Исследователи из Тель-Авивского университета обнаружили, что некоторые виды оперенных динозавров сначала умели летать, но потом утратили эту способность. Такую эволюцию прошли и некоторые птицы, например, страусы.
Anchiornis huxleyi. Реконструкция
Динозавры Anchiornis huxleyi относятся к группе Pennaraptora. Это — линия оперенных динозавров, которая, как считается, развила перья именно для полета около 175 миллионов лет назад. Это предки современных птиц, единственная линия динозавров, пережившая массовое вымирание.
Команда ученых под руководством доктора Йосефа Кията из Тель-Авивского университета изучила девять ископаемых остатков динозавров из Восточного Китая, принадлежавших к виду Anchiornis. Это небольшие динозавры размером с голубя.
Окаменелости Anchiornis возрастом 160 миллионов лет сохранили не только структуру перьев, но и их окраску — белую с черными концами. Именно рисунок перьев позволил сделать неожиданное открытие. До сих пор ученые были уверены, что Anchiornis — летающие динозавры, но оказалось, что это не так. Работа опубликована в журнале Communication Biology.
Окраска перья и полет динозавров
Доктор Кият, орнитолог, специализирующийся на изучении перьев, применил к древним находкам методы анализа современных птиц. Перья растут две-три недели, затем отмирают и со временем заменяются новыми в процессе линьки. У летающих птиц линька происходит упорядоченно, симметрично на обоих крыльях и постепенно, что позволяет сохранять способность к полету. У нелетающих птиц, таких как страусы и пингвины, процесс линьки неупорядочен.
Благодаря сохранившейся окраске ученые смогли различить новые перья, которые еще не завершили рост — их черные пятна еще не сформировались. Анализ показал, что линька у этих динозавров была неупорядоченной, что указывает на отсутствие способности к полету.
«Линька перьев кажется небольшой технической деталью, но при изучении окаменелостей она может изменить все наши представления о происхождении полета», — отмечает доктор Кият.
Открытие показывает, что эволюция полета у динозавров и птиц была гораздо сложнее, чем считалось ранее. Некоторые виды могли развить базовые летные способности, а затем утратить их при изменении условий среды. Вид Anchiornis теперь пополнил список оперенных, но нелетающих динозавров.
Ремейк моего исторически первого поста на Капибаре. Первого после "Тест - Тест" и прочих несодержательных. К сожалению, многие из нас потеряли свои первые посты в багах альфа-теста, однако жертвы должны были быть принесены.
Таксономия - увлекательная наука, изучающая родственные связи между различными живыми существами. Именно благодаря ей мы можем с полным основанием утверждать, что птицы являются динозаврами, несмотря на продолжающиеся дискуссии в некоторых онлайн-сообществах. Давайте же разберемся, почему птицы - это действительно динозавры, и как мы сами, по сути, являемся всего лишь глорифицированными двоякодышащими рыбами.
Термин "таксономия" обычно используется в качестве сокращения для линнеевской систематики, названной в честь великого шведского естествоиспытателя Карла Линнея и его эпохального труда "Systema Naturae", вышедшего в 1735 году. Основная идея Линнея заключалась в разделении всего многообразия природы на небольшие группы. Примечательно, что изначально он включал в свою систему даже минералы, но современные биологи постепенно отошли от этой практики, сосредоточившись на живых организмах. Тем не менее, многие элементы линнеевской таксономии, такие как бинарная номенклатура с родовыми и видовыми названиями (например, Velociraptor mongolensis, где Velociraptor - род, а mongolensis - видовой эпитет), используются и по сей день, создавая основу для работы современных систематиков.
Velociraptor mongolensis
Начнем с самого масштабного уровня - доменов, которые можно считать своего рода "супер-царствами". Бактерии и археи представляют собой отдельные домены одноклеточных организмов, в то время как все остальные знакомые нам живые существа, включая животных, растения и грибы, относятся к домену эукариот. Эти крупнейшие группы выделяются на основании фундаментальных различий в строении клеток. К примеру, отличительной чертой эукариот является наличие митохондрий - клеточных органелл, которые, согласно теории симбиогенеза, произошли от некогда независимых бактерий, поселившихся внутри других клеток в далеком прошлом.
Спускаясь на следующий уровень иерархии, мы приходим к царствам - скажем, царству животных, которое объединяет всех представителей животного мира, но исключает растения и грибы. При этом важно понимать, что, несмотря на все их разнообразие, животные остаются эукариотами и принадлежат к родительскому домену Eukaryota.
Продолжая двигаться вглубь систематики, мы можем обратить внимание на тип хордовых (Chordata) - группу, включающую в себя не только привычных нам позвоночных животных, но и их ближайших родственников, таких как оболочники и ланцетники. Хотя внешне эти существа могут показаться весьма далекими от позвоночных, их объединяет наличие четырех ключевых признаков, по крайней мере, на определенных стадиях жизненного цикла. Во-первых, это жаберные щели - отверстия в глотке, хорошо заметные у рыб и некоторых примитивных позвоночных вроде миног. Во-вторых, хорда - упругий стержень, обеспечивающий опору для тела и расположенный над кишечной трубкой. В-третьих, полая нервная трубка, представляющая собой зачаток центральной нервной системы. И наконец, в-четвертых - постанальный хвост, то есть хвостовой отдел тела, расположенный позади анального отверстия. Именно поэтому, кстати, рыбы испражняются не самым кончиком хвоста, в отличие от многих насекомых и других беспозвоночных.
Важно отметить, что хордовые не обязательно сохраняют все эти признаки во взрослом состоянии. Так, у оболочников они проявляются только на личиночной стадии, после чего во многом утрачиваются, когда взрослые особи переходят к сидячему образу жизни и питанию путем фильтрации. Даже у высших позвоночных, таких как четвероногие (наземные позвоночные), хвост может редуцироваться в ходе эволюции. Мы, люди, и лягушки - хорошие тому примеры. Однако у эмбрионов и зародышей этих животных по-прежнему закладываются все ключевые хордовые структуры, указывая на их эволюционное происхождение.
Дальнейшее подразделение хордовых приводит нас к классам - скажем, к рептилиям, которых объединяет присутствие рогового покрова, сбрасываемого при линьке. У змей и ящериц этот процесс может быть довольно заметным, когда сразу отторгаются крупные фрагменты или даже целиком вся "рубашка" из ороговевшей кожи. А вот крокодилы и черепахи теряют роговые чешуи более равномерно и постепенно, по одной. Другой общей чертой рептилий является выделение в качестве конечного продукта азотистого обмена мочевой кислоты, а не мочевины. Связано это с необходимостью экономить воду в наземных условиях - не зря белые составляющие помета рептилий и птиц представляют собой как раз кристаллы мочевой кислоты.
И вот тут мы подходим к главной теме нашего разговора - птицам. Да-да, птицы определенно относятся к рептилиям, поскольку полностью соответствуют ключевым признакам данного класса. Их перья, состоящие из того же белка бета-кератина, что и чешуи рептилий, регулярно сменяются в процессе линьки. Продуктом азотистого обмена у птиц также служит мочевая кислота. Единственное существенное эволюционное новшество птиц по сравнению с другими рептилиями - это некоторые особенности строения черепа, но они носят скорее количественный, нежели качественный характер.
Итак, птицы - это рептилии. Но какие именно рептилии? Конечно же, динозавры! В пользу этого говорит множество признаков: от перфорированного вертлужного отверстия в тазовом поясе (уникальная особенность, свойственная как птицам, так и динозаврам) до таких деталей скелета, как вилочка (сросшиеся ключицы) и полые кости. При построении филогенетических схем родства между организмами ученые как раз и опираются на такие общие признаки, указывающие на происхождение от единого предка.
Возьмем, к примеру, ящериц. Для них характерен целый ряд уникальных особенностей: сбрасывание кожи крупными фрагментами или цельной "рубашкой", черепицеобразное наползание роговых чешуй (в отличие от обычного расположения у крокодилов), наличие небольшого отверстия в плечевой кости. Каждый из этих признаков по отдельности может встречаться и у других групп рептилий или даже у более далеких родственников. Но их уникальное сочетание однозначно указывает на то, что все ящерицы унаследовали данные черты от общего предкового вида и потому состоят в близком родстве.
Змий-танкист
Аналогичным образом на основании набора признаков можно выстраивать филогенетические деревья для самых неожиданных групп объектов. В качестве забавного примера давайте рассмотрим различные виды лепешек! Для 25 разновидностей этой выпечки, от мексиканских тортилий до индийских чапати, был составлен список ключевых параметров, учитывающий особенности ингредиентов, способа приготовления и конечных свойств продукта. Загрузив эти данные в специальную компьютерную программу для филогенетического анализа, можно получить наглядные эволюционные древа, отражающие родственные связи между лепешками. Конечно, в отличие от живых организмов, лепешки не эволюционируют и не наследуют свои признаки, но данный мысленный эксперимент прекрасно иллюстрирует саму суть работы современных систематиков.
Важно понимать, что реальные филогенетические деревья, построенные для живых существ, всегда содержат некоторую долю неопределенности. Любое из них представляет собой не конечную истину в последней инстанции, а научную гипотезу, основанную на анализе доступных признаков. Добавление новых данных или изменение акцентов при выборе ключевых особенностей организмов способно привести к перестройке дерева. Более того, зачастую ученым приходится работать не с самими организмами, а лишь с их окаменелыми фрагментами, что вносит дополнительные сложности в анализ. К счастью, постепенно развиваются методы тонкого статистического анализа, позволяющие находить наиболее обоснованные и устойчивые варианты филогенетических гипотез.
Отдельного упоминания заслуживает проблема биологической концепции вида. На первый взгляд может показаться, что палеонтологам в этом отношении живется намного проще, чем специалистам по современной флоре и фауне. В самом деле, если между двумя ископаемыми популяциями пролегают миллионы лет, то решение об их видовой самостоятельности напрашивается само собой. Однако в случае с рецентными организмами граница между видами зачастую оказывается весьма размытой, особенно когда мы имеем дело с близкородственными формами, способными давать плодовитое гибридное потомство. Великолепный пример таких генетически близких, но фенотипически контрастных групп - это славки, небольшие певчие птицы. Выраженные вариации окраски оперения в пределах данного комплекса видов определяются буквально несколькими генами. И хотя внешне эти птицы выглядят по-разному, они свободно скрещиваются между собой, производя потомков с промежуточными признаками. Так кого же из них считать самостоятельными видами? Однозначного ответа современная биология дать не может.
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Таким образом, организмы не делятся на виды раз и навсегда данным от природы способом. Это люди проводят между ними границы, руководствуясь теми или иными соображениями. Поэтому любая классификация живого носит во многом условный характер и меняется со временем по мере развития науки. Яркий пример - судьба таксона Troodon, знаменитого динозавра, воспетого в популярных книгах и мультфильмах. Увы, на поверку оказалось, что род этот изначально описан исключительно по зубам, которые сами по себе мало что говорят о своих обладателях. И теперь палеонтологи предпочитают использовать название Stenonychosaurus для ящеротазовых динозавров данной группы, поскольку этот таксон, в отличие от проблематичного Troodon, основан на диагностичном костном материале.
Реконструкция общего вида скелета Stenonychosaurus
Или вот еще один любопытный пример - знаменитый ужасный волк (Canis dirus), истребленный людьми в конце последнего ледникового периода. Традиционно этого гигантского хищника принято считать близким родственником серого волка из-за сходства в строении черепа и зубов.
Однако недавний генетический анализ показал, что ужасные волки представляют собой глубоко обособленную линию псовых, довольно рано отделившуюся от общего ствола данного семейства. Получается, перед нами яркий случай конвергентной эволюции, при которой неродственные организмы независимо приобретают сходные приспособительные черты.
Подобные открытия наглядно демонстрируют, сколь непростым и захватывающим делом является реконструкция филогенетических связей между организмами. Это постоянный вызов для ума, требующий кропотливой работы и готовности пересматривать, казалось бы, незыблемые представления. Но именно так и развивается наука - через поиск истины, через проверку смелых гипотез и их постепенное уточнение.
И давайте никогда не забывать: какими бы разными ни казались нам живые существа, населяющие Землю, все мы произошли от единого корня и потому связаны незримыми, но неразрывными узами родства. Царственные секвойи и причудливые орхидеи, грозные львы и трудолюбивые муравьи, стремительные стрижи и мудрые дельфины - все мы одна большая семья, плоды многовекового эволюционного древа, корни которого уходят в глубины древнейших океанов. И осознание этого всеобщего родства способно, как мне кажется, сделать наш мир немного добрее и человечнее.
Иронично, но изначальная функция пера была какой угодно, но не для полёта. Вспомните любое другое летающее позвоночное. Все они летают (-ли) на перепончатом крыле: рукокрылые, некоторые грызуны, рептилии. Иронично ещё и то, что пернатые птерозавры тоже летали на перепонке! Так что полёт с помощью перьев уникален для птиц. Как и само возникновение полёта у пернатых. Практически все летающие позвоночные, кроме, собственно, птиц, начали свой путь в небо с деревьев. Такая эволюция полёта называется с дерева вниз. Древесные предки рукокрылых или птерозавров прыгали с ветки на ветку для более успешной охоты или спасения от хищников. В следствие такого образа жизни было выгодно отращивать перепонку и накачивать передние лапы. У птерозавров удлинится мизинец, на который и натянется перепонка для крыла. У рукокрылых же удлинятся все пальцы, кроме первого, а перепонка расположится между ними. У летяг перепонка образуется между задним и передними конечностями, у ящериц — между рёбер, у древних рептилий — вообще на ногах. Перепонка — тред на все времена. А птицы? Птицы уникальны. Их полёт произошёл с земли вверх. Перо предназначалось для чего угодно, кроме полёта. Во-первых, это красиво! Ну и терморегуляция лишней не бывает. А маленьким хищным динозаврам, жившим в нижнем ярусе леса более 150 млн лет назад, очень нужно было далеко прыгать и быстро бегать. Длинные перья на передних конечностях, называемые сегодня маховыми, и длинные перья на хвосте, называемые сегодня рулевыми, вероятнее всего появились именно так: для быстрого бега и высоких прыжков. Через несколько миллионов лет эти перья уже будут служить для полёта. Стоит упомянуть, хотя я уже упомянул, само перо для птиц не уникально. Перьями обладали различные группы нептичьих динозавров: цератопсиды, различные тероподы, гетеродонтозавры, большие, маленькие. А ещё оперёнными были птерозавры. Но перо для полёта начали использовать именно птицы.
Для примера
Анхиорнис (лат. Anchiornis) считается одним из ближайших родственников птиц среди нептичьих динозавров. Это маленький и юркий динозавр. Передние конечности были ещё слишком короткими и тяжёлыми, чтобы использовать их для полёта. А вот ножки нашего героя будут интереснее. Насколько мы знаем, у анхиорниса оперёнными были и задние конечности. Но зачем? Для быстрого наземного животного, неспособного к полёту, перья на ногах лишь мешают. Тем более сами ноги выглядят так, будто предназначены для быстрого бега. Что за противоречия такие? Тут та же история, что часто бывает у птиц. Это красиво! То есть, вероятнее всего роскошные перья на ногах имели скорее демонстративную функцию, чем аэродинамическую.
Я очень часто вижу вопрос, чем отличается летающие динозавры (микрораптор, чанъюйраптор) от птиц. Я сначала кратко отвечал. И вот сейчас я всё-таки решил сделать пост, что именно понадобилось изменить в себе динозаврам, что бы взлететь. Немножко не то, но сойдёт.
Пройдёмся по строению птиц и их важным эволюционным шагам, приведших к полёту. В качество сравнительных животных возьмём родственную им группу, дейнонихозавров, которые были близки к полёту, а некоторые даже умели планировать.
Что бы понять, где искать отличия, нужно понять разницу образа жизни бегающих динозавров и летающих птиц... погодите... Вот и ответ! Так что самое важно для полёта? Конечно же крылья! И тут сразу же можно найти несколько существенных отличий между дейнонихозаврами и птицами. Самое важно - крепление лопатки. Ни один динозавр не мог поднять передние лапы над спиной. Просто потому что так крепилась лопатка. А если даже продвинутые в плане полёта микрораптор и чанъюйраптор не могли заводить за спину свои недокрылья, значит они были не способны к маховому полёту. Для птиц же это не проблема. Второе главное отличие - пальцы передних конечностей. У дейнонихозавров отчётливо прослеживаются фаланги пальцев по формуле 2-3-4 (первый палец - 2 фаланги, второй - 3, третий - 4). У птиц же чаще встречается формула 1-2-1. Пальцы птиц утратили свою хватательную функцию, а сама конечность сильно изменилась, что увеличило площадь крыла. Нет нужды хватать пальцами, значит нет нужды и в когтях. Ещё один важный момент, это то, что перья птиц растут не только на предплечьях, но и на фалангах! И тут мы переходим ко второму важному моменту.
Взмах крыльями современных птиц - то, на что не были способны динозавры и первоптицы.
Перо - идеальный внешний покров, когда нужно объединить водонепроницаемость, теплоизоляцию и взлётную подъёмную силу. Но динозавры же тоже были оперены! В чём отличие перьев птиц и анхиорниса, к примеру? А в сложности. Ведь у птиц не просто более сложная структура пера, но и сам перьевой покров намного прогрессивней, чем у дейнонихозавров. Самым важным элементом является асимметричное маховое опахало. Им уже оснастили себя некоторые планирующие динозавры, как тот же микрораптор Гуи, но это ещё было далеко от современных птиц по сложности. К тому же, как я сказал выше, важным шагом к полёту стало отращивание перьев на пальцах.
А - первостепенное маховое опахало, Б - второстепенное маховое опохало, В - рулевое веерообразное опахало, Г - пух.
Хвост.
Дейнонихозавры - это шустрое и бегающее надсемейство динозавров. Хвост является важным инструментом для поддержания равновесия и повышения манёвренности во время быстрого бега. Поэтому хвост динозавров - это длинный и толстый отросток, который невероятно эффективен во время бега и прыжка, но мешающий своим весом во время полёта. К тому же, хвост динозавра был малоподвижен из-за окостеневших хрящей. Это важное и интересное решение для облегчение хвоста. Ведь что бы поддерживать такую массу навесу и управлять ей, нужна огромная груда мышц. Закостеневшие хрящи упростили эту задачу, что позволило сократить мышечную массу, но ценной подвижности хвоста. Птицы срастили хвостовые позвонки в единую кость, пигостиль. Но одной костью особо не порулишь. Пришлось птицам и новые перья придумать, для руления в полёте. Так и появился лёгкий веерообразный хвост, состоящий из маленькой косточки, небольшого количества мышц и широкого и длинного оперения.
Микрораптор Гуи обладал длинным и узким хвостом с большим количеством хвостовых позвонков.
Лишённые "рук" птицы остались без важного хватательного инструмента. Нет теперь ни пальцев, ни когтей. Роль и "руки", и орудия убийства и расчленения пришлось взять на себя пасти. Только вот зубастая пасть с тяжёлыми челюстями и мышцами не подходила. Поэтому птицам пришлось уменьшить её и вырастить на ней роговое покрытие. Остались зубы, которые вечно во всё впивались. Когда ваш рот выполняет функцию когтя, зубы в нём лишь мешают. Да и веса добавляют. Удаляем-с!
Сама голова птиц тоже крепится по другому из-за положения тела. Дейнонихозавры наклонены горизонтально земле и шея вытянута вперёд. Поэтому голова крепится к позвоночнику через отверстие сзади черепа. У птиц же отверстие для крепления черепа находится внизу.
Череп дейнониха крепится к позвоночнику сзади.
Череп птицы крепится к позвоночнику снизу.
Сращивание костей.
Птицы срастили не только хвостовые позвонки, но и крестцовые, образовав сложный крестец. Крестец состоит больше чем из десятка позвонков поясничного, крестцового и части хвостового отделов позвоночника. Это делает тазовую область более прочной. Сложный крестец обеспечивает неподвижность туловища в полёте, что очень важно. Также птицы срастили некоторые тазовые кости, но при этом он (таз) не имеет "дна", что бы яйца могли свободно проходить.
Сложный крестец птиц.
Киль.
Киль является крайне важным шагом к полёту. Он уже существовал у птерозавров, но его не было у бегающих дейнонихозавров из-за ненадобности. К килю крепятся мощные грудные мышцы, важные при полёте. Так что все животные, кому так важны грудные мышцы, имеют киль: летающие птицы, очаровательные рукокрылы, древние птерозавры, и некоторые землерои. И при этом у нелетающих птиц киля нет.
Птицы обладают довольно эффективной и высокоспециализированной пищеварительной системой, но время ее появление долгое время оставалось загадкой для ученых.
Совсем недавно палеонтологи обнаружили шесть окаменелых погадок. Так называют спрессованные непереваренные остатки пищи животного происхождения — кости, перья, хитин, отрыгиваемые некоторыми птицами. Погадки принадлежали 160-миллионному манираптору анхиорнису.
У современных птиц погадки образуются путем уплотнения в мышечном желудке, а потом срыгиваются через пищевод. Соответственно, их появление у теропод указывает на наличие антиперистальтики (перистальтики в обратном направлении) и мышечного желудка у этого подотряда. С другой стороны, в копролитах тираннозавров и других крупных теропод найдены фрагменты костей. Это значит, что эффективной антиперистальтикой и другими особенностями, являющиеся неотъемлемой частью образования погадок, целурозавры еще не обзавелись. Однако у них, скорее всего, уже был двухкамерный желудок, свойственный птицам.
Один из образцов окаменелых погадок обнаружили внутри скелета анхиорниса, с внутренней стороны позвонков. Состояла погадка из многочисленных костей ящериц, окруженных мелкозернистым осадком из непереваренных частиц. Причем идентифицированные кости указывают на то, что это были, по меньшей мере, три отдельные ящерицы, проглоченные в разное время.
Расположение окаменелостей указывает, что это не копролиты или просто содержимое желудков.
Авторы исследования провели дисперсионную спектрометрию. С помощью пучка электронов (в электронных микроскопах) или рентгеновских лучей (в рентгеновских флуоресцентных анализаторах) атомы исследуемого образца возбуждаются, испуская характерное для каждого химического элемента рентгеновское излучение.
Основная цель этого анализа состояла в том, чтобы проверить гипотезу, что вещество между костями ящериц в грануле было, по меньшей мере, частично получено из растворения костей кислотой желудка.
Спектры, полученные для образцов костей ящериц, очень похожи и отличаются от спектра, полученного для частиц, окружающих гранулы.
Эти результаты дают убедительное подтверждение, что материал между костями ящериц в погадке действительно является продуктом растворения костей, то есть, этот материал действительно получен из желудочных секретов и пищеварительных остатков.
Открытие погадок у анхиорниса проливает свет на эволюцию птичьей пищеварительной системы. Предыдущие исследования показали, что нептичьи тероподы делят с современными птицами некоторые характерные особенности, связанные с питанием и пищеварением.
Наличие гастролитов в нескольких филогенетически разрозненных группах теропод свидетельствуют, что у тероподов, вероятно, был двухкамерный желудок с мышечным желудком.
У анхиорниса погадки очень похожи на погадки современных птиц. Кости и чешуйки во всех этих гранулах сохраняют относительно гладкие поверхности, что говорит о коротком пребывании в желудке, как и у большинства современных птиц, сообщает Nature.
Анхиорнис представляет собой самого раннего теропода, который обладал как двухкамерным желудком и эффективной антиперистальтикой, так и низкой кислотностью желудка, что указывает на то, что специализированная пищеварительная система птиц присутствует у Paraves и даже манирапторов.
Сам анхиорнис — очень маленький ящеротазовый динозавр, достигавший 30-40 см в длину. Не смотря на название, именно ящеротазовые динозавры породили птиц, а не птицетазовые.
Анхиорнис был хищником, питался млекопитающими, ящерицами и рыбой. Рыба преобладала в их рационе, пять из шести найденных погадок содержали только рыбьи кости и чешую. Это достаточно удивительно, ведь анхиорнис имел густой перьевой покров на нижних конечностях, тогда как водные птицы обычно не имеют оперения ниже колена, а морда у него была недостаточно длинной для эффективной ловли рыбы.
Данные из недавно обнаруженных погадок и морфологии анхиорниса создают кажущуюся парадоксальной картину животного, которое было в основном рыбоядным, но плохо приспособленным для ловли рыбы.
Несмотря на большое количество данных, эволюция птиц оставляет много вопросов. На данный момент самой популярной теорией происхождения птиц является «с земли вверх» — перья у птиц появились в качестве термоизоляции, и лишь потом они их начали использовать их для полета. По этой теории первые птицы не умели лазать по деревьям, а взлетели сразу же с земли. Но благодаря найденному микрораптору вперед вышла гипотеза «с дерева вниз» — сначала птицы научились лазать по деревьям, потом планировать и только потом летать. В пользу этого говорит также способность птенцов современных гоацинов лазать по деревьям при помощи пальцев крыла.
Непосредственные предки птиц пока еще не установлены. Еще в 19 веке в юрских отложениях были найдены сначала отпечаток пера, а затем и два сравнительно полных скелета, по одному из которых был описан археоптерикс. Но в данный момент он не считается прямым предком птиц — археоптерикс представляет собой лишь боковую ветвь.
Всем дня доброго. С вами Лига Палеонтологов и мы возвращаемся к теме эволюции птиц. А именно, к самой популярной, тероподовой, теории. Рассмотрим, как прогрессивные рептилии в морде динозавров дали жизнь новому классу, господствующему в воздухе уже более 65 миллионов лет.
Немного об истории теорий эволюции птиц.
Тероподовая теория была впервые озвучена Томасом Хаксли аж в XIX веке, но почти тут же была вытеснена текодонтной. Текодонтная теория говорит о параллельном развитие динозавров и птиц с самого триаса. Вплоть до семидесятых годов прошлого столетия именно она считалась основной. Но при тщательном анализе скелетов археоптерикса в семидесятых возродилась тероподовая и появилась архозавроморфная теория (как более прогрессивная текодонтная, которая также исключала птиц из динозавров.) Чем всё это отличается друг от друга? Какие сильные и слабые стороны у этих теорий? Это я и попробую донести до своих подписчиков в следующих постах.
Археоптерикс
И начнём мы с тероподовой теории. Как я сказал выше в семидесятых годах XX века были подробно рассмотрены скелеты "древнего крыла" - археоптерикса. Первоптица жила на границе юры и мела. Подробное сравнение археоптерикса Джоном Осторном с дейнонихами натолкнули его на мысль, что предки птиц намного моложе, чем считалось ранее. Юрские тероподы подходили на роль предков по морфологии больше, чем триасовые псевдозухии или архозавроморфы.
Псевдозухий триасового периода
Дейноних мелового периода
Джон Остром не только воскресил тероподовую теорию, но и впервые подробно описал дейнониха. Он нашёл множество сходств у археоптерикса и дейнониха: строение лап, хвоста, таза, шеи. При этом археоптерикс обладал большим набором птичьих черт: густое оперение, асимметричное маховое опахало, полые кости, строение внутреннего уха.
Тероподовая теория рассказывает нам, как птицы, быстро бегая, научились летать. Их предки - небольшие тероподы из ранней юры, которые и дали начало как птицам, так и дейнонихозаврам. Точное положение в кладистике предка птиц пока определить невозможно, но большинство палеонтологов склоняются к группе целурозавров. Самая многочисленная группа тероподов, жившая с середины юры до самого позднего мела (если включить птиц, то целурозавры живы до сих пор).
Целурозавр возрастом 160 млн лет.
Небольшие целурозавры должны были спасаться от хищников. Быстрый бег идеально подходил для бипедальных животных с длинным хвостом. Шаг за шагом примитивные динозавры наращивали себе перья на передних конечностях для прижимной силы во время бега, а кто-то полез на дерево. Так или иначе, передние лапы развивались, а оперение наращивалось. Естественный отбор выкашивал мелких динозавров с короткими маховыми перьями. Когда динозавры нарастили опахало достаточной площади, они стали пытаться им махать, чтобы подпрыгнуть повыше. Древесные тероподы учились планирующему полёту. Так через каких-то 30 млн лет появились уже полноценные птицы с веерообразным хвостом и самым настоящим пигостилем.
Иберомезорнис - базальный представитель энанциорнисовых птиц, схожих с современными веероохвостными внешне, но сильно отличающихся от них строением крыла
Здесь и кроется главная проблема тероподовой теории. Эволюция от бегающего теропода до прекрасно летающей птицы прошла слишком быстро. В тех же семидесятых архозавроморфная теория также набирала популярность и отодвигала тероподовую на задний план. Стоит отметить, что оперённость динозавров подтвердилась лишь в девяностых, поэтому тероподовая теория никак не могла развиться. Но с течением времени всё менялось. Ни архозавроморфная, ни текодонтная теории не находили подтверждений. Палеонтологи никак не могли найти предка птиц в столь древних отложениях, в то время как тероподовая подтверждалась с каждой новой находкой оперённых динозавров. Маховые бугорки на предплечьях динозавров, асимметричное опахало у дейнонихозавров намекали на общего предка. Так же, более подробное изучение археоптерикса склоняло учёных к предположению о взлёте птиц именно с земли, а не с деревьев. Изначально археоптерикс считался планирующим животным, но подробное изучение палеоэкологии заставило их передумать. Ведь древняя недоптица жила не в густых лесах, а на субтропическом архипелаге с кустарниками не выше трёх метров. С такой растительностью особо планировать не получится. Скелет археоптерикса также был пересмотрен. Сейчас наш герой - уже бегающий динозавр способный на короткие полёты в прыжке с земли.
Строение скелета археоптерикса (самый большой) в сравнение с некоторыми представителями меловых птиц
Дальнейшие открытия оперённых целурозавров укрепляло тероподовую теорию и предположение о взлёте птиц с земли, а не с деревьев. Лишь микрораптор, открытый в 1999 году, внёс новую смуту в ряды палеонтологов. Ведь данный четырёхкрылый представитель планирующих рептилий был предсказан ещё в 1915 году. Но об этом подробнее в следующих посте!
Сейчас у меня нет времени на большие посты. Т.е. я готовлю большой материал, но пока что публиковать нечего. Поэтому ловите потрясающие арты, показывающие насколько тонка была граница между птицами и динозаврами.
_______
Птица. Археоптерикс. 150 млн лет назад. Вес ~ 0,5 кг.
_______
.
.
_______
Динозавр. Микрораптор Гуи. 125 млн лет назад. Вес ~ 1 кг.
_______
.
.
_______
Динозавр. Чанъюйраптор Янги. 120 млн лет назад. Вес ~ 4 кг.
_______
.
.
_______
Птица. Джехолорнис. 120 млн лет назад. Вес ~ 2 кг.
_______
.
.
_______
Динозавр. Балаур Бондок. 70 млн лет назад. Вес ~ 20 г.
Киви в целом слабо похожи на других птиц. Никаких тебе прекрасных трелей, только брутальный ор, который слышно на многие сотни метров вокруг. Их перья – это скорее пуховые волоски на кератиновом очине, летать с их помощью не получится при всём желании.
Да и вообще: как летать, если твои крылья длиной меньше пяти сантиметров при весе тушки в килограмм?
Секвенирование ДНК более 10 000 птиц сможет помочь нам сохранить их и узнать прошлое динозавров.
Именно птицы помогли понять Чарльзу Дарвину, как происходит естественный отбор, а после и эволюция в целом. Наблюдая за разнообразием клювов вьюрков на Галапагосских островах в 1830-х годах, британский натуралист заметил, что градация клювов происходит в одной тесно связанной группе птиц: «будто взяли изначальную скудность птиц архипелага и модифицировали их для разных целей». Но даже спустя 150 лет после открытия великого зоолога некоторые родственные связи птиц всё ещё остаются загадкой.
В этом месяце стартует новый проект OpenWings и группа учёных начнёт разбирать родство птиц по полочкам. Проект спонсирует National Science Foundation. Цель проекта — создать самую полную и точную филогению пернатых. Собирая генетическую информацию о всех 10 560 видах, учёные надеются узнать как сегодняшние птицы эволюционировали из динозавров, и какая судьба их может ждать в будущем.
«Мы знаем, что в современной филогении птиц есть неточности», — говорит Терри Чессер, исследователь-зоолог и член биологического отдела исследований USGS, работающий в национальном музее естественной истории. Одним из направлений проекта будет попытка выяснить, с чем связаны различные темпы развития оперения и строения тела, а соответственно и видообразование, для различных групп птиц.
Проект также поможет выяснить нынешнюю эволюцию пернатых и ответить на важнейший вопрос: когда птицы окончательно ответвились от динозавров? OpenWings привлечёт к работе и палеонтологов, чтобы пополнить филогению вымершими видами птиц. Например, самая древняя птица Японии.
Основная цель проекта — собрать полную и самую точную филогению. Это будет первый опыт подобных исследований с позвоночными животными. Чессер считает, что современные эволюционные древа полны неточностей и включают в себя виды, для которых вовсе не проводились генетические исследования. Распределение по кладам идёт по морфологическим признакам, а не генетическим.
Приятной новостью для орнитологов всего мира станет и то, что проект OpenWings откроет доступ к данным с самого начала исследований и не придётся ждать конечного результата.
Секвенирование ДНК для 10 000 видов птиц — огромнейший труд, и он стал возможным только благодаря современным достижениям в области генетики. Особую трудность вызовут так называемые «ультраконсервативные» участки ДНК. Эти участки, достигающие длины более 200 пар оснований, могут быть идентичны для неродственных видов.
Сейчас участники проекта выясняют, в каких институтах проводились подобные исследования. Большая их часть использовала десятки, может сотни видов для составления филогении, сообщает Smithsonian.com. Даже исследование, опубликованное в 2015 году в Nature, использовало всего 198 видов для создания полного филогенетического древа. Исследование же с тысячами видами требует немного больше усилий.
Наконец-то настало время, когда полная и точная филогения птиц стала возможна технически. Генетика сильно продвинулась вперёд и у нас появились методики для точного определения родства живых организмов. Мы можем узнать их эволюцию, объединить виды в группы и узнать, когда точно они разделились. Масштаб исследований беспрецедентный, но имеет хорошую поддержку. Конечный результат изменит не только вид эволюционного древа птиц, но и даст ответы на их раннюю эволюцию.
Дарвин смог сделать множество выводов об эволюции, просто наблюдая за вьюрками. Но от него был скрыт огромный мир генетики. Только с помощью изучения генетического материала можно открыть самые невероятные родственные связи. Два животных, что выглядят и ведут себя совершенно по-разному, могут оказаться представителями одного рода.
Филогения птиц, составленная по исследованием 2015 года и опубликованная в Nature.
Послушал я Ярослава Попова и решил кратко вам рассказать про гомойотермию динозавров. Гомойотермия — это теплокровность по-умному. Я же типа умный, надо такие слова использовать. Правда, пришлось гуглить, как это слово пишется, но это уже детали. Основных гипотез две. Первая, самая маловероятная. Динозавры в основном обладали пойкилотермией (холоднокровие, опять же, я типа умный). Для больших динозавров это было очень удобно. Какой-нибудь десятитонный трицератопс днём прогревался на солнышке и его тепла ему хватало до конца жизни. Он попросту не успевал остывать. Это так называемая инерциальная гомойотермия. Животное само по себе холоднокровное, но за счёт размеров температура его тела постоянная. Почему это так удобно? Потому что прогрев такой туши за счёт желудка — удовольствие дорогое. Трицератопс весит как саванный слон и значит жрать он должен примерно столько же, то есть пару-другую центнеров (видите, я даже слово центнер знаю!) травы, а трицератопс далеко не самый большой динозавр. За счёт инерциальной гомойотермии можно поддержать постоянную температуру тела и не тратить тонны энергии на прогрев. Но есть пару "но". Кости нам рассказывают другое. Для начала, годичные кольца. Да, на костях они тоже есть. И если мы можем их отчётливо прочитать, животное — холоднокровное. Его температура тела и рост зависят от окружающей среды. А даже в тропиках есть сезонность, и даже на инерциальной гомойотермии она сказывается. У динозавров кольца либо не читаются, либо читаются плохо. Вероятно они были теплокровные. Но каким образом они тогда могли быть столь огромными, как они себя могли прокормить? А тут в дело вступает их физиология. Динозавры были не такими примитивными, как принято считать в массах. Это очень прогрессивные ребята. Вы когда-нибудь задумывались, почему мышка живёт 2 года, а волнистик может прожить не один десяток лет? Я вот тоже не очень это понял, как это связано, но тут вроде речь про крайне рациональное расходывание энергии. И птицы, и динозавры в этом плане оказывается куда прогрессивнее млекопитающих. Для прогрева десятитонной туши слона, и десятитонной туши трицератопса нужно несопоставимо разное количество еды. Так что динозавры могли себе позволить и гигантские размеры, и теплокровность.
Но и здесь есть нюанс. Третья гипотеза. Вероятно, изначально все динозавры были теплокровными. Но свежие исследования показывают, что потом случилось кое-что интересное. Некоторые особо крупные динозавры утратили истинную гомойотермию в пользу инерциальной гомойотермии. То есть они стали холоднокровными, но способными поддерживать постоянную температуру тела за счёт размеров. Так мы получаем маленьких теплокровных рапторов, которым жизненно важно уметь себя прогревать, и холоднокровных гигантских зауроподов, которые могут часок постоять на солнце и сэкономить вагон энергии, а тепло при этом никуда не улетучится.
Такие дела!
P.S. Про годовые кольца.
Гуглоперевод
На этом недатированном раздаточном изображении можно увидеть микроскопическое изображение голени плотоядного динозавра Majungasaurus crenatissimus, на котором видны годичные кольца, расположенные ближе к внешней стороне кости, что указывает на то, что эта особь достигла половозрелости
И да, и нет. Динозаврам действительно принадлежит множество рекордных размеров: самое крупное сухопутное животное, самый крупный сухопутный хищник, самое крупное бипедальное животное и так далее. Но это не делает абсолютно всех динозавров колоссами. Сотни и сотни видов динозавров не достигали в весе и 10 килограммов.
2. Почему некоторые динозавры вырастали до таких размеров?
Вопрос на пару докторских, честно говоря. Если кратко, то: комплекс преадоптаций, доминирующие положение, коэволюция, благоприятный климат, изобилие еды и Великий Рандом. Никакой магии тут нет, всё легко объясняется в рамках банальной школьной биологии. Некоторые альтернативщики очень любят приводить в качестве пруфа низкой гравитации на планете в прошлом размеры динозавров. Но они не могут ответить на банальный вопрос: как изменялся средний вес животных от пермского периода до палеогенового? Ведь ответ не вписывается в их концепцию.
3. Почему гигантов не раздавливал собственный вес?
Динозавры подошли к вопросу лишнего веса очень изящно. Полые кости со сложной системой "балок" внутри, как у птиц, позволило им сильно снизить вес самого скелета, при этом не утратив его прочность. Млекопитающие с такими же комплектацией и весом будут нежизнеспособными.
4. Зауроподы снижали свой вес в воде?
Нет. Этот миф, как в принципе и все мифы, когда-то действительно был популярен в научном мире, а сегодня его озвучивают, только те люди, которые ничего не знают о мезозойской фауне. Зауроподы были очень распространённые животные. На планете столько водоёмов не найдётся.
5. Каким был самый маленький динозавр?
Фруктовый зуб из верхней юры Колорадо весил менее килограмма.
Это утверждение ошибочно, так как люди, не связанные с палеозоологией, не знают, кто такие ихтиозавры, мозазавры, завроптеригии и птерозавры. Есть завр в слове, значит динозавр. Жил давно и был рептилией - динозавр.
7. Отсюда вопрос: кто они такие, эти ваши завроптероихтиозавры?
Ихтиозавры - пермские морские диапсидные рептилии, которые получили огромное распространения в мезозойской эре. Появились за десятки миллионов лет до динозавров.
Завроптеригии - родные братья лепидозавров (ящерицы и змеи), правившие мезозойским океаном. Включают в себя плиозавров и плезиозавров. Появились в одно время с динозаврами.
Мозазавры - гигантские меловые морские ящерицы. Заменили в океанах ихтиозавров. Появились спустя сотню миллионов лет после динозавров.
Птерозавры - родные братья динозавров, покорившие воздух на 80 млн лет раньше динозавров. Появились вместе с динозаврами.
Это всё разные группы животных, появившиеся от разных предков.
И да, и нет. Очень сложно определить температуру тела и её зависимость от окружающей среды по камням. Но! Но сегодня нет ни одного хладнокровного животного с густыми накожными покровами. Годичные кольца, которые так ярко выражены у современных рептилий даже в условиях тропического климата, у некоторых динозавров и птерозавров были размыты, как у сегодняшних млекопитающих и птиц. Доказательства теплокровности есть, но они слабые.
Пример годовых колец на срезе костей травоядного Гиппакозавра. Внизу видны толстые светлые кольца ускоренного роста животного в первые годы жизни, разграниченные темными сезонными полосами (засухи или похолодание). Гистологический анализ оценивает достижение половой зрелости к 2-3 годам (при размерах в 40% от максимального для данного вида). Максимального размера (в 9м длины и 4т веса) животное достигало к 10-12 годам. Такие темпы роста более характерны для современных птиц (страусов), нежели современных прогрессивных рептилий (крокодилов)
9. Динозавры - тупиковая ветвь развития?
Ага, именно по этому они правили Землёй почти 200 млн лет и правят в воздухе 65 млн лет.
10. Так почему они тогда не развили интеллект за такое время?
Мозг крайне энергозатратный орган и развивать его очень рискованно. Динозавры и без него были доминирующими животными на планете. Запомните, выживает не самый развитый, а самый приспособленный.
Боюсь, точного ответа, мы дать не можем. Предположительно, стайная охота без изяществ некоторых видов дейнонихозавров была потолком их умственных способностей.
12. Если динозавры были такими крутыми, отчего же они вымерли?
А они не вымерли, они ушли в небо. А если посерьёзней, эволюция не стоит на месте. Огромный комплекс факторов миллионы лет испытывал динозавров на прочность: от появления цветковых растений с радикальными обновлениями биосферы, до метеоритов и вулканов.
Скорее нет, чем да. То что выдают за второй мозг у крупных травоядных динозавров, скорей всего было гликогеновым телом. Гликогеновое тело сегодня есть у птиц в области сложного крестца, и предположительно оно является резервным источником питания ЦНС.
15. Как много видов динозавров существовало?
Пока что, мы даже приблизительно не можем посчитать видовое разнообразие животных, которые жили на протяжении почти двухсот миллионов лет. Самые скромные оценки дают цифру в 1500 видов, смельчаки оценивают разнообразие ящеров до 5000 видов. К 1990 году мы открыли 200-300 родов, сегодня это число увеличилось в разы. Некоторые динозавры, отнесённые в разные роды, оказались одним и тем же динозавром на разной стадии взросления. Кто-то думает, что такое могло произойти с третью всех открытых динозавров. Так что, пока мы не можем подвести хоть какие-то итоги по разнообразию динозавров даже с точностью в +/- 1000 видов.
На этом всё. Если ещё не читали FAQ по истории Земли, то обязательно исправьте это.
Всем привет! С вами MartinDont и сегодня мы разберём вторую теорию происхождения птиц. На этот раз, птицы будут не потомками динозавров, как в тероподовой теории, а предками.
На протяжении полутора сотен лет учёные спорят об эволюции птиц. Если быть точнее, об их происхождении. Я разделю всю эту кучу гипотез, теорий, мыслей и предположений на две группы (хотя так все и делают). Первую – «с земли вверх» я озвучил в посте про тероподовую теорию.Она гласит, что птицы появились в юрском периоде и являются прямыми потомками динозавров. Вторую – «с деревьев вниз» я озвучу сейчас. По ней птицы произошли от примитивных триасовых рептилий, а внешнее сходство с динозаврами – следствие конвергентной эволюции или прямое происхождение некоторых динозавров (микрораптора вам в пример) от птиц.
Открытие четырёхкрылого микрораптора было предсказано за 84 года до первой находки
В начале двадцатого столетия выдающийся британский учёный Роберт Брум высказал своё мнение о невозможности происхождения птиц от динозавров по ряду причин. И в качестве кандидата на первопредка пернатых выдвинул псевдозухиев. Тем самым, птицы исключаются из надотряда динозавров и становятся близкими родственниками крокодилов. В 1916 году Брум выпустил свою книгу, где подробно объяснил, почему предков птиц стоит искать именно среди триасовых текодонтов, а не динозавров. В 1926 году книга была переведена с оригинального датского на английский, и текодонтная теория стала самой популярной и научно обоснованной на протяжение всего двадцатого столетия.
Эупакерия, открытая Робертом Брумом. По строению скелета именно подобных животных и строится текодонтная теория
По мнению Брума, основная проблема тероподовой теории кроется в крепление передних конечностей и грудных мышц. Ведь у тероподов нет вилочки, которая есть у птиц и предков динозавров. Кратко говоря, по теории происхождения птиц от динозавров пернатые сначала лишились столь важной кости, а потом вновь её отрастили. Британский учёный и его последователи говорили о невозможности подобных эволюционных манёвров. А ведь вилочковая кость является очень важной для полёт – она амортизирует резкие движения при взмахах крыльев.
Вилочковая кость у птиц
Но как я и говорил в прошлом посте, текодонтная теория из года в год выглядела всё менее реалистичной. Палеонтологи никак не могли найти ничего птицеподобного в триасовых отложениях. Теория теряла последователей, уступая дорогу предкам птиц уже в лице тероподов. Новый и серьёзный толчок к популярности предположения о происхождение птиц от примитивных триасовых рептилий получило в 1984 году. И сразу же скажу своё личное мнение. Палеонтологи раздули из мухи слона, на спину которого можно поставить всю солнечную систему... настолько большого слона с такими никчёмными доказательствами. Но я отвлёкся. Дамы и господа, встречайте протоависа!
Протоавис был открыт в 1984 году. Ну как открыт... Нашли первоптицу в триасовых отложениях в массовом захоронение. По мнению Шанкра Чаттерджи, он нашёл череп и кости конечностей двух особей одного рода, молодой и старой. И эти кости были настолько непропорциональны между собой, что, скорее всего, протоавис - химера, и собран из костей разных животных. Многие палеонтологи поставили под вопрос не только принадлежность протоависа к птицам, а вовсе его реальное существование. Российский учёный Евгений Курочкин, наоборот, защищает первоптицу, а критику в сторону протоависа объясняет психологическим барьером и не способностью принять теорию происхождения птиц от текодонтов или архазавроморфов.
Таким должен быть протоавис
Следующую поддержку теория происхождения птиц ещё в триасе (на этот раз архозавроморфная, очень близкая текодонтной) получила, когда открыли микрораптора в 1999 году. Его открытие было предсказано в 1915 году палеонтологом Бибом, который подробно рассказал, что предки птиц сначала научились лазать по деревьям, после планировать и только потом освоили маховый полёт, и что одна из ступенек данной эволюционной лестницы будет представлена четырёхкрылым планирующим полётом. Микрораптор превратился из дромеозавра в птицу, похожую на дромеозавра.
В принципе, текодонтная и арховроморфная теории схожи почти во всём, разница лишь в предке. Сейчас сторонники тероподовой теории подвергают критике данные высказывания Биба и группу гипотез «с дерева вниз» (текодонтная и архозавромофная теории). Ведь планирующий полёт самодостаточен и развивать его в машущий нет смысла. С данными мыслями поспорят наши рукокрылые.
Четырёхкрылый динозавр
Последним камнем именно в текодонтную теорию стала найденная вилочка у некоторых тероподов. Знаменитого тираннозавра Бакки в 1998 году нашли в Южной Дакоте. Скелет гиганта имел вилочку. Да-да, гигантские T.Rex'ы весом в 7-8 тонн с крохотными передними лапками имел кость, которая нужна для мощных взмахов огромными крыльями. Что у нас получается? Что предки птиц и в самом деле сначала лишились вилочковой кости, а потом вновь развили её, или это мелкое хулиганство от конвергентной эволюции чтобы запутать нас?
Вероятная эволюция вилочковой кости
Картина получается такой. Птицы произошли от неопределённой группы рептилий около 230 млн лет назад и разделились с динозаврами. Пернатые поползли на деревья, имея хорошо развитые передние конечности текодонтов или кого другого, вилочковую кость и стройное длинное тело. Динозавры же бегали по земле со слаборазвитыми передними лапами и разделёнными ключицами. Птицы начали осваивать планирующий полёт по средствам развития оперения и облегчения костей. Юрские синички и воробушки уже полностью освоили машущий полёт, оставив несколько тупиковых ветвей, которые в последствие с планирующего полёта и вовсе перешли на наземный образ жизни. Представителями подобной деградации и стали микрораптор и другие мелкие дейнонихозавры. Кто-то из большой группы мелких бегающих сорванцов и в самом деле потомки триасовых динозавров, а кто-то просто на них похож, а сам является спустившийся с небес птицей, как косатка похожа на акулу. К сожалению, подтверждений всех гипотез «с дерева вниз» очень мало. Ни протоавис, ни тем более микрораптор не являются весомыми аргументами. А большая часть защиты текодонтной/архозавроморфной теории строится на критике тероподовой теории.
Мой адрес — не дом и не улица, мой адрес — Тираннозавр-стрит.
Сегодня узнал, что в США существует город под названием Динозавр. Он находится в штате Колорадо, на самой границе со штатом Юта. Изначально город носил название Бастер-Спрингс, затем его переименовали в Артезию из-за наличия поблизости минеральных источников. Современное название было дано городу в 1960-х из-за расположенного поблизости Национального памятника «Динозавр» — местонахождения более 800 палеонтологических участков на территории знаменитой формации Моррисон. Это богатые окаменелостями отложения возрастом 150 миллионов лет, где найдено огромное количество окаменелостей довольно хорошей сохранности.
Сам городок Динозавр маленький даже по меркам США — здесь живут аж целых 243 человека. Застроен ничем не примечательными одноэтажными домами посреди выжженной солнцем пустыни. Одной из самых интересных особенностей являются названия улиц: здесь вы можете прогуляться по Диплодокус-драйв, свернуть на Стегозавр-фривэй, покрутиться по Цератозавр-сёркл и выехать на Тираннозавр-стрит.
Помимо динозавровой тематики значительный вклад в бюджет городка приносят аптеки каннабиса. Дело в том, что марихуана в рекреационных целях в Колорадо легальна, а в соседней Юте запрещена, что не мешает жителям Юты приезжать в Динозавр, чтобы подлатать здоровье.
Вот такое интересное местечко есть в Штатах.
Мэрия города Динозавр.
Так городок выглядит на Гугл-картах.
Ничем не примечательная застройка. Одноэтажные дома, залатанный асфальт.
Вывеска на въезде на территорию Национального памятника Динозавр.
После очередного сенсационного открытия хорошо сохранившихся останков древних рептилий, мы часто видим в комментариях шутки о ДНК динозавров и о возможном парке юрского периода. Некоторые говорят всерьёз о возможностях создать динозавров посредствам генной инженерии. Бывают люди, вспоминающие новость об "откате" генома курицы, что придаёт птице динозавровый вид. Ну что же! Сегодня настало время разобраться в этом вопросе!
На сегодняшний день порог читабельности ДНК составляет 1 млн лет. После прохождения этого порога, ДНК распадается на такие маленькие составляющие, что прочитать его становится совершенно невозможно. Мы с трудом можем определить, что это вообще такое перед нами. Да, технологии развиваются, и возможно в далёком будущем мы сможем читать ДНК возрастом немногим более 1 млн лет. Но сегодня, это скорее фантастика, чем наука. Почему? Да потому что этот срок в 1 млн лет считается при абсолютно идеальных условиях хранения образца. После ДНК разрушается до отдельных нуклеотидов в лучшем случае, а нужны последовательности, характерные для конкретного вида. Пускай животное умрёт в породе, изначально изолированной от воздействия воздуха и воды. Та же вечная мерзлота или янтарь в пример. Даже в этом случае ДНК будет повреждаться в результате случайного гидролиза или окисления. ДНК повреждается и в живых клетках!
Итак, мы имеем 1 млн лет в идеальных условиях. А когда жили динозавры? 65-64 млн лет назад. На секунду представим, что мы таки сможем откопать пару тысяч образцов одного и того же подвида динозавра, чтобы собрать с него все имеющиеся остатки ДНК и склеить их в одну цепь для дальнейшего клонирования. Вообще, это не реально, даже если ДНК сохранится, но всё же. Уйдём в сторону ненаучной фантастики. Просто этот аргумент любят использовать в комментариях. Но я спешу вас расстроить. Последние исследования помогли выяснить, за сколько времени половина связей в цепочке успеет разрушиться, так называемый период полураспада. 521 год. Всего пол тысячелетия в идеальных условиях и у нас от связей между нуклеотидами останется всего половина. Ещё 521 год и оставшиеся связи разрушаться ещё на 50%. Тем самым потолок сохранности ДНК составляет 6,3-6,8 млн лет, что в 10 раз меньше, чем нам нужно. Никакие технологии не позволят собрать то, чего нет.
Часто в комментах можно встретить и метод генной инженерии. "Откатить" геном курицы или заменить/добавить в птицах определённый гены, чтобы создать динозавра.
Простите, но никакие птицы нам тут не помогут. Да, в слона внедрили гены мамонта, что поможет "воскресить" удивительное животное прошлого. Хотя по факту, не будет никакого воскрешения, и не будет никакого мамонта. Будет абсолютно новое животное. Вы же не называете шпица и чихуахуа волком? Хотя по сути, это искусственно созданные методом селекции породы собак, а собака - одомашненный волк. Та же история и с мамонтом. Будет мамослон, а не шерстистый мамонт.
Мамонтёнок Хрома помог восстановить огромные пробелы в генофонде мамонтов
Только вот у нас есть ДНК мамонта и его живой близкий родственник. С динозаврами дела обстоят совсем иначе. Во-первых, как я сказал выше, у нас нет ДНК мезозойских рептилий. Во-вторых, нет ни одного близкого родственника динозавров сегодня. Птицы? О нет! Они ближайшие, но не близкие! Да нам, людям, домашняя кошка или лошадь ближе, чем современные птицы древним ящерам. Разделение слонов и мамонтов было около 8 млн лет назад, разделение млекопитающих на отряды было около 65-70 млн лет назад, а разделение же птиц и динозавров произошло более 160 млн лет назад! Ни о каком общем генофонде речи быть и не может.
Анхиорнис - ближайший родственник птиц в динозавровой семье. Возраст - 170 млн лет. Окрас воссоздан, благодаря сохранившемуся в останках меланосом.
Что насчёт "отката" генома? Да, было такое дело. Курицам заблокировали ген(ы) отвечающий за формирование рогового покрытия на пасти. То есть смогли настроить куриный эмбрион таким способом, что он рос без клюва. Курица с пастью! Динозавр же?! Нет, даже рядом нет. Я слышал ещё случай о блокировки гена, отвечающего за сращивание хвостовых позвонков. Но это больше походит на фейк, хоть и правдоподобный. Допустим, что мы таки смогли это сделать. И в очередной раз уйдя в полную фантастику, допустим, что мы смогли настроить геном так, чтобы появилась на свет курица с длинным хвостом, пастью, нормальными передними лапами, зубами, без вилочковой кости и без киля. Чем не динозавр? А тем, что это будет курица с атавизмом. Изменения не закрепятся и каждый раз нам заново придётся создавать подобное чудо. Мозг, внутренние органы, повадки вовсе останутся куриными! Это не динозавр! Но допустим, можно представить, что это динозавр. Тогда у нас будет максимум дейнонихозавры и может даже крупные тероподы! Но где нам взять зауроподов, цератопсов, орнитоподов, анкилозавров? Все эти ребята не оставили ни единого потомка. Нам не с чего их делать! Такой парк юрского периода не годиться! Красная цена входного билета - 100р!
Сегодняшние реалии, развитие генной инженерии и количество информации о динозаврах говорит нам, что проще в прошлое слетать за ДНК, чем создавать динозавров из курицы. Такие варианты, кстати говоря, тоже были в комментариях, и они выглядят куда реалистичней, чем собирать геном трицератопса и выращивать его в пробирке.
На данный момент самой популярной теорией происхождения птиц является "с земли вверх". Она говорит о том, что птицы сначала отрастили перья для термоизоляции, а потом начали их использовать для полёта. По этой теории первые птицы не умели лазить по деревьям, а взлетели сразу же с земли. Но микрораптор пошатнул эту теорию, и популярность набрало предположение, что птицы сначала научились лазить по деревьям, потом планировать и только потом летать (так называемая теория "с дерева вниз"). Мы же отбросим эту часть, о которой ещё с середины 19 века ведутся жаркие споры в палеонтологических учёных кругах.
Археоптерикс.
Археоптерикс нам прекрасно подойдёт для старта, так как он постоянно скачет из класса рептилий в класс птиц и обратно.
Археоптерикс всё ещё имел зубы, а сама пасть не обросла роговым чехлом, т.е. клюва у него не было. Полость, соединяющая череп с позвоночник, находилась сзади, как у родственных ему динозавров, а не снизу, как у птиц. Наш первоптиц имел отдельные крестцовые позвонки, что опять же его роднило с ящерами. У наших птиц крестцы срослись и образовали сложный крестец. Тоже самое с хвостом: у археоптерикса длинный хвостовой отдел позвоночника, состоящий из двух десятков отдельных позвонков. У птиц же в хвосте одна короткая кость - пигостиль. Туда же идут и кости таза: археоптерикс имеет несколько отдельных костей таза, у птиц они срослись в единую. Передние конечности у нашего героя имеет хорошо выраженные фаланги пальцев: 2 фаланги на первом, 3 на втором, 4 на третьем. У птиц же пальцы отрафированны и имеют формулу 1-2-1.
Скелет археоптерикса.
Конфуциусорнисы.
Конфуциусорнисы жили 120 млн лет назад и были намного ближе к динозаврам, чем к нашим современным птицам. Строение плеча и лопатки делало невозможным маховый полёт. Также эти древние птицы всё ещё имели когти на передних конечностях. Хоть сам хвост и укоротился по средствам сращивания позвонков, на нём всё ещё отсутствовало веерообразное опахало, что делало его непригодным для полёта. Возможно конфуциусорнисы и летали, но они явно использовали далёкую от современных полётов технику. Зато начала уменьшаться грудина.
Конфуциусорнис
Энанциорнисы.
Энанциорнисы - это широко распространённая группа хищных птиц мелового периода. Она была очень разнообразна, но имела ряд черт, которые свойственны динозаврам, а не птицам. К примеру, угол поворота их ног был крайне мал, а наши летающие хищники могли крутить-вертеть ногой как душа захочет. Найденные останки молодых энанциорнисов показывает, что костный скелет формировался очень рано. Суставы у невылупившихся птенцов уже были костные, как у динозавров, а не хрящевые. Так что их рост сильно замедлялся. Зато энанциорнисы уже освоили полноценный полёт. Эти птицы имели много знакомого нам в строение скелета, но то лопатка не так крепится, то задние ноги работают по другому. И как итог, совершенно далёкие от наших современников строение и механика скелета.
Некоторые представители данной группы ещё не лишились зубов и когтей на передних конечностях
Энанциорнисы. Из-за своеобразного строения ног, их походка была похожа на походку современных уток.
Гесперорнисы.
Ещё одни представители меловой фауны, на этот раз водоплавающие птицы. Они не умели летать, и скорей всего, даже ходить. Зато прекрасно плавали и ныряли для птиц, без перепонок на задних лапах. Они не являются ступенькой эволюции, скорее они ответвление в сторону моря. Имели ряд примитивных признаков: зубы, не полые кости, строения крыла.
Гесперорнис.
Ихтиорнис.
Ну и закончим мы меловыми бакланами. Ихтиорнисообразные птицы размерам с голубя прекрасно летали, хотя были так же морскими птицами. Обзавелись веером на хвосте и современным строением крыла. Они отрастили себе киль. Правда, всё ещё имели примитивные позвонки и зубы. Ихтиорнисы были хорошими ныряльщиками и основным их пропитанием были рыбы. Позже их вытеснили более продвинутые птицы. Вымерли в мел-палеогеновое массовое вымирание вмести с динозаврами.
В позднеюрских экосистемах главной «едой на каждый день» для хищников были не взрослые динозавры-гиганты, а детеныши завропод — маленькие, беззащитные и, судя по данным, почти предоставленные сами себе.
Новое исследование под руководством ученых из Университетского колледжа Лондона показало: именно постоянный поток молодых завроподов (на фото выше) поддерживал численность и благополучие крупных хищников около 150 млн лет назад.
Это объясняет, почему юрские плотоядные могли успешно существовать без экстремальных охотничьих адаптаций.
Детеныши завропода были основой пищевой цепи юрского периода
Завроподы — длинношеие травоядные, которые во взрослом состоянии вырастали до размеров, сравнимых с самыми крупными животными в истории суши. Но их жизненный путь начинался с уязвимой точки.
Яйца были относительно небольшими, а вылупившиеся детеныши годами оставались мелкими и плохо защищенными.
Заботиться о кладке таким массивным животным было трудно хотя бы физически.
Новые данные указывают на отсутствие родительской опеки — по аналогии с современными морскими черепахами.
Ученые восстановили пищевую сеть позднего юрского периода, используя несколько независимых источников: размеры тел, износ зубов, изотопный состав костей и редкие находки с окаменевшим содержимым желудков.
Для анализа применялись модели, обычно используемые для изучения современных экосистем, что позволило проследить все вероятные связи «кто кого ел».
Ключевым источником данных стала формация Моррисон в США и местонахождение Dry Mesa Dinosaur Quarry в Колорадо, где ископаемые накапливались на протяжении тысяч лет. Там представлены сразу несколько видов завроподов, включая Diplodocus и Brachiosaurus.
Анализ показал: молодые завроподы регулярно становились добычей разных хищников, формируя устойчивую «базу рациона» для таких динозавров, как Allosaurus.
Эксперты связывают это с эволюционной логикой.
Пока легкой добычи было много, хищникам не требовались чрезмерные охотничьи «усиления». Позднее, когда доступных завропод стало меньше, давление отбора выросло.
У более поздних хищников, включая тираннозавров, появились мощные укусы, лучшее зрение и способность охотиться на опасную добычу вроде рогатых динозавров.
Я собрался и сделал этот пост. Было сложно, но я таки смог!
Сегодня я вам поведаю откуда взялись бескилевые птицы и как они распространились по всему миру. Также охватим некоторые интересные моменты отдельно взятых представителей. Например, почему тинаму всё ещё имеет большие крылья, хотя давно лишился киля. Дамы и господа, как обычно, MartinDont устроит вам прогулку в мезозойскую эру!
Рассказывать об эволюции бескилевых птиц очень сложно, так как информации крайне мало, но я всё же попробую. Для начала разберёмся, кто эти бескилевые птицы?
Бескилевые птицы - это второй подкласс класса птиц. Вообще, на русском они должны звучать как древненёбные, или что-то в этом духе. Ведь на древнегреческом подклассы названы как Neognathae и Palaeognathae, что переводится как новонёбные и древненёбные соответственно. Но вот новонёбных перевели нормально, а древненёбные видимо не звучит. Представлен подкласс в наши дни пятью отрядами: казуарообразные, кивиобразные, нандуобразные, страусообразные, тинамуобразные; и ещё тремя вымершими: эпиорнисообразные, литорнитообразные и моаобразные. Ключевыми отличиями от нормальных птиц являются строение челюстного аппарата и отсутствие киля. Как правило, бескилевые птицы имеют развитые ноги, хорошо бегают и не умеют летать, так как без киля летать сложно (хотя тот же тинаму предпринимает активные попытки полетать). Нет полёта - нет больших крыльев и хвоста-руля.
Тинаму. Лучший лётчик у бескилевых птиц, а точней единственный. Полёт тинаму хуже, чем у кур
Раз нет киля, значит и полёта птицы лишились очень давно. Такая полезная и крупная кость за десяток миллионов лет не испарится. Те же дронты не летали несколько миллионов лет, но всё же киль был на месте. Так когда появились древненёбные птицы? Логично предположить, что бескилевые птицы, в силу своего наземного образа жизни, распространились по южному полушарию пешком. Был общий нелетающий предок, который по земле разбежался по всей древней Гондване и оставил потомков: тинаму и нанду в Южной Америке, страусы в Африке, эпиорнисы на Мадакаскаре, киви и моа в Новой Зеландии и казуары и эму в Австралии. И логично будет предположить, что нанду и тинаму, киви и моа, страусы и эпиорнисы - родственники, так как живут бок о бок. Глупо предполагать, что все эти птицы появились от общего летающего предка и просто взяли все, да разучились летать. Чушь какая! И так оно и считалось до 2014 года, когда новые исследования перевернули картину эволюции бескилевых птиц с ног на голову!
Моа и киви - два эндемика Новой Зеландии
У бескилевых птиц был именно летающий предок и абсолютно все отряды разучились летать уже на новых местах обитания! Никто не стал исключением. Наземный предок должен был появиться ещё в середине мела, так как уже 120 млн лет назад Гондвана раскололась на современные материки, что ну никак не реально! Да этот ходячий птиц просто не дошёл бы и до соседней реки в эпоху расцвета дромеозавридов! Хватит одного этого момента, чтобы гипотеза наземного предка древненёбных рассыпалась. А в декабре 2014 года журнал Sience опубликовал результаты молекулярно-генетических исследований птиц. Группа учёных с помощью тщательных анализов установили не только родство пернатых, но и смогли определить дату разделения класса на подклассы. 100 млн лет - таков возраст разделения новонёбных и бескилевых. А если бескилевые 100 млн лет назад всё ещё умели летать, значит предки разлетелись по современным частям света через проливы, и только после этого все они спустились на землю и отбросили киль!
Литорнис - летающая древненёбная птица из раннего эоцена
Но самое интересное у нас начинается в родстве бескилевых птиц! Нанду и тинаму, хоть и живут в Южной Америке, никакие друг другу не родственники. Можно предположить, что страус родственник нанду, но тоже нет. Страус один из первых, кто ответвился от остальных родичей из современных бескилевых. Думаете моа и киви родственники? Обе птицы бескилевые, бескрылые (хотя у киви сохранились рудименты) и являются эндемиками Новой Зеландии. А вот ничего подобного! Ближайший родственник киви - огромная слоновая птица с Мадагаскара, похожая на страуса, а ближайший родственник моа - крошечная крылатая птица тинаму из Южной Америки! Хотите больше? Часто эму называют страусом, хотя эму самый-самый дальний родственник страуса! Возьмите любую бескилевую птицу и она будет больше родственником эму, чем африканский страус, а самый близкий родственник эму - казуар!
Страус
Эму
Почему так вышло, что все ныне известные отряды бескилевых бросили воздушную стихию и спустились на землю, а 5 из 7 отрядов ещё обзавелись и гигантизмом? Тут на самом деле всё просто. После мел-палеогенового вымирания, когда с Земли исчезла господствующая группа животных, образовался экологический вакуум, который так не любит эволюция. В начале кайнозойской эры она устроила множество экспериментов: крокодилы выползли на сушу, млекопитающие полезли в воду, птицы спустились с небес, кошки начали жить с собаками! На самом деле не только бескилевые пытались освоить сухопутный образ жизни. Когда наши страусы ещё летали, новонёбные гусеобразные птицы уже покорили сушу.
Гасторнис - гигантский гусь эоцена
Как видите, гасторнис имел схожее тело со страусами и эму, но при этом имел киль и был вообще из новонёбных. Но почему вышло так, что новонёбные заняли позицию сухопутных гигантских птиц раньше/одновременно бескилевых, но при этом не дожили до наших дней? Выходит, что древненёбные более успешны в сухопутном образе жизни. Что-то в раннем кайнозое, когда млекопитающие ещё были размерами с крысу, а динозавры только-только вымерли, замкнуло в эволюции бескилевых и позволило им стать самыми успешными сухопутными птицами.
Вообще, там где наземный образ жизни у птиц, там и гигантизм в большинстве случаев. Гасторнис, почти все бескилевые, дронты. Некоторые попугаю, тинаму и киви сохранили свои крошечные размеры, так как ниша крупных нелетающих животных уже была занята. У попугая какапо (кстати, у него недоразвит киль) и киви был в конкурентах моа. У тинаму конкурент всё ещё жив - это нанду.
Попугай какапуо. Очередной нелетающий новозеландский эндемик, но уже из подкласса новонёбных
Результат конвергентной эволюции на лицо. Эму, нанду, страус, моа и эпиорнис очень похожи друг на друга, но и одновременно так далеки родственно. Даже ближайшие родственники у бескилевых разошлись с полсотни миллионов лет назад. Так моа отделился от тинаму 58 миллионов лет назад! При этом сам моа лишился крыльев полностью и стал одной из самых крупных птиц в истории Земли. Тинаму сегодня использует крылья для коротеньких полётов и обогрева потомства, а сама птица осталась всё таких же крошечных размеров.
Комментарии