Pachycephalosaurus ( / ˌ p æ k ɪ ˌ s ɛ f əl ə ˈ s ɔː r ə s / ; [2] означает «толстоголовый ящер», от греческого pachys- / παχύς- «толщина», kephalon / κεφαλή «голова» и sauros / σαῦρος «ящерица») [3] — род пахицефалозавровых птицетазовых динозавров . Типовой вид , P. wyomingensis , является единственным известным видом , но некоторые исследователи утверждают, что Stygimoloch может быть вторым видом, P. spinifer , или молодой особью P. wyomingensis . Он жил в маастрихтском веке позднего мелового периода на территории современной западной части Северной Америки . Останки были раскопаны в Монтане , Южной Дакоте , Вайоминге и Альберте . Вид известен в основном по одному черепу, а также по нескольким чрезвычайно толстым крышам черепа (толщиной 22 см или 9 дюймов). Более полные окаменелости были найдены в последующие годы.
Pachycephalosaurus был одним из последних видов нептичьих динозавров на Земле перед мел-палеогеновым вымиранием . Род Tylosteus был синонимизирован с Pachycephalosaurus , как и роды Stygimoloch и Dracorex , в недавних исследованиях. [4] [5]
Как и другие пахицефалозаврид, пахицефалозавр был двуногим травоядным , обладающим длинными, сильными ногами и довольно маленькими руками с пятью пальцами. Пахицефалозавр является крупнейшим известным пахицефалозавром, известным тем, что у него чрезвычайно толстая, слегка куполообразная крыша черепа ; визуально структура черепа предполагает функцию « тарана » в жизни, развившуюся для использования в качестве защитного механизма или внутривидового боя, похожего на то, что мы видим у современных толсторогих баранов или овцебыков (самцы которых регулярно нападают и бодают друг друга головами за доминирование). Эта гипотеза на самом деле была сильно оспорена в последние годы.
Останки, приписываемые Pachycephalosaurus, могли быть найдены еще в 1850-х годах. Как определил Дональд Бэрд, в 1859 или 1860 году Фердинанд Вандевеер Хейден , ранний коллекционер ископаемых на американском Западе, собрал фрагмент кости в районе истока реки Миссури , в том, что сейчас известно как формация Лэнс на юго-востоке Монтаны. [6] Этот образец, ANSP 8568, был описан Джозефом Лейди в 1872 году как принадлежащий кожному панцирю рептилии или животного, похожего на броненосца . [7] Он стал известен как Tylosteus . Его истинная природа не была раскрыта, пока Бэрд не изучил его снова более столетия спустя и не определил его как чешуйчатую кость (кость из задней части черепа) Pachycephalosaurus , включая набор костных выступов, соответствующих тем, которые были обнаружены у других образцов Pachycephalosaurus . [6] Поскольку название Tylosteus предшествует Pachycephalosaurus , согласно Международному кодексу зоологической номенклатуры, Tylosteus обычно предпочтительнее. В 1985 году Бэрд успешно подал ходатайство об использовании Pachycephalosaurus вместо Tylosteus , поскольку последнее название не использовалось более пятидесяти лет, основывалось на недиагностических материалах и имело плохую географическую и стратиграфическую информацию. [8] [9] Однако это может быть не концом истории. Роберт Салливан предположил в 2006 году , что ANSP 8568 больше похож на соответствующую кость Dracorex , чем на кость Pachycephalosaurus . [10] Однако этот вопрос имеет неопределенное значение, если Dracorex на самом деле представляет собой молодую особь Pachycephalosaurus , как было недавно предложено. [11]
В 1890 году , во время Войн за кости между Отниэлем Чарльзом Маршем и Эдвардом Дринкером Коупом , один из коллекционеров Марша, Джон Белл Хэтчер , собрал частичную левую чешуйчатую кость ( YPM VP 335), позже названную Stygimoloch spinifer, около Ланс-Крик, штат Вайоминг , в формации Ланс. [12] [13] [14] Марш описал чешуйчатую кость вместе с кожной броней Денверсавра как доспехи тела трицератопса в 1892 году , полагая, что чешуйчатая кость была шипом, похожим на пластины стегозавра . [14] Шип чешуйчатой кости даже был изображен на картине Чарльза Найта , изображающей цератопсида Коупа Agathaumas , вероятно, основанной на гипотезе Марша. [13] Марш также назвал вид ныне сомнительного анкилозавра Palaeoscincus в 1892 году на основе одного зуба (YPM 4810), также собранного Хэтчером в Лансе. [15] Зуб был назван Palaeoscinus latus , но в 1990 году Кумбс обнаружил, что зуб принадлежал пахицефалозавриду , возможно, даже самому Pachycephalosaurus . [16] Хэтчер также собрал несколько дополнительных зубов и фрагментов черепа, работая на Марша, хотя они еще не описаны. [17] [18] [19]
P. wyomingensis , тип и в настоящее время единственный валидный вид Pachycephalosaurus , был назван Чарльзом У. Гилмором в 1931 году . Он придумал это название для частичного черепа USNM 12031 из формации Лэнс округа Ниобрара , штат Вайоминг . Гилмор отнес свой новый вид к Troodon как T. wyomingensis . [20] В то время палеонтологи считали, что Troodon , тогда известный только по зубам, был тем же самым, что и Stegoceras , у которого были похожие зубы. Соответственно, то, что сейчас известно как pachycephalosaurids, было отнесено к семейству Troodontidae , ошибочное представление, которое не было исправлено до 1945 года Чарльзом М. Стернбергом . [21]
В 1943 году Барнум Браун и Эрих Марен Шлайкьер с более новыми, более полными материалами основали род Pachycephalosaurus . Они назвали два вида: Pachycephalosaurus grangeri , типовой вид их нового рода, и Pachycephalosaurus reinheimeri . P. grangeri был основан на AMNH 1696, почти полном черепе из формации Хелл-Крик в Экалаке , округ Картер , Монтана. P. reinheimeri был основан на том, что сейчас называется DMNS 469, куполе и нескольких связанных элементах из формации Лэнс в округе Корсон , Южная Дакота. [22] Они также отнесли более старый вид «Troodon» wyomingensis к своему новому роду. Их два новых вида считаются синонимами P. wyomingensis с 1983 года . [23]
В 2015 году в формации Сколлард в Альберте были обнаружены некоторые останки пахицефалозаврид и куполообразная теменная кость, приписываемая пахицефалозавру , что свидетельствует о том, что динозавры этой эпохи были космополитами и не имели отдельных фаунистических провинций. [24]
Анатомия самого пахицефалозавра плохо изучена, поскольку описаны только останки черепа. [10] Пахицефалозавр известен тем, что имел большой костный купол на вершине черепа, толщиной до 25 см (10 дюймов), который надежно смягчал его мозг. Задняя часть купола была окаймлена костными выступами и короткими костными шипами, выступающими вверх от морды. Однако шипы, вероятно, были тупыми, а не острыми. [25]
Череп был коротким и имел большие округлые глазницы, обращенные вперед, что говорит о том, что животное имело бинокулярное зрение . У пахицефалозавра была маленькая морда, заканчивавшаяся заостренным клювом. Зубы были крошечными, с листовидными коронками. Голова поддерживалась S- или U-образной шеей. [25] У более молодых особей пахицефалозавра, возможно, были более плоские черепа и более крупные рога, выступающие из задней части черепа. По мере роста животного рога уменьшались и округлялись по мере роста купола. [4] [5]
Pachycephalosaurus был двуногим и, возможно, самым крупным из всех пахицефалозаврид. [26] Было подсчитано, что Pachycephalosaurus был около 4,5 метров (14,8 футов) в длину и весил около 370–450 килограммов (820–990 фунтов). [27] [28] Основываясь на других пахицефалозавридах, у него, вероятно, была довольно короткая, толстая шея, короткие руки, громоздкое тело, длинные ноги и тяжелый хвост, который, вероятно, удерживался жестким с помощью окостеневших сухожилий . [29]
Pachycephalosaurus дал свое название Pachycephalosauria , кладе травоядных птицетазовых динозавров , которые жили в позднем меловом периоде в Северной Америке и Азии. Pachycephalosaurs были частью Marginocephalia , таким образом, вероятно, более тесно связаны с цератопсами, чем с орнитоподами . [30]
Pachycephalosaurus — самый известный представитель Pachycephalosauria, даже если он не самый хорошо сохранившийся представитель. В кладу также входят Stenopelix , Wannanosaurus , Goyocephale , Stegoceras , Homalocephale , Tylocephale , Sphaerotholus и Prenocephale . В пределах трибы Pachycephalosaurini Pachycephalosaurus наиболее тесно связан с Alaskacephale . Dracorex и Stygimoloch также были синонимизированы с Pachycephalosaurus . [11] [ 4]
В 2010 году Грегори С. Пол предположил, что, хотя Stygimoloch и Dracorex, возможно, представляют собой разные стадии роста Pachycephalosaurus , Stygimoloch может представлять собой другой вид, P. spinifer . [27] Эта идея рассматривалась как способ интерпретации Марком Уиттоном и Томасом Хольцем. [31] [32] Филогенетический анализ, проведенный в 2021 году Эвансом и его коллегами, признал обоснованность рода Stygimoloch на основании того, что он был обнаружен в более поздних слоях горных пород, чем Pachycephalosaurus , но согласился с консенсусом, что Dracorex представляет собой онтогиморф либо Stygimoloch , либо Pachycephalosaurus, а не отдельный таксон. [33] Однако сам Дэвид Эванс отметил в сообщении в Twitter, что он и его коллеги также рассматривают Stygimoloch как P. spinifer . [34]
Филогенетический анализ Эванса и его коллег использовался для определения взаимоотношений внутри Pachycephalosauridae, последовательно обнаруживая Pachycephalosaurus как один из наиболее производных таксонов, более близкий к Prenocephale и Sphaerotholus , чем Stegoceras . [35] Версия анализа, опубликованная Вудраффом и его коллегами в 2023 году, приведена ниже. [36]
Помимо самого Pachycephalosaurus , из позднего мелового периода северо-запада США были описаны два других пахицефалозавра: Stygimoloch spinifer («колючий Молох Стикса » ) и Dracorex hogwartsia («король драконов Хогвартса »). Первый известен только по черепу ювенильной особи с уменьшенным куполом и большими шипами, в то время как последний, также известный только по черепу ювенильной особи, имел, по-видимому, плоскую голову с короткими рогами. Из-за их уникального украшения головы они в течение ряда лет рассматривались как отдельные виды. Однако в 2007 году было предложено, чтобы они были ювенильными или женскими морфологиями Pachycephalosaurus . На заседании Общества палеонтологии позвоночных того года [37] Джек Хорнер из Университета штата Монтана представил доказательства, полученные в результате анализа черепа образца Dracorex , что это может быть ювенильная форма Stygimoloch . В дополнение к этому он представил данные, которые указывают на то, что и Stygimoloch , и Dracorex могут быть ювенильными формами Pachycephalosaurus . Хорнер и М. Б. Гудвин опубликовали свои выводы в 2009 году , показав, что кости шипа и купола черепа всех трех «видов» демонстрируют чрезвычайную пластичность и что и Dracorex , и Stygimoloch известны только по ювенильным особям, в то время как Pachycephalosaurus известен только по взрослым особям. Эти наблюдения, в дополнение к тому факту, что все три формы жили в одно и то же время и в одном месте, привели их к выводу, что Dracorex и Stygimoloch были просто ювенильными Pachycephalosaurus , которые теряли шипы и отращивали купола по мере взросления. [38] Исследование 2010 года, проведенное Ником Лонгричем и его коллегами, также подтвердило гипотезу о том, что все виды пахицефалозавров с плоским черепом были ювенильными особями взрослых особей с куполом, таких как Goyocephale и Homalocephale . [39]
Открытие черепов младенцев, отнесенных к Pachycephalosaurus , которые были описаны в 2016 году из двух разных костных пластов в формации Hell Creek, было представлено как дополнительное доказательство этой гипотезы. Окаменелости, описанные Дэвидом Эвансом и Марком Гудвином и др. , идентичны всем трем предполагаемым родам по расположению морщинистых выступов на их черепах, и уникальные особенности Stygimoloch и Dracorex , таким образом, являются морфологически согласованными особенностями на кривой роста Pachycephalosaurus . [5]
Было отмечено, что морфологические различия между Stygimoloch и Pachycephalosaurus также могут быть частично обусловлены небольшими стратиграфическими различиями. Несколько образцов Stygimoloch , которые имеют надежные стратиграфические данные, были собраны из верхней части формации Хелл-Крик, тогда как морфы Pachycephalosaurus были собраны из нижней части. [40] Это также привело к предположениям, что Stygimoloch может представлять свой собственный вид, P. spinifer . [27] [31] [32] В своем повторном описании Sinocephale bexelli в 2021 году Эванс и его коллеги рассматривали Stygimoloch (но не Dracorex ) как отдельный таксон на основе своего филогенетического анализа. [33] Однако сам Эванс отметил, что он и его коллеги поддерживают идею P. spinifer . [34]
В течение десятилетий широко высказывались гипотезы о том, что пахицефалозавр и его родственники были древними двуногими эквивалентами толсторогих баранов или овцебыков , где самцы таранили друг друга головой вперед и что они горизонтально выпрямляли голову, шею и тело, чтобы передавать напряжение во время тарана. Однако были и альтернативные предположения, что пахицефалозавры не могли использовать свои купола таким образом.
Основной аргумент, который был выдвинут против удара головой, заключается в том, что крыша черепа могла не иметь достаточно устойчивого удара, связанного с таранным ударом, а также в отсутствии четких доказательств наличия шрамов или других повреждений на окаменелых черепах пахицефалозавра . Однако более поздние анализы выявили такие повреждения (см. ниже). [41] [42] Кроме того, шейные и передние спинные позвонки показывают, что шея имела S- или U-образную кривую, а не прямую ориентацию, и что она могла быть непригодна для передачи напряжения от прямого удара головой. Наконец, округлая форма черепа уменьшила бы контактную поверхность во время удара головой, что привело бы к скользящим ударам. [25]
В качестве альтернативы, Pachycephalosaurus и другие pachycephalosaurids могли участвовать в боковых ударах во время внутривидового боя. В этом сценарии особь могла стоять примерно параллельно или лицом к сопернику, используя устрашающие демонстрации, чтобы запугать своего соперника. Если устрашение не удавалось, Pachycephalosaurus наклонял голову вниз и в сторону, ударяя соперника по бокам. Эта гипотеза подтверждается относительно широким туловищем большинства pachycephalosaurs, которое защищало жизненно важные органы от травм. Теория боковых ударов была впервые предложена Sues в 1978 году и расширена Ken Carpenter в 1997 году . [25]
В 2012 году исследование показало, что черепные патологии у образца P. wyomingensis , вероятно, были вызваны агонистическим поведением . Было также высказано предположение, что аналогичные повреждения у других образцов пахицефалозавров (ранее объяснявшиеся как тафономические артефакты и абсорбция костей) могли быть вызваны таким поведением. [42] Петерсон и др. (2013) изучали черепные патологии среди Pachycephalosauridae и обнаружили, что 22% всех исследованных куполов имели поражения, соответствующие остеомиелиту , инфекции кости, возникающей в результате проникающей травмы или травмы ткани, покрывающей череп, которая приводит к инфекции костной ткани. Этот высокий уровень патологии дает больше поддержки гипотезе о том, что купола пахицефалозаврид использовались во внутривидовых боях. [43] У образца Pachycephalosaurus wyomingensis BMR P2001.4.5 было обнаружено 23 повреждения в лобной кости, а у образца P. wyomingensis DMNS 469 — 5 повреждений. Частота травм была сопоставима среди разных родов семейства пахицефалозаврид , несмотря на то, что эти роды различаются по размеру и архитектуре куполов, а также на то, что они существовали в разные геологические периоды. [43] Эти результаты резко контрастировали с результатами анализа относительно плоскоголовых пахицефалозаврид, у которых патологии не наблюдалось. Это подтверждает гипотезу о том, что эти особи представляют собой либо самок, либо молодых особей, [44] где внутривидовое боевое поведение не ожидается.
Гистологическое исследование показывает, что купола пахицефалозаврид состоят из уникальной формы фиброламеллярной кости [45] , которая содержит фибробласты , которые играют важную роль в заживлении ран и способны быстро откладывать кость во время ремоделирования. [46] Петерсон и др. (2013) пришли к выводу, что в совокупности частота распределения повреждений и костная структура лобно-теменных куполов убедительно подтверждают гипотезу о том, что пахицефалозаврид использовали свои уникальные черепные структуры для агонистического поведения. [43] Сравнение КТ-сканов черепов Stegoceras validum , Prenocephale prenes и нескольких парнокопытных, ударяющих головой, также подтвердило, что пахицефалозаврид были хорошо оснащены для ударов головой. [47] Микро-КТ-сканы образца пахицефалозаврид, идентифицированного как cf. Foraminacephale brevis также подтверждают, что пахицефалозаврид, вероятно, участвовал в боях головами. [48]
Ученые пока не знают, чем питались эти динозавры. Имея очень маленькие, ребристые зубы, они не могли жевать жесткие, волокнистые растения, такие как цветущие кустарники , так же эффективно, как другие динозавры того же периода. Предполагается, что пахицефалозавры питались смешанной диетой из листьев , семян и фруктов . [49] Острые, зазубренные зубы были бы очень эффективны для измельчения растений. [50] [51] Также в какой-то степени предполагалось, что он мог включать в свой рацион мясо. Наиболее полная ископаемая челюсть показывает, что у него были зазубренные лезвиеобразные передние зубы, напоминающие зубы плотоядных теропод. [52]
Почти все окаменелости пахицефалозавров были обнаружены в формациях Лэнс и Хелл-Крик на северо-западе США. [10] Пахицефалозавры , возможно, сосуществовали вместе с другими видами пахицефалозавров из родов Sphaerotholus , а также Dracorex и Stygimoloch , хотя эти два последних рода могут представлять собой разные стадии роста самого пахицефалозавра . [38] Другие динозавры, которые разделяли его время и место, включают Thescelosaurus , гадрозаврид Edmontosaurus и возможный вид Parasaurolophus , цератопсов, таких как Triceratops , Torosaurus , Nedoceratops , Tatankaceratops и Leptoceratops , анкилозаврид Ankylosaurus , нодозаврид Denversaurus и Edmontonia , а также тероподов Acheroraptor , Dakotaraptor , Ornithomimus , Struthiomimus , Anzu , Leptorhynchos , Pectinodon , Paronychodon , Richardoestesia и Tyrannosaurus . [53]