В 2009 году на стройке под Нирштайном после взрыва породы нашли разбросанные фрагменты окаменелостей. Палеонтологи начали собирать пазл. У одного из них десять лет спустя получилось. Оказалось, что это не кусок очередного ихтиозавра, а редкий фрагмент со странной формой края.

На первый взгляд — просто анатомическая особенность.

Дальше включились методы: сканирование, томография, моделирование потоков. Кости прогнали через микротомограф, мягкие ткани рассмотрели под электронным микроскопом, а форму виртуально протестировали в CFD-софте.

Учёные смотрели под разными углами.

Но чем дальше смотрели, тем больше вопросов возникало.

Метровый плавник принадлежит Temnodontosaurus trigonodon — одному из крупнейших хищников раннеюрских морей.

В окаменелости SSN8DOR11 сохранились не только кости, но и мягкие ткани: участки кожи, пигментные клетки, отпечатки дермального слоя.

Поначалу можно подумать: ну да, плавник с зазубринами, и что теперь? Может, для красоты, может, травма, может, причуды окаменения.

Но нет.

Что делает его особенным?

Во-первых, у большинства известных ихтиозавров контуры плавников, как правило, гладкие. Наличие зазубрин интересно уже само по себе.

Во-вторых, внутри зазубрин есть хрящевые укрепления, по структуре напоминающие крошечные острые шипы. Исследователи назвали их хондродермы (от греч. chondros — хрящ, derma — кожа).

В-третьих, вся поверхность плавника покрыта регулярным орнаментом —поперечными бороздами, идущими от переднего края к заднему. Это можно было бы принять за следы травмы, разложения или деформации, но они идут строго параллельно, с равными промежутками и постоянной глубиной. То есть это функциональная текстура, встроенная в анатомию.

В мягких тканях учёные обнаружили остатки пигментных клеток — меланофоров с меланосомами, почти как у современных амфибий и рептилий. По их расположению и форме сделали предположение: окраска, скорее всего, была тёмной, возможно, для маскировки или терморегуляции.

На самом конце плавника кости отсутствуют вовсе, там только хрящи и соединительная ткань. Вероятно, этот участок был подвижным, гнулся по направлению потока и работал как винглет — уменьшал завихрения и повышал гидродинамическую эффективность.

Глушитель юрского периода

Чтобы понять, как всё это было устроено, учёные взяли форму плавника, создали её виртуальную копию и прогнали через CFD (Computational Fluid Dynamics), численное моделирование поведения жидкости (в этом случае — воды) при обтекании объекта.

Профиль плавника был построен на основе поперечного сечения плавника малого полосатика (Balaenoptera acutorostrata).

Были созданы несколько моделей: с зазубринами и без, с текстурами и без. Углы атаки варьировались от 0 до 20 градусов, скорость потока установили около 1,5 м/с — как у быстроходных ихтиозавров в крейсерском режиме.

Для симуляций использовали OpenFOAM, одну из платформ для вычислительной гидродинамики. Поскольку прямое моделирование звука при столь малых числах Маха (отношение скорости к скорости звука) невозможно, использовали гибридную схему: турбулентный поток считался по методу больших вихрей, а звуковое излучение рассчитывалось через акустическую аналогию Керла — формулу, позволяющую оценить акустическое воздействие от взаимодействия с твёрдой поверхностью. В виртуальном пространстве расставили «микрофоны» на дистанции 50 метров от модели и записали спектры давления.

Что в результате

Во-первых, зазубрины снижают уровень шума (особенно на частотах ниже 200 герц, наиболее значимых для подводной слышимости). Эффект особенно выражен при углах атаки 0–5 градусов, то есть когда животное скользило через воду, не совершая резких манёвров. Уменьшение достигало 1–3 дБ — немного, но при большом расстоянии и хорошей чувствительности рецепторов у потенциальной добычи — весьма ощутимо.

Во-вторых, текстура кожи — те самые борозды — в сочетании с зазубринами ещё сильнее гасили гидродинамические шумы, особенно в диапазоне до 70 Гц, где работают чувствительные сенсоры у многих морских животных, включая головоногих.

В-третьих, и это важно: вся эта тишина не мешала аэродинамике. Плавник не терял подъёмной силы и не создавал дополнительного сопротивления. Он работал как стабильное гидродинамическое крыло.

Одновременно и руль, и стабилизатор, и глушитель.

Хондродермы: хрящ, но не совсем

Кромку плавника укрепляли необычные структуры — кальцифицированные хрящи, по строению напоминающие настоящие хондроциты. Но, в отличие от обычного хряща, они располагались не внутри тела, а прямо в коже.

Чтобы объяснить, с чем они столкнулись, авторы исследования ввели новый термин — хондродермы. Их изучили с помощью сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, микротомографии, инфракрасной спектроскопии и масс-спектрометрии.

По сути, это не костные, а хрящевые остеодермы: они усиливают край, не утяжеляя его. Такие элементы сочетают гибкость и прочность — хватало, чтобы удерживать форму, но не мешать движению. Это особенно важно для работы зазубренной кромки: без поддержки мягкая ткань просто хлюпала бы в потоке и генерировала шум.

С хондродермами всё иначе.

Получается, что у каждой зубчатой выемки есть свой каркас. То есть хондродермы не дают зазубринам колыхаться хаотично и провоцировать лишнюю турбулентность. При этом, поскольку это хрящ, вся структура остаётся чуть эластичной — и может амортизировать на скорости, а не ломаться.

Такие хондродермы не известны ни у кого: ни у рыб, ни у амфибий, ни у современных рептилий. Это уникальная адаптация, зафиксированная пока что только у темнодонтозавра. Ни прямых аналогов, ни чёткого эволюционного объяснения пока нет, лишь первые попытки понять, как именно эта структура помогала охотиться.

Кто такие темнодонтозавры

Род Temnodontosaurus относится к крупным ихтиозаврам. Они появились в начале юрского периода, около 200 млн лет назад, и на фоне своих собратьев выделялись сразу несколькими вещами. Во-первых, это действительно гиганты: длина тела достигала 10 метров, а иногда и больше. Во-вторых, у них была короткая морда с удлинёнными массивными челюстями и острыми зубами.

В-третьих, если бы в юрском море проводили конкурс на самый внушительный взгляд, то его бы выиграл темнодонтозавр.

У него были огромные, до 30 см в диаметре, глаза со склеротикальными кольцами.

Темнодонтозавры жили в эпоху, когда океаны были тёплыми, уровень кислорода высоким, а конкуренция — крайне жестокой. Они делили экологическую нишу с другими хищными ихтиозаврами, но выделялись благодаря скорости, манёвренности и, как теперь выясняется, — стратегии малошумного охотника.

Смена парадигмы: от лобовой атаки к бесшумной охоте

Раньше темнодонтозавров представляли себе как мощных, быстрых и прямолинейных охотников. Сложившийся образ: огромный морской ящер с зубастой пастью, несущийся за добычей по открытому пространству, полагаясь на силу, скорость и зрение.

Но новая находка заставила пересмотреть это представление.

Темнодонтозавр, судя по всему, не гнался за добычей, а подкрадывался. Гибкий кончик плавника — чтобы сгладить поток. Хондродермы — чтобы не было гула. Микрорёбра кожи — чтобы не создавать помех. Большие глаза — чтобы лучше дальше видеть и раньше уйти в silent mode.

Переходя со стремительного галса на планирующий проход, темнодонтозавр буквально гасил звуковой след. Он плыл не быстро, а бесшумно, именно тогда, когда эффект неожиданности был максимален. Кальмары, рыбы и некоторые хищники читали воду боковой линией и механорецепторами: малейший «бульк!» и добыча могла увернуться. Темнодонтозавр лишал её этой опоры. Будущий обед слышал только ровное шуршание воды — почти тишину — пока из темноты не возникала гигантская тень.

Так один отколотый пласт оказался ключом к пониманию: пока другие морские рептилии рубились в лоб, этот сделал ставку на тишину и внезапность.