Heterodontosauridae — семейство птицетазовых динозавров , которые, вероятно, были одними из самых базальных (примитивных) членов группы. Их филогенетическое положение неясно, но чаще всего они оказываются примитивными, за пределами группы Genasauria . [2] Хотя их окаменелости относительно редки, а их группа малочисленна, они были найдены на всех континентах, кроме Австралии и Антарктиды , с диапазоном, охватывающим раннюю юру до раннего мела .
Гетеродонтозавриды были динозаврами размером с лисицу, длиной менее 2 метров (6,6 футов), включая длинный хвост. Они известны в основном своими характерными зубами, включая увеличенные клыкообразные бивни и щечные зубы, приспособленные для жевания, аналогичные зубам меловых гадрозавридов . Их рацион был травоядным или, возможно, всеядным .
Среди гетеродонтозаврид только сам Heterodontosaurus известен по полному скелету. Фрагментарные скелетные останки Abrictosaurus известны, но не были полностью описаны, в то время как большинство других гетеродонтозаврид известны только по фрагментам челюстей и зубам. Следовательно, большинство синапоморфий гетеродонтозаврид (определяющих признаков) были описаны по зубам и челюстным костям. [3] [4] Heterodontosaurus имел длину чуть более 1 метра (3,3 фута), [5] в то время как фрагментарные останки Lycorhinus могут указывать на более крупную особь. [6]
Tianyulong из Китая, по-видимому, сохранил нитевидный покров, который интерпретируется как вариант протоперьев, обнаруженных у некоторых теропод. Эти нити включают гребень вдоль его хвоста. Наличие этого нитевидного покрова было использовано для предположения, что и орнитисхии, и ящеротазовые были эндотермическими . [7]
У Abrictosaurus и Heterodontosaurus были очень большие глаза . Под глазами скуловая кость выступала вбок, что также присутствовало у цератопсов . Как и в челюстях большинства орнитисхий, передний край предчелюстной кости (кость на конце верхней челюсти) был беззубым и, вероятно, поддерживал ороговевший клюв ( рамфотеку ), хотя у гетеродонтозаврид были зубы в задней части предчелюстной кости. Большой промежуток, называемый диастемой , отделял эти предчелюстные зубы от зубов верхней челюсти (основной кости верхней челюсти) у многих орнитисхий, но эта диастема была характерно изогнута у гетеродонтозаврид. Нижняя челюсть (мандибула) была оканчена предзубной костью, уникальной для орнитисхий. Эта кость также поддерживала клюв, похожий на тот, что был обнаружен на предчелюстной кости . Все зубы нижней челюсти были обнаружены на зубной кости. [3]
Гетеродонтозавриды названы так из-за их сильно гетеродонтной зубной системы . Было три предчелюстных зуба. У раннего юрского Abrictosaurus , Heterodontosaurus и Lycorhinus первые два предчелюстных зуба были маленькими и коническими, в то время как гораздо более крупный третий зуб напоминал клыки хищных млекопитающих и часто называется клыкообразным или «бивнем». Нижний клыкообразный зуб, больший верхнего, занимал первое положение в зубной кости и размещался в дугообразной диастеме верхней челюсти, когда рот был закрыт. [3] Эти клыкообразные зубы были зазубрены как на переднем, так и на заднем крае у Heterodontosaurus и Lycorhinus , в то время как у Abrictosaurus зазубрины были только на переднем крае. [8] [9] У Echinodon раннего мелового периода могли быть две верхние клыкообразные кости, которые находились на верхней челюсти, а не на предчелюстной кости, [10] а у Fruitadens позднего юрского периода могли быть две нижних клыкообразных кости на каждой зубной кости. [11] [12]
Как и характерные бивни, щечные зубы продвинутых гетеродонтозаврид также были уникальными среди ранних орнитисхий. Небольшие гребни, или зубчики, выстилали края щечных зубов орнитисхий, чтобы срезать растительность. Эти зубчики простираются только на треть пути вниз по коронке зуба от кончика у всех гетеродонтозаврид; у других орнитисхий зубчики простираются дальше вниз по направлению к корню. Базальные формы, такие как Abrictosaurus, имели щечные зубы как на верхней челюсти, так и на зубной кости, которые в целом были похожи на зубы других орнитисхий: широко расставленные, каждый с низкой коронкой и сильно развитым гребнем (cingulum), отделяющим коронку от корня. У более продвинутых форм, таких как Lycorhinus и Heterodontosaurus , зубы были долотообразными, с гораздо более высокими коронками и без cingula, так что не было никакой разницы в ширине между коронками и корнями. [3]
Эти производные щечные зубы перекрывались, так что их коронки образовывали непрерывную поверхность, на которой можно было жевать пищу. Зубные ряды были слегка вдавлены со стороны рта, оставляя пространство снаружи зубов, которое могло быть ограничено мускулистой щекой , что было необходимо для жевания. Гадрозавры и цератопсы мелового периода, а также многие травоядные млекопитающие, конвергентно развивали несколько аналогичных зубных батарей . В отличие от гадрозавров, у которых постоянно заменялись сотни зубов, замена зубов у гетеродонтозаврид происходила гораздо медленнее, и было найдено несколько образцов без единого сменного зуба в ожидании. Характерно, что у гетеродонтозаврид отсутствовали небольшие отверстия (форамины) на внутренней стороне челюстных костей, которые, как считается, способствовали развитию зубов у большинства других птицетазовых. Гетеродонтозавриды также могли похвастаться уникальным сфероидальным суставом между зубными костями и предзубными костями, что позволяло нижним челюстям вращаться наружу при закрытом рте, притирая щечные зубы друг к другу. Из-за медленной скорости замены это шлифование приводило к сильному износу зубов, который обычно стирал большую часть зубчиков в старых зубах, хотя увеличенная высота коронок обеспечивала каждому зубу долгую жизнь. [13]
Посткраниальная анатомия Heterodontosaurus tucki хорошо описана, хотя H. tucki обычно считается наиболее производным из гетеродонтозаврид ранней юры, поэтому невозможно узнать, сколько из его черт было общим с другими видами. [3] Передние конечности были длинными для динозавра, более 70% длины задних конечностей. Хорошо развитый дельтопекторальный гребень (гребень для прикрепления грудных и плечевых мышц) плечевой кости и выступающий локтевой отросток (где крепились мышцы, вытягивающие предплечье ) локтевой кости указывают на то, что передняя конечность также была мощной. На кисти («руке») было пять пальцев . Первый был большим, заканчивался резко изогнутым когтем и вращался внутрь при сгибании; Роберт Баккер назвал его «скрученным большим пальцем». [14] Второй палец был самым длинным, немного длиннее третьего. Оба этих пальца имели когти, в то время как безкоготные четвертый и пятый пальцы были очень маленькими и простыми по сравнению с ними. В задней конечности большеберцовая кость была на 30% длиннее бедренной кости , что обычно считается адаптацией к скорости. Большеберцовая и малоберцовая кости голени были сращены с астрагалом и пяточной костью лодыжки, образуя « тибиофибиотарзус » конвергентно с современными птицами . Также подобно птицам, нижние кости предплюсны (лодыжки) и плюсны были сращены, образуя « тарсометатарзус ». В ступне (задней части стопы) четыре пальца , и только второй, третий и четвертый соприкасались с землей. Хвост, в отличие от многих других птицетазовых, не имел окостеневших сухожилий для поддержания жесткой позы и, вероятно, был гибким. [5] Фрагментированный скелет, известный для Abrictosaurus, никогда не был полностью описан, хотя передняя конечность и кисть были меньше, чем у Heterodontosaurus . Кроме того, четвертый и пятый пальцы передней конечности несут на одну фаланговую кость меньше . [15]
Южноафриканский палеонтолог Роберт Брум создал название Geranosaurus в 1911 году для челюстных костей динозавров, у которых отсутствовали все зубы, и некоторых частично связанных с ними костей конечностей. [16] В 1924 году Lycorhinus был назван и классифицирован как цинодонт Сидни Хоутоном . [17] Heterodontosaurus был назван в 1962 году, и он, Lycorhinus и Geranosaurus были признаны близкородственными птицетазовыми динозаврами. [18] Альфред Ромер назвал Heterodontosauridae в 1966 году как семейство птицетазовых динозавров, включающее Heterodontosaurus и Lycorhinus . [19] Кун независимо предложил Heterodontosauridae в том же году и иногда цитируется как его основной автор. [20] Он был определен как клада в 1998 году Полом Серено [21] и переопределен им в 2005 году как стволовая клада, состоящая из Heterodontosaurus tucki и всех видов, более тесно связанных с Heterodontosaurus, чем с Parasaurolophus walkeri , Pachycephalosaurus wyomingensis , Triceratops horridus или Ankylosaurus magniventris . [22] Heterodontosauridae получили официальное определение в PhyloCode Дэниелом Мадзией и его коллегами в 2021 году как «крупнейшая клада, содержащая Heterodontosaurus tucki , но не содержащая Iguanodon bernissartensis , Pachycephalosaurus wyomingensis , Stegosaurus stenops и Triceratops horridus ». [23] Heterodontosaurinae — это таксон, основанный на стволе, впервые филогенетически определенный Полом Серено в 2012 году как «наиболее содержательная клада, содержащая Heterodontosaurus tucki , но не Tianyulong confuciusi , Fruitadens haagarorum , Echinodon becklesii ». [1]
Heterodontosauridae включает в себя роды Abrictosaurus , Lycorhinus и Heterodontosaurus , все из Южной Африки. Хотя Ричард Тулборн однажды переназначил все три рода в Lycorhinus , [15] все другие авторы считают эти три рода отдельными. [9] Внутри семейства Heterodontosaurus и Lycorhinus считаются сестринскими таксонами , а Abrictosaurus — базальным членом. [4] Geranosaurus также является гетеродонтозавридом, но обычно считается nomen dubium , поскольку у типового образца отсутствуют все зубы, что делает его неотличимым от любого другого рода в семействе. [3] Совсем недавно род Echinodon в нескольких исследованиях считался гетеродонтозавридом. [10] [11] Ланазавр был назван по верхней челюсти в 1975 году, [24] но более поздние открытия показали, что он принадлежит к Lycorhinus , что делает Lanasaurus младшим синонимом этого рода. [6] Дианхунгозавр когда-то считался гетеродонтозавридом из Азии , [25] но с тех пор было показано, что останки были химерой прозавропод и мезоэвкрокодиловых останков. [26] Жозе Бонапарт также одно время классифицировал южноамериканского пизанозавра как гетеродонтозаврид, [27] но теперь известно, что это животное является более базальным орнитисхием. [28]
Принадлежность к Heterodontosauridae хорошо известна по сравнению с его неопределенным филогенетическим положением. Несколько ранних исследований предполагали, что гетеродонтозаврид были очень примитивными орнитисхиями. [5] [18] Из-за предполагаемого сходства в морфологии передних конечностей Роберт Баккер предложил связь между гетеродонтозавридами и ранними завроподоморфами , такими как Anchisaurus , объединяя отряды Saurischia и Ornithischia . [14] Доминирующая гипотеза за последние несколько десятилетий помещала гетеродонтозаврид в качестве базальных орнитоподов. [3] [4] [8] [29] Однако другие предполагали, что гетеродонтозаврид вместо этого имели общего предка с Marginocephalia ( цератопсы и пахицефалозавры ), [30] [31] гипотеза, которая нашла поддержку в некоторых исследованиях начала 21-го века. [32] [33] Клада, содержащая гетеродонтозаврид и маргиноцефалов, была названа Heterodontosauriformes . [34] Гетеродонтозавриды также рассматривались как базальные по отношению как к орнитоподам, так и к маргиноцефалам. [35] [36] В 2007 году кладистический анализ показал, что гетеродонтозавриды являются базальными по отношению ко всем известным орнитисхиям, за исключением Pisanosaurus , результат, который перекликается с некоторыми из самых ранних работ по этому семейству. [37] [38] Однако исследование Бонапарта показало, что Pisanosauridae являются синонимами Heterodontosauridae, а не отдельным семейством, тем самым включая Pisanosaurus в качестве гетеродонтозавра. [39] Батлер и др. (2010) обнаружили, что Heterodontosauridae являются наиболее базальной из известных значительных радиаций орнитисхий. [40]
Кладограмма ниже показывает взаимосвязи внутри Heterodontosauridae и следует анализу Серено, 2012: [ 41]
Переработка Cerapoda в 2020 году Дьедонне и коллегами восстановила животных, традиционно считавшихся «гетеродонтозавридами», как базальную группу внутри Pachycephalosauria, парафилетическую по отношению к традиционным купологоловым пахицефалозаврам. Этот результат был основан на многочисленных характеристиках черепа, включая зубную систему , а также на том факте, что окаменелости пахицефалозавров совершенно неизвестны в юрском периоде. Современное понимание филогении орнитисхий подразумевает, что юрские пахицефалозавры должны существовать, поскольку было найдено множество юрских цератопсов , но ни один такой пахицефалозавр не был уверенно идентифицирован. Этот анализ был проведен для уточнения результатов Барона и коллег (2017), которые обнаружили, что чилезавр был базальным орнитисхием . [42] Филогенетический анализ был проведен с чилезавром, отнесенным к орнитисхиям, что также имело значение для филогении орнитопод .
Кладограмма ниже представляет собой сокращенную версию результатов Дьедонне и его коллег: [43]
Первоначально останки гетеродонтозаврид были известны только из ранней юры южной Африки, но теперь они известны с четырех континентов . В начале истории гетеродонтозаврид суперконтинент Пангея был в значительной степени нетронутым, что позволило семейству распространиться почти по всему миру . [ 10] Самые древние из известных возможных останков гетеродонтозаврид — это фрагмент челюсти и изолированные зубы из формации Лагуна Колорада в Аргентине , которая датируется поздним триасом . Эти останки имеют производную морфологию, похожую на Heterodontosaurus , включая клыкообразные зубы с зазубринами как на переднем, так и на заднем краях, а также высококорончатые верхнечелюстные зубы без пояска. [44] Ирмис и др. (2007) предварительно согласились, что этот ископаемый материал представляет собой гетеродонтозаврид, но заявили, что для подтверждения этого назначения необходим дополнительный материал, поскольку образец плохо сохранился, [45] в то время как Серено (2012) только заявили, что этот материал может представлять собой орнитисхию или даже конкретно гетеродонтозаврид. [1] Олсен , Кент и Уайтсайд (2010) отметили, что возраст самой формации Лагуна Колорада плохо ограничен, и, таким образом, не было окончательно определено, относится ли предполагаемый гетеродонтозаврид из этой формации к триасовому или юрскому периоду. [46] Самая разнообразная фауна гетеродонтозаврид происходит из ранней юры южной Африки, где найдены окаменелости Heterodontosaurus , Abrictosaurus , Lycorhinus и сомнительного Geranosaurus . [3]
Неописанные гетеродонтозавриды раннего юрского периода также известны из Соединенных Штатов [47] и Мексики [48] соответственно. Кроме того, начиная с 1970-х годов, большое количество ископаемого материала было обнаружено в позднеюрской формации Моррисон около Фруты , штат Колорадо , в Соединенных Штатах. [11] Описанный в печати в 2009 году, этот материал был помещен в род Fruitadens . [12] Зубы гетеродонтозаврид, лишенные цингулюма, также были описаны из позднеюрских и раннемеловых формаций в Испании и Португалии . [49] Останки Echinodon были переописаны в 2002 году, что показало, что он может представлять собой поздневыжившего гетеродонтозаврид из берриасского яруса раннего мела на юге Англии. [10] Dianchungosaurus из ранней юры Китая больше не считается гетеродонтозавридом; хотя известна одна средне-позднеюрская азиатская форма ( Tianyulong ) . [7] Неопределенные щечные зубы, возможно, принадлежащие гетеродонтозавридам, также известны из барремской формации Уэссекса на юге Англии, которая, если подтвердится, будет представлять собой самую молодую запись этой группы. [50]
Большинство окаменелостей гетеродонтозаврид найдены в геологических формациях , которые представляют собой засушливые и полузасушливые среды, включая формацию Верхний Эллиот в Южной Африке и слои Пурбек на юге Англии. [4] Было высказано предположение, что гетеродонтозавриды подвергались сезонной спячке или анабиозу в самые засушливые времена года. Из-за отсутствия заменяющих зубов у большинства гетеродонтозаврид было высказано предположение, что весь набор зубов был заменен в этот период покоя, поскольку казалось, что постоянная и спорадическая замена зубов нарушит функцию зубного ряда как единой жевательной поверхности. [15] Однако это было основано на неправильном понимании механики челюстей гетеродонтозаврид. [51] Считалось, что гетеродонтозавриды на самом деле постоянно заменяли свои зубы, хотя и медленнее, чем у других рептилий , но КТ-сканирование черепов молодых и взрослых гетеродонтозавров не показывает никаких заменяющих зубов. [52] В настоящее время нет никаких доказательств, подтверждающих гипотезу о существовании летней спячки у гетеродонтозаврид, [3] но ее нельзя отвергнуть, основываясь на сканировании черепа. [52]
Хотя щечные зубы гетеродонтозаврид явно приспособлены для перемалывания жесткого растительного материала, их рацион мог быть всеядным. Заостренные предчелюстные зубы и острые изогнутые когти на передних конечностях предполагают некоторую степень хищнического поведения. Было высказано предположение, что длинные, мощные передние конечности гетеродонтозавра могли быть полезны для разрывания гнезд насекомых, подобно современным муравьедам . Эти передние конечности могли также функционировать как инструменты для копания, возможно, для корней и клубней . [3]
Длина передней конечности по сравнению с задней предполагает, что Heterodontosaurus мог быть частично четвероногим , а выступающий локтевой отросток и гиперэкстензионные пальцы передней конечности встречаются у многих четвероногих. Однако кисть явно предназначена для хватания, а не для поддержки веса. Многие особенности задней конечности, включая длинную большеберцовую кость и стопу, а также слияние тибиофибиотарзуса и тарсометатарзуса, указывают на то, что гетеродонтозавриды были приспособлены к быстрому бегу на задних ногах, поэтому маловероятно, что Heterodontosaurus передвигался на всех четырех конечностях, за исключением, возможно, времени кормления. [5]
Короткие бивни, обнаруженные у всех известных гетеродонтозаврид, сильно напоминают бивни, обнаруженные у современных кабарги , пекари и свиней . У многих из этих животных (а также у моржа с более длинными бивнями и азиатских слонов ) это половой диморфный признак, при этом бивни встречаются только у самцов. У типового образца Abrictosaurus бивни отсутствуют, и изначально он был описан как самка. [15] Хотя это остается возможным, несросшиеся крестцовые позвонки и короткая морда указывают на то, что этот образец представляет собой молодое животное. Второй, более крупный образец, первоначально предложенный для принадлежности к Abrictosaurus , явно обладает бивнями, что использовалось для поддержки идеи о том, что бивни встречаются только у взрослых особей, а не являются вторичной половой характеристикой самцов. Эти бивни могли использоваться для боя или демонстрации с представителями того же вида или с другими видами. [3] Отсутствие бивней у молодых особей Abrictosaurus также может быть еще одной характеристикой, отделяющей его от других гетеродонтозаврид, поскольку бивни известны у молодых особей Heterodontosaurus . Другие предполагаемые функции бивней включают защиту и использование в иногда всеядной диете. [52] Однако этот образец был альтернативно переопределен в Lycorhinus Серено в 2012 году, который, как уже известно, обладал бивнями, и поэтому их отсутствие у Abrictosaurus , возможно, не было результатом возраста. [1]
В 2005 году в Южной Африке был обнаружен небольшой полный окаменевший скелет гетеродонтозаврид возрастом более 200 миллионов лет . В июле 2016 года он был просканирован группой южноафриканских исследователей с использованием Европейского центра синхротронного излучения ; сканирование зубного ряда выявило кости неба толщиной менее миллиметра. [53]