Что гистология костей рассказывает о росте динозавров

Кость динозавра сохраняет не только форму скелета. В её стенке остаются сосудистые каналы, слои быстро и медленно отложенной ткани, следы перестройки и паузы роста. Из тонкого среза можно оценить относительную скорость роста, минимальный возраст и наступление скелетной зрелости. Нельзя просто пересчитать все кольца и получить безусловный возраст: ранняя запись часто уничтожена расширением костномозговой полости.

Как получают срез

Для исследования выбирают участок диафиза – средней части длинной кости, где ростовая запись обычно наиболее последовательна. До отбора образца кость фотографируют и нередко сканируют. Узкий фрагмент пропитывают смолой, приклеивают к стеклу, шлифуют до толщины, пропускающей свет, и рассматривают в обычном и поляризованном освещении.

Отбор необратим, поэтому место среза выбирают так, чтобы получить информацию при минимальном повреждении. Иногда вместо бедра или большеберцовой кости используют ребро, малоберцовую кость либо уже сломанный край. Разные элементы одного скелета могут хранить неодинаково полную запись.

Что видно под микроскопом

Быстро сформированная фиброламеллярная ткань сочетает беспорядочно ориентированную костную матрицу с сетью сосудистых каналов. Она обычна у многих динозавров и показывает высокую скорость отложения кости. Более упорядоченная параллельно-волокнистая или ламеллярная ткань формируется медленнее.

Кольцевые зоны с редкими сосудами отмечают замедление роста. Тонкая линия остановки роста, LAG, фиксирует временное прекращение отложения кости по внешнему краю. Несколько тесно сближенных линий у поверхности образуют наружную фундаментальную систему, EFS, которая обычно означает, что быстрый рост в толщину почти завершился.

Внутри старой стенки появляются вторичные остеоны – следы разрушения и повторного построения ткани. Эта перестройка укрепляет кость, но стирает ранние зоны. Поэтому взрослый гигант иногда сохраняет меньше читаемых «колец», чем подросток.

Как восстанавливают возраст

Если линии образовывались ежегодно, их число задаёт минимальный возраст. Периодичность проверяют на больших сериях особей, сопоставляя размеры, последовательность зон и данные современных животных. Стертые внутренние линии восстанавливают геометрически или по меньшим экземплярам того же вида. Каждый восстановленный слой увеличивает неопределённость.

У платеозавра гистология выявила большую индивидуальную изменчивость: животные одного возраста могли заметно различаться размерами. У пситтакозавра серия особей позволила построить кривую массы по возрасту. Такие результаты возможны не из одиночной кости, а из выборки, где молодые и взрослые стадии перекрывают утраченные части записи.

Что означает ширина ростовых зон

Широкая хорошо васкуляризованная зона показывает быстрый прирост диаметра в соответствующий период. Последовательное сужение зон обычно отражает приближение к взрослому размеру. Но перевести толщину слоя непосредственно в килограммы нельзя: нужно восстановить окружность кости, длину тела и зависимость массы от размеров скелета.

Исследования теропод показали разные пути к крупному телу. Одни линии ускоряли ежегодный рост, другие продолжали расти больше лет. Поэтому одинаковый взрослый размер не означает одинаковую жизненную историю. Даже у нескольких альбертозавров одного местонахождения микроструктура может фиксировать индивидуальные травмы и различный темп созревания.

Можно ли определить пол

Особая медуллярная кость образуется у самок современных птиц внутри костномозговой полости перед откладкой яиц и служит запасом кальция. Сходную ткань описывали у некоторых динозавров. Диагноз требует отличать её от патологического разрастания и обычной внутренней кости. Даже надёжная находка показывает репродуктивное состояние одной особи, а не постоянный половой признак всего вида.

Связь с обменом веществ

Быстрый рост требует интенсивного снабжения ткани кислородом и питательными веществами. Поэтому фиброламеллярная кость поддерживает представление об активной физиологии многих динозавров. Однако линии роста встречаются и у млекопитающих, а сходная ткань может формироваться при разных температурах тела. Гистология входит в ответ на вопрос, были ли динозавры теплокровными, но не решает его одна.

Главные ограничения

Один срез характеризует одну кость в одной точке. Болезнь, нагрузка, пол, климат и положение элемента в скелете меняют рисунок ткани. Диагенез способен заполнить каналы минералами, хотя общая микроструктура сохраняется. Надёжная работа поэтому указывает номер экземпляра, место отбора, ориентацию среза, способ подсчёта линий и диапазон возможных возрастов.