змій.

Блок і Хед хотіли визначити, чи підтвердиться їхній перший аналіз – що титанобоа більше схожий на удава, ніж на анаконду. Фрагменти щелепної кістки вказували на те, що рот і вся голова титанобоа могли бути більше двох футів завдовжки. Квадратна кістка – шарнір, що з’єднує нижню щелепу з черепом, – дозволяла задній частині нижньої щелепи висуватися за мозок титанобоа. За словами Хеда, його рот міг “відкриватися широко і широко”.

Однак була принаймні одна невідповідність. Дивлячись на кількість отворів у фрагментах щелепних кісток, Блок і Хед дійшли висновку, що титанобоа мав більш щільно розташовані зуби, ніж сучасні удави. “Чи є він більш спеціалізованим рибоїдом?” запитав Хед. “Якщо у вас багато зубів, вам легше хапати слизьку лускату рибу”.

Однак для титанобоа це, мабуть, не мало значення. Крокодили і черепахи, безсумнівно, їли рибу, але титанобоа був на вершині харчового ланцюга. Вона могла їсти рибу, але також могла їсти крокодилів і черепах. “Деякі змії – особливо анаконди – можуть їсти крокодилів, – сказав Хед. “Але чи не було б дивно, якби замість монстра це була просто велика лінива змія, яка сидить на дні і хапає рибу, коли та пропливає повз неї?”

Блок розсміявся. “Я так не думаю”.

Зрештою, вони погодилися, що череп титанобоа відрізняється від черепів інших удавів, але не змогли визначити, хто був ближчим родичем вимерлої тварини – удав чи анаконда.

Розмір змії одразу ж викликав питання про те, як вона могла стати такою великою і що їй було потрібно для виживання. У 2009 році команда Серрехона дійшла висновку, що титанобоа жила в кліматі з середньою температурою навколишнього середовища від 86 до 93 градусів за Фаренгейтом, що значно вище, ніж середня температура для сучасних тропічних лісів, яка становить 82 градуси за Фаренгейтом.

Це твердження, визнав Хед, “було надзвичайно суперечливим”.

Протягом останніх кількох років дослідники титанобоа та інші експерти намагалися зрозуміти і змоделювати клімат, в якому жила гігантська змія. Існують певні розбіжності щодо того, як найкраще оцінити температуру 58 мільйонів років тому.

Титанобоа була холоднокровною твариною, температура тіла якої залежала від температури середовища проживання. Рептилії можуть рости більшими в теплішому кліматі, де вони можуть поглинати достатньо енергії для підтримання необхідної швидкості метаболізму. Ось чому комахи, рептилії та амфібії, як правило, більші в тропіках, ніж у помірній зоні. З цієї точки зору, надзвичайна спека – це те, що зробило змію титаном. Цей же принцип пояснює, чому стародавні черепахи та легеневі риби Серрехону, як і титанобоа, були набагато більшими за своїх сучасних родичів.

Взаємозв’язок між масою тіла холоднокровних і температурою навколишнього середовища став предметом дослідження 2005 року, проведеного вченими з Інституту ядерної фізики в Санкт-Петербурзі, Росія. Вивчаючи розміри видів за різних температур навколишнього середовища, Анастасія Макар’єва та її колеги розрахували, як можна використовувати скам’янілості для оцінки температур у далекому минулому.

Використовуючи російські дані, а також інформацію про сучасних анаконд та їхнє середовище існування в Амазонії, Хед і Блок дійшли висновку, що для виживання в древньому Серрехоні титанобоа були потрібні напрочуд теплі температури.

Однак деякі дослідники не погоджуються з їхнім висновком. Палеокліматолог Кейл Снідерман з Мельбурнського університету в Австралії скептично ставиться до підходу Макар’євої. Він зазначає, що стародавня ящірка з помірної Австралії виростала щонайменше до 16,5 футів у довжину. Якщо застосувати модель до цієї скам’янілості, то ящірки, які зараз живуть у тропічних регіонах, повинні досягати 33 футів у довжину. В іншій критиці, Марк Денні зі Стенфорда, фахівець з біомеханіки, каже, що дослідники титанобоа зробили все навпаки: Змія була настільки великою і виробляла стільки метаболічного тепла, що температура навколишнього середовища мала бути на чотири-шість градусів холоднішою, ніж розраховувала команда, інакше змія б перегрілася.

Хед, Блок, Поллі та Харамілло захистили підхід команди, але визнали, що їхня початкова оцінка могла бути дещо завищеною. Останні дані, отримані з прилеглих зразків морського керна, вказують на температуру ближче до 82-88 градусів. Проте, за їхніми словами, ліс Титанобоа був набагато теплішим, ніж сучасні тропічні ліси.

Аналіз скам’янілого листя з того лісу підтверджує, що в ньому було дуже спекотно. Харамільйо та Еррера вивчали ізотопи вуглецю в листі та щільність пор, які пропускали воду всередину і назовні. Вони підрахували, що рівень вуглекислого газу в атмосфері був на 50 відсотків вищим, ніж сьогодні, що призвело б до високих температур на суші. Це збігається з оцінками інших методів, згідно з якими середня температура становила щонайменше 82,5 градусів, а можливо, була значно вищою.

Температура впливає на те, як види виживали в тропіках – і як вони будуть виживати в умовах зміни клімату. Швидке забруднення атмосфери Землі парниковими газами, такими як вуглекислий газ, спричиняє глобальне потепління – явище, яке, якщо його не зупинити, може призвести до масового вимирання видів, які не можуть впоратися зі спекою.

З підвищенням температури в певний момент рослини повинні втратити здатність до фотосинтезу. “З’ясувати, коли різні групи рослин досягають максимуму, є складним питанням, – каже Вінг. “Коли рослина не може витримати спеку, вона врешті-решт гине”.

За часів титанобоа, каже Харамільйо, “ми знаходимо дуже продуктивний ліс, з великою кількістю біомаси”. Якщо титанобоа та її пишна екосистема перебували в гармонії за високих температур, то глобальне потепління, можливо, не призведе до екологічної катастрофи – принаймні для деяких рослин. “Можливо, сучасні рослини здатні впоратися з цим”, – каже Харамільйо.

Харамільйо та інші члени команди Titanoboa, однак, зазначають, що впоратися зі зміною клімату набагато легше, якщо у вас є мільйони років для адаптації до тенденції потепління. Зробити це за 200 років, як кліматологи характеризують темпи сьогоднішнього парникового ефекту, або навіть за 2 000 років – зовсім інша справа.

Цього року палеонтологи повернуться до Серрехону, щоб знайти більше скам’янілостей, більше видів і більше доказів того, яким був світ поблизу екватора 58 мільйонів років тому.

“Найважче дізнатися про минуле, – сказав Вінг, – це те, наскільки воно відрізнялося”.