Плезиозавры – морские рептилии, населявшие Землю в мезозойскую эру, обладали характерным способом передвижения в воде, не имеющим аналогов среди современных животных. Благодаря четырем ластам эти существа совершали движения, напоминающие полёт под водой, и демонстрировали высокую маневренность. Недавно ученые, применив физические и компьютерное моделирование, смогли воссоздать технику плавания плезиозавров.
Плезиозавры (Плезиозавры (Plesiosauria) обитали на Земле на протяжении почти 150 миллионов лет, появившись и вымершие примерно в те же временные рамки, что и динозавры. Эти необыкновенные морские рептилии распространились по всему Мировому океану: их окаменелости обнаруживаются сегодня на всех континентах, включая Антарктиду. Среди них были как плезиозавры с длинной шеей и небольшой головой, питавшиеся рыбой и кальмарами, так и виды с короткой шеей плиозавры с огромными головами — их жертвами нередко становились другие морские рептилии.
От других морских рептилий — ихтиозавров, мозазавров, плезиозавры выделялись среди морских рептилий, таких как крокодилы и черепахи, в первую очередь методом передвижения в воде: они использовали для плавания все четыре конечности, преобразованные в длинные ласты. В отличие от них, иктиозавры и мозазавры применяли конечности лишь для управления и поддержания равновесия, а морские черепахи, подобно пингвинам, в основном гребут передними ластами.
О том, как именно плезиозавры плавали, ученые спорили на протяжении почти 120 лет, начиная с момента открытия этих животных. Ни у одной другой морской рептилии не встречалось четырех одинаковых крыловидных ласт, что порождало вопрос о том, как плезиозавры могли их использовать. Чтобы разрешить этот спор, Анна Краль ( Anna Krahl) из Тюбингенского университета и ее коллеги детально исследовали кости плечевого и тазового пояса, передние и задние ласты, а также поверхности плечевых суставов плезиозавра Cryptoclidus eurymerus, существо, обитавшее в морях Европы 160 миллионов лет назад.
Первоначально выяснилось, что плезиозавры не могли грести ластами, как это делают, например, морские львы. Их суставы ласт были слишком жесткими для эффективного гребка вперед-назад. Вероятно, эти животные использовали ласты преимущественно для вертикальных движений, подобно полету птицы, что напоминает движения ласт пингвина.
Возникал вопрос о механизме поворота ласт плезиозавров, позволяющем им генерировать подъемную силу без вращения плеча и бедра вокруг продольной оси. Предполагается, что они использовали вращение в поперечной оси, подобно морской черепахе: при плавании она поворачивает не весь ласт, а только кончики пальцев, сохраняя относительную неподвижность плеча и запястья. Анализ строения мышц плезиозавра, выполненный на основе данных о костной структуре и строении мышц современных рептилий, свидетельствует о возможности выполнения такого типа движения.
В дополнение к физическим образцам, исследователи применяли компьютерные модели, созданные на основе данных компьютерной томографии плечевой и бедренной костей животного. С помощью метода конечных элементов были рассчитаны функциональные нагрузки на кости (в целом они подтвердили предположение о том, что плезиозавр в движении вращал ластами в поперечном направлении) и усилия отдельных мышц при движении вверх-вниз (оказалось, что при движении ластами вниз плезиозавр создавал большее усилие, чем при движении ластами вверх, напоминая в этом отношении именно морскую черепаху, а не пингвина).
Эти древние рептилии не использовали ласты для гребли, подобно тюленям, и не могли летать под водой, как пингвины, а скорее скользили, наподобие морских черепах. Их способ плавания, вероятно, был менее маневренным, чем у морских львов, но более эффективным по сравнению с черепахами, что обеспечило плезиозаврам статус одних из наиболее успешных морских рептилий в истории.
Результаты исследования опубликованы в PeerJ.