Содержание
Динозавры и перья: Что можно увидеть на рисунках и как это понимать
Главная » Биология » Динозавры и перья: Что можно увидеть на рисунках и как это понимать
в Избранноев Избранномиз Избранного 1
Динозавры и перья: Что можно увидеть на рисунках и как это понимать
Интересная статья с канала «Цитадель адеквата» на яндекс-дзене.
Есть мнение, что динозавров долгое время реконструировали неверно — похожими на рептилий, с голой бугристой кожей скучных серо-зелёного или бурого цветов. На самом же деле, являясь ближайшими родственниками птиц, они были теплокровными существами и носили красивые перья.
И это — верное мнение. Если не увлекаться и трактовать его, не выходя за пределы разумного. Перья обнаружены в отпечатках некоторых мелких динозавров, однако, пернатый диплодок, всё-таки, кажется чем-то странным.
…То есть, ясно что некоторые динозавры были пернатыми, а некоторые — нет. Но где пролегает граница между первыми и вторыми? Сохранность перьевого покрова в окаменелостях является очень плохой, так что на отпечатки положиться нельзя. И руководствоваться приходится соображениями целесообразности.
Здесь и далее фото и иллюстрации взяты из открытых источников и принадлежат их авторам
Зачем нужно оперение? Начать стоит с функции терморегуляции. И начинать стоит, помня, что юрский и меловой период являлись наиболее жаркими в истории Земли. А значит, проблема защиты от холода вставала перед динозаврами редко. Хотя и вставала. Известны уже виды жившие с регионах приполярных, даже в меловой период на время полярной ночи покрывавшихся снегами. Совершенно естественно предположить, что динозавры высоких широт одевались в плотное оперение, чтобы спастись зимой от морозов.
Причём, даже самые крупные динозавры. Так что, как бы дико это не выглядело, даже арктический вариант зауропода наверняка был «одет». И едва ли хуже мамонта.
Южнее, в условиях зноя зимой и летом, основой для суждений о покровах крупных динозавров могут служить крупные же млекопитающие. В первую очередь, слоны, носороги, бегемоты и африканские буйволы, — а по меркам динозавров все они не так уж и велики. Тем не менее, слоны не нуждаются в шерсти для защиты от холода. Как и для защиты кожи от мелких повреждений. Кожа слишком толста, чтобы беспокоиться за неё. А значит, логично предположить, что базовый «тропический» вариант крупного динозавра обходился без перьев. Хотя бы потому, что так он лишал паразитических членистоногих удобного убежища.
Обходился без перьев, но едва ли был серым, как слон. Рептилии, а тем более близкие к динозаврам птицы, любят цвета яркие. Если иного не требуют соображения маскировки. Но странно было бы, если б диплодок или даже трицератопс надеялись, что их не заметят.
Другое дело, динозавры мелкие. Для них даже в очень жарких широтах (а таковые в мелу начинались от Архангельска) вопрос сохранения тепла стоял достаточно остро. Ночью температура опускалась, и если крупные животные могли полагаться на тепловую инертность большой массы, то мелкие рисковали остыть и утратить проворство, став на рассвете лёгкой добычей хищника. Разумеется, динозавры были теплокровны и могли справиться с проблемой. Но перья позволяли решить эту проблему дешевле. В плане расхода калорий.
…И теперь возникает вопрос, какие перья? Как у птиц? Едва ли. Ведь, современные птицы, даже «пешие» или плавающие, происходят от летающих предков. У которых было и время, и необходимость для изобретения сложного махового пера. На земле — совершенно не нужного. И по этой причине лучше всего приспособленные к жизни без крыльев птицы киви обходятся и без настоящего пера — покрыты лишь пухом, похожим на волос. Именно так и должно было бы выглядеть «оперение» динозавров в общем случае.
Но был же и случай частный. И тут обратить внимание стоит на строение теропод — двуногих, хищных динозавров. Двуногих, поскольку одним из важнейших изобретений динозавров, обеспечившим им длительное господство на планете, стал бег. Однако, бегать на четырёх ногах, добившись синхронного действия передней и задней пар, — галопом — очень сложно. Даже млекопитающим это искусство далось далеко не сразу, а только около 30 миллионов лет назад. Динозавры же пошли лёгким путём.
Бежать на двух ногах — просто. Но чтобы не мучиться как человек с адаптацией к прямохождению и свести к минимуму сопротивление среды, корпус нужно держать горизонтально. А в таком случае возникает проблема равновесия. Способ передвижения подразумевает максимальное облегчение передней части тела (легко видеть на примере тираннозавров, что передние конечности становятся крошечными и бесполезными) и утяжеление задней — противовесом в виде длинного хвоста.
Хорошая идея? Не очень. На самом деле, распределение массы нецелесообразно.
На хвост требуется много мускулов и костей, которые почти ничему, кроме равновесия, не служат. Передних ног тоже жаль. Могут же пригодиться.
…То есть, не всем динозаврам идея классического строения теропод казалась хорошей. И даже можно сказать так: лучшим, потомками которых стали птицы, она казалась плохой. Но чем ещё, если не массивным хвостом, компенсировать перевес передней части тела?
Был ещё способ. Аэродинамический. Для которого мелким динозаврам и понадобились настоящие, маховые перья. Снабжённые лёгкими, не излучающими тепло, лишёнными кровоснабжения, а значит неуязвимыми плоскостями, передние конечности на бегу создавали подъёмную силу. При лазании или передвижении шагом передняя часть тела опиралась на передние же лапы. На бегу же — на воздух. Помогало в таком случае и оперение на хвосте. Создавая центр аэродинамического сопротивления выше центра масс, оно толкало переднюю часть тела вверх.
…Настоящее оперение у динозавров было, но не в качестве украшения или элемента дизайна, заимствуемого художником у современных птиц.
Оно было там и в тех случаях, где и когда приносило пользу. Мелкие бегающие тероподы (крупным метод был недоступен) использовали аэродинамику для удержания равновесия и манёвров. Лишь позже, крылья начали применяться ими и для коротких планирующих полётов.
источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5fd837cc15ece8677e55f87a/dinozavry-i-peria-chto-mojno-uvidet-na-risunkah-i-kak-eto-ponimat-626389c1ce261c52c2c3a597?&
Вековой спор завершен: у птерозавров были перья
21 апреля 2022
15:58
Ольга Мурая
Так иллюстратор Роберт Николлз представляет себе ярко оперённого птерозавра.
Иллюстрация Bob Nicholls.
Два типа перьев в основании гребня птерозавра.
Так могло выглядеть оперение ящера в представлении художника.
Иллюстрация Julio Lacerda.
Уникальная окаменелость птерозавра с сохранившейся частью оперения позволила учёным, наконец, убедиться в том, что перья у этих ящеров всё же были. И не простые, а разноцветные.
Палеонтологи долгое время считали, что динозавры были покрыты чешуёй, как современные ящерицы. Так было до тех пор, пока в последние десятилетия не выяснилось, что многие из этих вымерших животных, как и их более поздние потомки — птицы — были покрыты перьями.
Что касается птерозавров — летающих рептилий, царивших в небе, когда динозавры бродили по земле, — этот вопрос так и не был закрыт. Были ли они лысыми, или у них тоже были перья? Может, они были покрыты волосами?
Скудные доказательства в летописи окаменелостей не позволяли учёным дать окончательный ответ на эти вопросы — до недавнего времени.
Международная группа палеонтологов обнаружила впечатляющие новые доказательства того, что птерозавры не только носили оперение, но и могли менять цвет своих перьев с помощью пигментов — меланинов. Это не значит, что они меняли цвет уже выросших перьев, но, как и современные птицы, возможно, могли полинять.
Новое исследование основано на анализе окаменелого головного гребня птерозавра Tupandactylus imperator возрастом 115 миллионов лет из северо-восточной Бразилии. Напомним, что птерозавры жили бок о бок с динозаврами от 230 до 66 миллионов лет назад.
Этот вид птерозавров известен причудливым огромным гребнем на голове. Команда учёных заметила в нижней части нового образца пушистый ободок из перьев. В нём были и короткие тонкие перья, похожие на волосы, и пушистые разветвлённые перья.
Исследователи совершенно не ожидали увидеть что-то подобное. Перья, обнаруженные на этом образце, очень отчётливо разветвлены по всей длине, совсем как перья современных птиц.
Два типа перьев в основании гребня птерозавра. Так могло выглядеть оперение ящера в представлении художника.
Иллюстрация Julio Lacerda.
Далее команда изучила перья с помощью мощных электронных микроскопов и обнаружила сохранившиеся меланосомы — гранулы пигмента меланина. Неожиданно новое исследование показало, что меланосомы в разных типах перьев имеют разную форму.
Сегодня у птиц цвет перьев тесно связан с формой меланосом, объясняют авторы.
Так как форма меланосом в разных типах перьев птерозавров различалась, у этих животных, по словам учёных, также должен был быть генетический механизм для управления цветом перьев. Эта особенность важна для формирования цветового рисунка и показывает, что окраска была неотъемлемой особенностью даже самых древних перьев.
Авторы нового исследования также отмечают, что оперение птерозавров выполняло скорее функцию терморегуляции, чем сигнальную или маскировочную.
Благодаря коллективным усилиям бельгийских и бразильских учёных и властей, замечательный образец был репатриирован в Бразилию.
Сегодня исследователи стремятся возвращать столь ценные с научной точки зрения окаменелости, как эта, в страны их происхождения. Главной своей задачей учёные считают надёжное сохранение знаний, которые скрывают эти образцы, для потомков. К их изучению учёные всегда могут при необходимости вернуться, а в качестве музейных экспонатов уникальные ископаемые могут вдохновить новые поколения на то, чтобы тоже стать исследователями древностей.
Новое исследование было опубликовано в авторитетном научном издании Nature.
Ранее мы рассказывали о птерозавре размером с кошку, а ещё о птерозавре с «обезьяньей» лапой.
Кроме того, мы писали о другой уникальной окаменелости: оперённом хвосте динозавра, законсервированном в янтаре.
Больше увлекательных новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».
Подписывайтесь на наши страницы в соцсетях. «Смотрим» – Telegram и Яндекс.Дзен, Вести.Ru – Одноклассники, ВКонтакте, Яндекс.Дзен и Telegram.
наука
палеонтология
новости
Ранее по теме
Найденная в Китае древняя акула оказалась дальним предком человека
На ферме в Англии найден целый клад окаменелостей юрского периода
Найден «дракон смерти» — крупнейший птерозавр Южной Америки
Потенциально живые организмы возрастом 830 млн лет обнаружены в древней ловушке
Окаменелости крупнейших морских рептилий обнаружены в швейцарских Альпах
Древнего вампиропода с 10 щупальцами назвали в честь Джо Байдена
У них были перья: готов ли мир увидеть динозавров такими, какими они были на самом деле?
В фильме Мир Юрского периода стая чешуйчатых велоцирапторов преследует человека на мотоцикле.
Есть две возможные реакции на эту сцену. Во-первых, если вы относитесь к широкой аудитории блокбастера: Вау! Эти динозавры выглядят как живые! Или два, если вы палеонтолог или одержимый динозаврами ребенок: подождите минутку. Они слишком большие, чтобы быть велоцирапторами. А почему они покрыты чешуей?
В течение десятилетий динозавры постепенно становились все более похожими на птиц — возможно, не в общепринятых изображениях, но, по крайней мере, в умах палеонтологов. Это произошло благодаря трем первооткрывателям: покойному Джону Острому из Йельского университета, который в 1964 году обнаружил окаменелость под названием Deinonychus и предположил, что она была теплокровной; Джон Маклафлин, блестящий иллюстратор, писатель-фантаст и ученый, предположил, что многие динозавры были пернатыми и теплокровными в книге 1979 года под названием 9.0003 Архозаврия ; и, пожалуй, самым запоминающимся был Роберт Баккер, бородатый палеонтолог с «конским хвостом», которого когда-то называли «гением-наркоманом на ископаемые, Галилеем палеонтологии».
Ему нравилось описывать Tyrannosaurus rex как «дорожного бегуна весом 20 000 фунтов из ада».
Велоцираптор долгое время изображался как чешуйчатое существо. Все меняется, поскольку ископаемые свидетельства показывают, насколько широко были распространены перья среди динозавров. Прихорашивающийся велоцираптор, иллюстрация Джона Конвея .
Теперь, благодаря находкам новых окаменелостей, эти палеонтологи и одержимые динозаврами дети не просто думают, но и знают: «У динозавров были перья!» И не просто мохнатые перья в стиле киви, а сложные, асимметрично-лопастные, как маховые перья современных птиц. Это новое мышление было вызвано открытием изысканно детализированных окаменелостей в отложениях мелкозернистого литографического известняка.
С 1983 года сотни таких окаменелостей — большинство из них из Китая — укрепили идею о теплокровных, активных пернатых динозаврах. Многие из них точно так же точно воспроизводят перья, как культовая цифра 9.0003 Археоптерикс .
Новые окаменелости также дали ключи к переосмыслению более старых окаменелостей: теперь мы можем видеть, где сложные перья прикреплялись (или «вставлялись») к костям рук тероподов, плотоядных двуногих динозавров, включая T. rex и велоцирапторов. Еще другие окаменелости с перьями были найдены в Монголии.
Научные иллюстраторы уже осваивают новые идеи, ежедневно рисуя и обсуждая передовые палеонтологические идеи в своих блогах. Время господства динозавров, с конца триаса до последнего катастрофического удара метеорита, не было эпохой рептилий. Это была эпоха больших странных пернатых тварей. Просто основной мир отстает.
Рой Чепмен Эндрюс был исследователем, авантюристом и натуралистом начала 20-го века и, возможно, послужил источником вдохновения для персонажа Индианы Джонса. Он руководил экспедициями в пустыню Гоби и Монголию и обнаружил первые ископаемые яйца динозавров (вверху справа). Изображение № 410733 и № 410765, Библиотека Американского музея естественной истории .
Новая парадигма
Эндрюс обнаружил кости птицеподобного существа, которое он назвал овираптором, или «похитителем яиц», у которого были птичьи беззубые клювы и «крылья». Некоторые из этих динозавров были 10 футов ростом и имели оперенные хвосты.0003 Иллюстрации Мэтта Мартынюка.
Во время экспедиции 1923 года к пылающим скалам Монголии Рой Чепмен Эндрюс, яркий прототип Индианы Джонса, обнаружил первые когда-либо найденные яйца динозавров. Он также нашел кости странного птицеподобного существа выше человеческого роста, которого он назвал Овираптор , похититель яиц. Овираптор и его родственники стали звездами нового зверинца динозавров. Размером от меньшего, чем человек, до 10 футов в высоту, они являются одними из самых похожих на птиц ископаемых динозавров. У них были беззубые клювы и «крылья» с когтистыми руками, слишком маленькие, чтобы летать, но достаточные, чтобы прикрыть яйца, когда они находятся в гнезде. Они не воровали яйца, а укрывали их от внезапных пыльных бурь.
У некоторых на концах хвостов были веера из перьев, которые, как мы теперь знаем, были отмечены яркими узорами, которые могли использоваться в ритуалах ухаживания. Некоторые ранние наблюдатели думали, что Овираптор был похож на птицу, но парадигма «медлительного ящера» о динозаврах была настолько устоявшейся, что физические доказательства, такие как точки прикрепления перьев, игнорировались в течение многих лет.
Сегодня художники-ученые опережают и публику, и музеи в визуализации «новых» динозавров. Например, мне больше всего нравится дерзкий полевой справочник F Мэтью Мартынюка по мезозойским птицам и другим крылатым динозаврам : справочник в стиле Петерсона не только по таким птицам, как Archeopteryx , но и птицеподобные динозавры. Под пером Мартынюка это больше, чем ящерицы с нарисованными на них перьями; Velociraptor mongoliensis действительно напоминает роудраннера по своей «жизне» (выражение птицеводов для обозначения характерного внешнего вида и поведения птицы).
Наиболее полным художественным сборником мезозойского искусства является недавняя книга под названием Искусство динозавров: Величайшее палеоискусство в мире под редакцией Стива Уайта. Его изображения великолепны, хотя оперены только хищники, хищники размером с птицу и овирапториды.
Экскурсовод Мэтью Мартынюк представляет, каково это быть орнитологом в эпоху динозавров.
Художник по имени Джон Конвей сейчас рисует пушистых тираннозавров; он показывает одного, преследующего пару Gallimimus , которые очень похожи на Эму, за исключением их длинных хвостов. Другими словами, не только главный объект, но и все динозавры на изображении покрыты перьями.
Некоторые недоброжелатели оправдывают масштабный статус-кво мейнстримного искусства динозавров тем, что птицы менее страшны, чем ящерицы. Я сомневаюсь, что кто-либо, кто говорит это, когда-либо был близко и лично с беркутом или видел, как он нырял с монгольского неба на лису или волка.
Но все меняется. В 2012 году Даррен Нейш написал о своих Блог журнала Scientific American о недавней находке Yutyrannus , животного лишь немного меньшего размера, чем T. rex (10 метров от морды до кончика хвоста), которое жило в регионе, где в меловые зимы выпадал снег. Более того, у него сохранился участок кожи, и у него были лохматые перья, похожие на киви. Он озаглавил пост: «Сейчас существуют гигантские пернатые тираннозавры, верно?»
Иллюстрация художника Брайана Чу к Yutyrannus является определением нового взгляда на динозавров. На нем социальная группа ютираннозавров бродит по картине — в соответствии с недавними открытиями троп, которые показывают, что крупные хищники путешествовали стаями или, по крайней мере, семейными группами. Под ногами клочковатый тающий снег. За ними несколько низкорослых сосен размером с пиньоны на моих холмах в Нью-Мексико. Наверху парит парочка птерозавров (и нет, у них НЕ голые крылья летучей мыши).
Перед огромными адскими дорожными бегунами пара птицеподобных хищников размером с человека окружает их по бокам, словно шакалы, высматривающие вокруг охотящегося льва.
Осмелитесь ли вы увидеть T. rex в виде птицы? С перьями?
Ютираннусы, описанные в 2012 году, являются крупнейшими из известных динозавров с перьями: на участке окаменелой кожи видны косматые перья на теле, как у эму. Ютираннус был родственником тираннозавра, имел длину 30 футов и весил более 3000 фунтов. Иллюстрация Брайана Чу .
Больше, чем просто перья
Когда палеонтологи говорят, что динозавры были похожи на птиц, они имеют в виду нечто большее, чем просто перья. Оказывается, ящеротазовые — группа динозавров, в которую входят тероподы (включая велоцирапторов и тираннозавров), а также великие зауроподы (крупнейшие наземные животные, когда-либо ходившие по Земле, некоторые из них ранее назывались «бронтозаврами») — обладали невероятно эффективной дыхательной системой, которая отличить птиц сегодня от всех других животных.
Воздух входит, проходит через сеть воздушных мешков в одном направлении и выходит наружу, позволяя животным извлекать гораздо больше кислорода, чем при простом вдохе и выдохе млекопитающих и рептилий. Палеонтолог Питер Уорд считал, что это был эволюционный ответ на катастрофические вымирания в пермский период, более 250 миллионов лет назад. Это была величайшая катастрофа, с которой когда-либо сталкивалась жизнь (вероятно, вызванная отравлением сероводородом), когда уровень кислорода на уровне моря был эквивалентен сегодняшнему уровню на вершине Эвереста. Эффективный план дыхания динозавров и птиц развивался тогда и, расцветая в триасовом периоде, давал им преимущество перед всеми другими наземными животными, пока их роковой астероид не врезался в планету 65 миллионов лет назад.
Палеонтолог Роберт Баккер незабываемо описал T. rex как «дорожного бегуна весом 20 000 фунтов из ада», и современные исследования подтверждают его слова. Даже самые крупные динозавры, вероятно, больше походили на Великого Дорожного Бегуна, чем на ящерицу.
Фото Гленна Бартли.
Эта дыхательная система, должно быть, помогла огромным зауроподам пережить этот период. До того, как было установлено их родство с птицами, окаменелые следы, казалось, свидетельствовали о том, что они жили большими мигрирующими группами, где более молодые животные оставались под защитой стада, а трехпалые хищники преследовали их по бокам. Должно быть, они съели так много, что не могли долго оставаться на одном месте, ожидая, пока деревья пополнят свой рост. Медлительный «ящер» вряд ли мог вести такой образ жизни. Но внезапное видение огромного активного животного с его огромным телом, вентилируемым и облегченным системой воздушных мешков, внезапно делает таких бродячих травоядных гигантов более правдоподобными.
Даже на другой стороне эволюционного древа динозавров группа, известная как Ornithischia, вероятно, тоже была птицеподобной. Недавно обнаруженная окаменелость очень раннего маленького динозавра ясно показывает, что у него были по крайней мере перья типа киви или эму, если не сложные перья, как у современных птиц.
Окаменелость датируется более чем 200 миллионами лет назад, а это означает, что она должна напоминать предка всех динозавров, как Ornithischia, так и Saurischia. Его шкура как бы свидетельствует о том, что самые ранние динозавры вышли из триаса с теплым покровом и совсем не были похожи на ящериц; на самом деле, они были очень похожи на киви.
Мы пока не знаем, какой поверхностью были покрыты все большие динозавры, а такие млекопитающие, как слоны и носороги, показывают, что большая часть шерсти или перьев может исчезнуть у крупных животных, обитающих в теплом климате. Какое-нибудь теплое укрытие в любом случае было бы полезно в более высоких широтах, где многие динозавры жили в те времена, когда эти регионы были достаточно холодными для снега и темными зимой.
Недавно описанный динозавр Zhenyuanlong suni имел длину 5 футов и был родственником велоцираптора. На хорошо сохранившихся крыльях окаменелости были сложные перья, а не простые волосовидные структуры. Иллюстрация Чжао Чуанга .
Совершенно новый вид
Мезозойский мир был более странным, чем мы могли себе представить. Это действительно была планета Странных Пернатых Существ. Самые крупные хищники с их девятидюймовыми зубами больше походили на бегунов, чем на ящериц. Небо было полно птерозавров, которые не были ни динозаврами, ни птицами, ни рептилиями в том смысле, в каком мы понимаем слово «рептилия». Их крылья были покрыты мехом или пушистыми перьями, а их размер варьировался от размера колибри до размаха крыльев, если не веса, Боинга-747. Книга Марка Уиттона Птерозавры и его блог показывают, что у некоторых были гребни, похожие на радиоантенны, некоторые ходили и кормились, как аисты, а у некоторых были яркие полосы на их невозможных головных уборах. Уже появилось несколько современных форм птиц — возможно, виды, похожие на кур, уток, попугаев и гагар, летали и плавали в окружении всех этих странных пернатых тварей. Только млекопитающие сохранились, как живые ископаемые, остатки исчезнувшей эпохи до динозавров, мохнатые и низкорослые.
Насколько нам известно, млекопитающие еще не были даже такими большими, как немецкая овчарка.
Популярное видео, циркулирующее в социальных сетях, сравнивает динозавров по размеру с людьми — начиная с малого и заканчивая самыми крупными видами, которые затмили бы нас. (Обратите внимание, многие из них нарисованы перьями.) Дейн Павитт и Кевин Маклеуд .
Затем, в одно мгновение, мир птицеподобных монстров рухнул. Их парадигма изменилась, остались только загадочные кости, напоминающие нам о древних обычаях. Их меньшие родственники, линия существ, которых мы называем настоящими птицами, и примитивные ползающие мохнатые существа, называемые млекопитающими, которых великие динозавры подавляли и доминировали на протяжении бесчисленных тысячелетий, снова засияют, чтобы наполнить мир «бесконечными формами» Дарвина.
Нас бы здесь не было, если бы мир мезозойских правителей уцелел. Но на мгновение давайте поднимем бокал за них, чье планетарное правление в течение примерно 200 миллионов лет было намного дольше, чем наш вид до сих пор достиг.
Куда ни глянь, самые маленькие из их выживших: синицы у кормушки, бегуны, разбивающие ящериц о скалы, кондоры, парящие над горными хребтами.
И когда вы думаете о них, помните вот что: у них были перья.
Почему у динозавров были перья?
Ведущий палеонтолог доктор Цзинмай О’Коннор является помощником хранителя ископаемых рептилий в Музее Филда в Чикаго. Она рассказывает нам все, что знает о пернатых динозаврах, в этом подкасте Pulsar от #MOSatHome. Мы задаем вопросы, присланные слушателями, поэтому, если у вас есть вопрос, который вы хотели бы задать эксперту, отправьте его нам по адресу [email protected].
JINGMAI: За последние пять лет мы понимаем, что полет эволюционировал у динозавров четыре раза. Кто знает, что мы обнаружим в ближайшие пять лет?
ЭРИК: Прошло 66 миллионов лет с тех пор, как большинство динозавров вымерло, но мы все еще каждый день узнаем о них что-то новое. Некоторые из самых захватывающих новых открытий и многие вопросы о динозаврах, которые мы получаем в Музее науки, связаны с недавними окаменелостями, которые показывают, что у многих динозавров были перья.
Большинство людей просто спрашивают, почему? Чтобы получить ответ, я поговорил с доктором Цзинмаем О’Коннором, палеонтологом Филдовского музея в Чикаго и одним из ведущих мировых экспертов по динозаврам, перьям и полетам. Доктор О’Коннор, большое спасибо, что присоединились ко мне.
ЦЗИНМАЙ: С удовольствием, Эрик. Я счастлив быть здесь.
ЭРИК: Итак, я подумал, что хорошим началом будет отличный вопрос, который мы получаем довольно часто. Откуда мы знаем, что у динозавров были перья?
JINGMAI: Ну, мы знаем это из прямых доказательств. В 1996 году в раннемеловых отложениях на северо-востоке Китая был обнаружен первый пернатый динозавр. Но с тех пор пернатые динозавры совсем недавно были обнаружены в Бразилии, а также в Канаде и других частях мира.
ЭРИК: Итак, перья и полеты — совсем недавнее дополнение к нашим знаниям о динозаврах. Знаем ли мы, как возникли эти черты?
ЦЗИНМАЙ: Получается, что полет эволюционировал у динозавров несколько раз.
В настоящее время мы выявили, вероятно, четыре различных независимых случая развития полета у динозавров, и каждый раз он развивался по-разному. Так что, конечно, у птиц он развивается только с крыльями на передних конечностях. Но в линии микрорапторов он развился с крыльями на руках и ногах. А еще есть другая причудливая линия под названием scansoriopterygidae, которая вообще не использует перья и летает с крыльями, которые больше похожи на крылья летяги, или летучей мыши, или птерозавра, в основном крылья, которые поддерживаются удлиненными пальцами в руки и которые образованы лоскутами кожи. Мы называем их патагиями.
ЭРИК: Это в основном планеризм, или это много полетов с двигателем?
ЦЗИНМАЙ: Хороший вопрос. Необходимо провести исследование каждой из этих независимых линий, потому что мы только совсем недавно поняли, что полет эволюционировал несколько раз. Таким образом, кажется, что у скансориоптеригид, поскольку крыло довольно маленькое, они, вероятно, просто парили, что-то вроде белки-летяги.
Микрораптор, мы менее уверены. Люди много спорят об этом, потому что это такой интересный таксон. Я бы сказал, что это была какая-то форма, может быть, махового планирования, потому что, например, птицы летают по-разному. Есть скачкообразный полет, когда вы видите, как птица взмахивает связкой, а затем как бы превращается в маленькую пулю и некоторое время стреляет, а затем снова начинает взмахивать крыльями. А еще есть птицы, которые взмахивают крыльями и парят, поэтому они держат крылья расправленными во время фазы отсутствия взмахов. Там все разные типы полета, это моя точка зрения.
Я бы сказал, что микрораптор, вероятно, летал с помощью двигателя, так что он действительно использовал какой-то тип машущего движения. Но мы действительно не уверены. И, наконец, последний, четвертый возможный случай полета, развивающийся у динозавров, — это еще один дромеозаврид. Таким образом, полет эволюционировал у дромезавров, вероятно, как минимум дважды. А это таксон под названием Rahonavis из позднего мелового периода Мадагаскара.
И этот не сохраняет никаких мягких тканей. Так что мы не знаем, было ли у него два или четыре крыла, и гораздо труднее сделать вывод, как он летал без сохранившихся мягких тканей.
ЭРИК: Удивительно, что способность летать эволюционировала столько раз у динозавров, и захватывающе, что все эти знания настолько новы. Теперь наш большой вопрос для вас сегодня: почему у динозавров были перья? Некоторые динозавры в конце концов использовали их для полета, но эволюция — медленный процесс. Так почему же у некоторых динозавров изначально появились перья?
JINGMAI: Итак, это еще один вопрос, на который мы пока не знаем ответа. Но главная гипотеза состоит в том, что самые ранние перья развились для некоторой формы терморегуляции, то есть в основном для того, чтобы согревать животных. И первые перья совсем не были похожи на современные перья. Они были больше похожи на волосы. Они отличаются от волос структурой фолликула, но это была просто мононить.
И затем, в ходе эволюции динозавров, по мере того, как вы приближаетесь к динозаврам, которые тесно связаны с птицами, вы видите, как развиваются все более и более сложные формы перьев. И только с эволюцией пера современного типа вы видите, что эти перья начинают использоваться для полета. И для этого есть веская причина, потому что у пера современного типа есть центральный стержень, или как позвоночник, а затем с обеих сторон у него есть то, что мы называем жилкой пера. И вены смыкаются.
Я думаю, что мы все играли с перьями, и вы разъединяете их, а затем можете снова скрепить молниями. И именно эта взаимосвязанная морфология позволяет перьям образовывать единую поверхность, которую можно использовать в качестве аэродинамического профиля, например, для формирования крыла. Если у него нет этой взаимосвязанной морфологии, вы не сможете создать эту аэродинамическую поверхность.
ЭРИК: Итак, динозавры существовали сотни миллионов лет, и у них появились перья и полет.
А затем, 66 миллионов лет назад, произошла великая катастрофа, из-за которой многие из них вымерли. Но, как мы недавно узнали, не динозавры предки сегодняшних птиц. Так как же выглядели те животные, которые пережили вымирание? Они уже были похожи на птиц?
JINGMAI: Современные птицы уже жили в меловом периоде. И они пережили падение метеорита. Птицы впервые появляются в летописи окаменелостей 155 миллионов лет назад, а затем в раннем меловом периоде, благодаря удивительным открытиям в Северо-Восточном Китае, у нас есть огромное разнообразие всех этих различных родословных птиц. И на самом деле была одна особая линия, которая доминирует повсюду в меловых отложениях. Это называется энантиорниты. Но затем эта линия вместе со всеми другими линиями птиц, не относящимися к короне, вымирает. Так что в основном выживает только одна птичья линия. Но не один вид птиц пережил вымирание в конце мелового периода. На самом деле мы знаем, что, например, разделение между птицами, которые в конечном итоге уступают место уткам и гусям, — это гусеобразные, — они уже отделились от курообразных, которые похожи на кур и индеек.
В меловом периоде уже существовало множество выживших птиц современного типа.
ЭРИК: Так где же грань между динозавром и птицей? В какой момент предки птиц перестали быть динозаврами?
ЦЗИНМАЙ: Хороший вопрос. Прямо сейчас у нас фактически нет никаких морфологий, на которые мы могли бы указать и сказать, это птица, а это птичий динозавр, а это нептичий динозавр. Общий предок современного воробья, и археоптерикс, и все его потомки — это то, что мы называем птицами. И тогда все остальное было бы нептичьим динозавром. А птицы — это динозавры. Дело не в том, что они произошли от динозавров. Они динозавры. И я бы возразил: люди говорят, что мезозой — это век динозавров, а кайнозой — век млекопитающих. Но сейчас видов птиц более чем в два раза больше, чем млекопитающих. Так что на самом деле это все еще эпоха динозавров. Это невероятно успешная группа.
ЭРИК: Мне очень нравится идея, что мы все еще живем в эпоху динозавров, потому что вы смотрите наружу, а они летают повсюду.
Теперь, если птицы уже существовали во время гигантского удара, уничтожившего не только большинство других динозавров, но и большую часть другой жизни на Земле, было ли в них что-то, что позволило им выжить, когда другие динозавры не могли?
ЦЗИНМАЙ: Ну, я думаю, это была комбинация множества разных факторов. Это никогда не бывает чем-то одним, на что мы можем указать. И я думаю, это потому, что у этой конкретной группы птиц была более эффективная пищеварительная система, чем у других групп, более гибкая пищеварительная система, которая позволяла им питаться такими ресурсами, как семена и вещи, которые все еще были вокруг, даже когда все леса и все растения умирали из-за вымирания после удара метеорита. Кроме того, это связано с различиями в том, как они размножаются. Например, мы знаем, что эти более примитивные птицы или птицы, которые не выжили, откладывали яйца прямо в грязь. И кажется, что они, вероятно, не возились со своими яйцами после того, как отложили их, в то время как современные птицы манипулируют своими яйцами, чтобы они равномерно согревались.
И поэтому эта способность манипулировать вашим яйцом, перемещать ваше яйцо, вероятно, позволила им сохранить часть своих яиц в это кризисное время.
Кроме того, они, вероятно, не откладывали яйца на землю. Они могли откладывать яйца в защищенной среде. Также имеет отношение к тому, как они выросли. Птицы, которые не выжили, по-видимому, росли медленнее, а это означает, что они провели более длительный период времени, будучи уязвимыми, и эти современные птицы летают очень быстро. Есть даже некоторые птицы, которые достигают почти взрослых размеров в течение двух недель. Это безумие.
И все птицы — почти все птицы, за исключением киви, — вырастают до размеров взрослой особи в течение первого года. Таким образом, этот быстрый рост, когда они быстро выходят из периода, когда они уязвимы, также мог им помочь. Это также связано с их экологией. Например, есть идея, что птицы, которые жили в прибрежной водной среде, могли быть как бы защищены от некоторых из худших ударов.
И похоже, что большинство этих птиц, которые жили в этих полуводных средах, опять же, были этой группой, которая действительно выжила. Так что мы точно не знаем, но я думаю, что это комбинация множества разных факторов.
ЭРИК: Вау. Немало сил пришлось пережить птицам в это тяжелое время. Они были действительно хорошо расположены с их ростом и откладкой яиц и всем необходимым, чтобы пережить недостаток солнечного света и отмирание растений. А затем они продолжали развиваться и адаптироваться к действительно разнообразным популяциям птиц, которые мы видим сегодня.
ЦЗИНМАЙ: Ага. Что ж, современные птицы чрезвычайно видоизменены по сравнению со всеми остальными амниотами. И это, я думаю, подтверждается тем, насколько они успешны. Они могут жить в экстремальных условиях и способны на невероятные физические подвиги, такие как длительные миграции, полеты над Гималаями. И есть все эти особенности, которые мы считаем птичьими, потому что мы находим их только у современных птиц.
Но когда мы смотрим на летопись окаменелостей, мы видим, что многие из этих птичьих черт, некоторые из них были унаследованы от динозавров. Так что на самом деле это динозавровые черты, которые птицы унаследовали, как перья, как крылья, тогда как другие черты развились во время эволюции птиц в меловой период. И они не развились сразу все сразу. Разные группы развивали их в разное время.
Так уж получилось, что все эти особенности присутствуют только у этой одной группы птиц, и именно это помогло им выжить, тогда как у других групп были некоторые особенности, но не все. И они просто не смогли пройти через это.
ЭРИК: И напоследок, вот вопрос. Однажды я получил от посетителя после живой презентации о динозаврах, которые мне очень понравились. Какое ископаемое вы хотели бы обнаружить следующим?
JINGMAI: Я хотел бы найти птицу из промежутка между археоптериксом — 155, 150 миллионов лет — до этих птиц из месторождений Джехол, которым от 130 до 120 миллионов лет.