От раскопок до диссертации: как рождается научное знание о динозаврах

Скелет тираннозавра в музейном зале выглядит как готовый факт: вот кости, вот табличка, вот возраст — шестьдесят семь миллионов лет. Но между обломком, торчащим из размытого склона где-нибудь в Монтане или в Кемеровской области, и этой аккуратной табличкой лежит цепочка из сотен решений, измерений и споров. Обычно она растягивается на срок от трёх до пятнадцати лет.

И почти всегда эта цепочка заканчивается текстом. Полевой дневник превращается в описание, описание — в статью, статья — в раздел квалификационной работы. Для студента это курсовая, для аспиранта — необходимость написать главу диссертации так, чтобы она выдержала и научную критику коллег, и формальные требования ВАК. Пока находка не описана и не опубликована, для науки её попросту не существует: есть красивая кость в ящике, но нет знания.

«Динозавр» — это не кость, а текст

Самое неочевидное для тех, кто смотрит на палеонтологию со стороны: наука о динозаврах существует не в раскопках, а в публикациях. Открытие динозавров как явления началось не с находки костей — их находили и раньше, принимая за останки великанов или слонов Ганнибала, — а с момента, когда Ричард Оуэн в 1842 году свёл разрозненные описания в одну группу и дал ей имя. Именно текст сделал динозавров динозаврами.

С тех пор правила ужесточились, но логика осталась прежней. Находка становится частью научной картины мира только после того, как она:

• получила инвентарный номер и легла на постоянное хранение в открытую для коллег коллекцию;
• была описана в терминах, которые другой специалист поймёт однозначно;
• привязана к конкретному слою с известным возрастом;
• сопоставлена с уже известными формами;
• прошла независимое рецензирование и опубликована.

Пропустите любой пункт — и получится не открытие, а анекдот. Именно поэтому научная работа палеонтолога устроена так формально: формальность здесь не бюрократия, а способ сделать результат проверяемым через тридцать лет другим человеком.

Шаг 1. Поле: как вообще находят динозавров

Вопреки распространённому образу, никто не выезжает «копать динозавров» наугад. Сначала геологическая карта: нужны обнажения континентальных отложений мезозоя — речные пески, пойменные глины, озёрные осадки. Морские слои того же возраста дадут аммонитов и ихтиозавров, но не наземных ящеров.

Дальше — пеший маршрут вдоль обнажения, часто по десять–пятнадцать километров в день, глазами вниз. Ищут не скелет, а «выход»: осколки кости, вымытые дождём из склона. По ним поднимаются вверх до слоя, из которого они сыпятся. Подробнее о том, как ведутся поиски динозавров в разных регионах мира, стоит почитать отдельно — методика заметно отличается в пустыне Гоби и в подмосковном карьере.

Когда точка найдена, начинается то, что снаружи выглядит скучно:

• Разметка. Площадь раскопок разбивают на квадраты, каждая кость получает координаты и номер ещё в породе.
• Документация. Фотограмметрия, зарисовки, описание вмещающей породы, замер ориентировки костей — потом по этим данным восстановят, как тушу несло течением.
• Отбор проб. Образцы породы на пыльцу, микрофоссилии и геохимию — часто они дают больше, чем сама кость.
• Упаковка. Кость с частью породы обматывают влажной бумагой и заливают гипсовым «коконом». В таком виде монолит может весить полтонны и ехать до института несколько недель.

Полевой сезон длится два-три месяца в году. Всё остальное время палеонтолог — не человек с кисточкой на солнце, а человек за микроскопом, за компьютером и за текстом.

Шаг 2. Почему до нас доходит так мало

Прежде чем описывать находку, нужно понять, во что она превратилась за десятки миллионов лет. Этим занимается тафономия — раздел палеонтологии о том, что происходит с останками между гибелью животного и попаданием в руки исследователя.

Цепочка условий жёсткая. Труп должен быть быстро засыпан осадком — иначе его растащат падальщики и разрушит выветривание. Грунтовые воды должны нести подходящие минералы, чтобы поры кости заполнились, а не растворились. Слой должен пролежать десятки миллионов лет, не попав в зону размыва, не сминаясь горообразованием и не уходя на переплавку. И, наконец, он должен обнажиться именно в наше время и именно там, где по нему пройдёт человек, способный отличить кость от гальки.

Из-за этого выборка, с которой работает наука, чудовищно смещена. Крупные кости сохраняются лучше мелких, плотные — лучше пористых, животные пойм и берегов — лучше горных. Отдельная удача — кладбище динозавров, где в одном месте оказались десятки особей: такие точки дают возрастные ряды и позволяют говорить о популяции, а не об отдельном экземпляре. Как именно устроены окаменелости динозавров на уровне минералов, определяет и то, какие методы к ним применимы.

Для научного текста это значит одну важную вещь: любое утверждение о динозаврах обязано учитывать неполноту материала. Фраза «этот вид жил только в Северной Америке» почти всегда означает «пока найден только там».

Шаг 3. Препараторская: месяцы работы иглой

Монолит привозят в институт и вскрывают. Дальше начинается самая недооценённая профессия в палеонтологии — препаратор. Его задача: освободить кость от породы, не потеряв ни миллиметра поверхности, на которой могут быть следы мышц, сосудов, укусов и патологий.

Инструменты — пневматический скрайбер, тонкие иглы, микроскоп, иногда слабые кислоты, если порода карбонатная, а кость — нет. Хрупкие участки на ходу пропитывают консервантом. Всё это фиксируется: чем пропитано, чем склеено, что реконструировано гипсом. Через двадцать лет коллега, взявший образец на анализ, должен точно знать, где кость, а где клей, — иначе изотопные данные окажутся мусором.

Именно на этом этапе рождается большинство «неожиданных» открытий. Патологические сращения позвонков, следы зубов на рёбрах, эмбрион внутри яйца — всё это сначала видит препаратор, а не автор будущей статьи.

Шаг 4. Чем сегодня «просвечивают» кость

Палеонтология последних двадцати лет — это уже не только линейка и штангенциркуль. Набор методов, из которых собирается раздел «Материал и методы» любой серьёзной работы:

• Компьютерная томография. Позволяет заглянуть внутрь черепа, не вскрывая его: реконструировать полость мозга, внутреннее ухо, воздушные пазухи. Отсюда выводы о слухе, обонянии и чувстве равновесия.
• Костная гистология. Тонкий шлиф кости под поляризованным светом показывает линии остановки роста — фактически годовые кольца. По ним определяют возраст особи и темп роста вида.
• Изотопный анализ. Соотношения изотопов кислорода и углерода в эмали зубов говорят о температуре среды, рационе и даже сезонных миграциях.
• Биомеханика и метод конечных элементов. Цифровую модель черепа нагружают, как деталь в инженерном расчёте, и смотрят, где возникают напряжения. Так оценивают силу укуса и способ добычи пищи.
• Меланосомы. Микроскопические структуры в отпечатках перьев, по форме которых восстанавливают окраску — рыжие полосы на хвосте синозавроптерикса получены именно так.

А вот чего в этом списке нет — так это генетики. Вопрос о том, реальна ли ДНК динозавра, задают на каждой публичной лекции, и честный ответ звучит скучно: молекула ДНК распадается за сотни тысяч лет, а не за десятки миллионов. Отдельные белки и фрагменты коллагена находят и оспаривают до сих пор, но восстановление генома по этим остаткам сегодня невозможно.

Шаг 5. Возраст: откуда берутся цифры

«Шестьдесят семь миллионов лет» на музейной табличке — не оценка на глаз. Возраст находке даёт не кость, а слой, в котором она лежала.

Работает это в два хода. Сначала относительная датировка: последовательность слоёв и характерные ископаемые-индикаторы — пыльца, микрофауна, аммониты — позволяют сказать, какой слой старше. Затем абсолютная: если рядом есть прослой вулканического пепла, циркон из него датируют уран-свинцовым методом с точностью до сотен тысяч лет. Именно так уточняли границу мела и палеогена.

Отсюда и требование, которое режет глаз новичкам: в научной работе нельзя написать «найден в меловых отложениях». Нужно указать свиту, разрез, горизонт и обоснование возраста. Тот же меловой период длился семьдесят девять миллионов лет — разница между его началом и концом больше, чем между концом мела и появлением человека.

Шаг 6. Новый вид: как его называют

Описание нового таксона — процедура, регулируемая Международным кодексом зоологической номенклатуры. Правила выглядят педантично, но каждое из них появилось после конкретного скандала.

• Голотип. Должен быть назначен один конкретный экземпляр с инвентарным номером, доступный для изучения другим специалистам. Частная коллекция не годится.
• Диагноз. Нужно перечислить признаки, которые отличают новый вид от всех известных. «Похож на аллозавра, но крупнее» — не диагноз.
• Имя. Латинизированное, уникальное, с указанием этимологии. Оно может быть в честь места, человека или особенности животного, но проверять уникальность — обязанность автора.
• Публикация. Только в издании, которое рассылается и архивируется. Пост в соцсети или диплом на полке названия не создают.
• Приоритет. Если выяснится, что этот же вид описали раньше под другим именем, действует старшее название. Так «бронтозавр» на сто лет уходил в синонимы апатозавра.

Описать новый вид может и студент. Но ровно по тем же правилам, что и профессор с сорокалетним стажем — кодекс не делает скидок на возраст автора.

Шаг 7. Текст: где всё это превращается в науку

Теперь у исследователя есть кости, измерения, томограммы, шлифы и датировки. И начинается этап, на котором ломается больше всего работ, — их надо изложить.

Каркас у палеонтологического текста жёсткий, и отступления от него рецензенты не любят. Ключевое правило — разделять факт и интерпретацию. В разделе «Результаты» пишут: бедренная кость длиной 118 см, шесть линий остановки роста, срастание двух хвостовых позвонков. В «Обсуждении»: следовательно, особь была не моложе шести лет, а сращение — след зажившей травмы.

Смешение этих двух режимов — самая частая претензия к начинающим авторам. Второе по частоте замечание — работа с чужими гипотезами. Скажем, любая глава о вымирании обязана честно разобрать конкурирующие теории вымирания динозавров, а не выбрать удобную и промолчать про остальные. Наука проверяется не тем, насколько красиво вы защитили свою версию, а тем, насколько добросовестно изложили чужие.

Отдельная сложность аспирантской работы — стыковка научной логики с формальными требованиями: соответствие выводов заявленным задачам, положения, выносимые на защиту, оформление ссылок по ГОСТ, объём и структура. Каждый пункт разумен по отдельности, но вместе они превращают написание главы в самостоятельный проект на несколько месяцев.

Сколько времени занимает каждый этап

Сложите — и станет понятно, почему между находкой и табличкой в музее проходят годы. И почему учёные так болезненно реагируют на новости в духе «палеонтологи нашли нового динозавра»: к моменту публикации кости лежат в фондах уже лет пять.

Пять ошибок, которые видно с первой страницы

1. Вывод шире данных. По одной кости написано про образ жизни всего вида. Рецензент вычеркнет первым.
2. Нет привязки к слою. Без стратиграфии находка — просто красивый предмет, датировать её нечем.
3. Ссылки на популярные источники. Документальный фильм и сайт-компиляция не являются источником; нужна первичная публикация.
4. Игнорирование конкурирующих версий. Если в литературе есть три объяснения, а разобрано одно — работа выглядит недобросовестной, даже если выбранное объяснение верное.
5. Выводы, не отвечающие задачам. Во введении заявлено пять задач, в выводах — три тезиса про другое. Формальная, но фатальная ошибка на защите.

Как войти в профессию в России

Путь довольно узкий, но он существует и не требует переезда за океан.

• База. Биологический или геологический факультет. Первый даёт сравнительную анатомию и эволюционную биологию, второй — стратиграфию и понимание того, как читать разрез. Идеально — добрать недостающее самостоятельно.
• Практика с первого курса. Волонтёрство в фондах, помощь препараторам, участие в экспедициях. Без полевого и лабораторного опыта в аспирантуру берут неохотно.
• Музеи и институты. Ядро российской палеонтологии — Палеонтологический институт РАН и его музей. Сходить туда стоит и просто как посетителю: Палеонтологический музей в Москве — один из крупнейших в мире по площади экспозиции.
• Английский. Не опционально. Основная литература и все ключевые журналы — англоязычные.
• Реалистичные ожидания. О том, что представляет собой профессия палеонтолога в повседневности, лучше узнать заранее: это работа с фондами, грантовыми заявками и текстами, а не бесконечная экспедиция.

Частые вопросы

Сколько новых видов динозавров описывают за год?

В последние годы — порядка сорока–пятидесяти. Это исторический максимум: рост дали новые регионы работ, прежде всего Китай, Аргентина и Монголия, а также пересмотр старых музейных коллекций. Часть описанных видов впоследствии признаётся синонимами уже известных.

Можно ли найти динозавра, не будучи учёным?

Да, значительная доля находок сделана любителями, фермерами и школьниками. Но дальше находку обязательно передают специалистам: выкопанная самостоятельно кость почти всегда теряет научную ценность, потому что вместе с ней теряется информация о слое, положении и окружении.

Зачем описывать вид, если он похож на уже известный?

Потому что различия между близкими формами и есть материал для эволюционных выводов. Именно накопление подробных описаний позволяет строить филогенетические деревья и понимать, как одна группа переходила в другую.

Правда ли, что многие «динозавры» из учебников оказались ошибкой?

Не ошибкой, а промежуточным этапом. Реконструкции пересматриваются постоянно: тероподы обзавелись перьями, хвосты завроподов подняли над землёй, окраска у части видов из фантазии превратилась в измеряемый параметр. Это не провал науки, а её нормальный режим работы.

Главное

Путь от кости в породе до строки в научной литературе длинный и почти целиком состоит из непубличной работы: маршруты по обнажениям, месяцы препарирования, сотни измерений и, наконец, текст, который будут разбирать по абзацам незнакомые вам рецензенты.

Зато результат этой процедуры устойчив. Описанный по правилам вид останется в науке и через сто лет — его смогут перепроверить, переопределить, переместить на другую ветвь эволюционного дерева, но исходные данные никуда не денутся. В этом и смысл всей формальности: превратить частную удачу одного человека в общее знание, которым можно пользоваться.

Источники

Материал подготовлен по учебной и справочной литературе по палеонтологии позвоночных, публикациям в рецензируемых журналах и действующим нормативным документам.

Книги и справочные издания

• Weishampel D. B., Dodson P., Osmólska H. (ред.). The Dinosauria. 2-е издание. University of California Press, 2004
• Benton M. J. Vertebrate Palaeontology. 4-е издание. Wiley-Blackwell, 2014
• Fastovsky D. E., Weishampel D. B. The Evolution and Extinction of the Dinosaurs. Cambridge University Press, 2005
• Chinsamy-Turan A. The Microstructure of Dinosaur Bone. Johns Hopkins University Press, 2005
• Padian K., Lamm E.-T. (ред.). Bone Histology of Fossil Tetrapods. University of California Press, 2013
• Martin R. E. Taphonomy: A Process Approach. Cambridge University Press, 1999
• Еськов К. Ю. История Земли и жизни на ней

Научные статьи

• Alvarez L. W., Alvarez W., Asaro F., Michel H. V. Extraterrestrial cause for the Cretaceous–Tertiary extinction. Science, 1980
• Renne P. R. и др. Time scales of critical events around the Cretaceous–Paleogene boundary. Science, 2013
• Behrensmeyer A. K., Kidwell S. M., Gastaldo R. A. Taphonomy and paleobiology. Paleobiology, 2000
• Zhang F. и др. Fossilized melanosomes and the colour of Cretaceous dinosaurs and birds. Nature, 2010
• Rayfield E. J. Finite element analysis and understanding the biomechanics and evolution of living and fossil organisms. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 2007
• Witmer L. M., Ridgely R. C. Исследования эндокраниальной анатомии тероподов по данным компьютерной томографии. The Anatomical Record, 2008–2009