Птицы динозавры: Динозавры и птицы — Динофакты

Потомки динозавров: происхождение и эволюция птиц

6462

Добавить в закладки

Как появились птицы на Земле? Существуют две основные гипотезы о
происхождении и эволюции пернатых: так называемая «крокодилья»
гипотеза и гипотеза происхождения птиц от динозавров. Причем
именно вторая гипотеза находит всё больше подтверждений в
последнее время и считается основной. О том, как и почему
появились птицы на нашей планете, рассказали на лекции
в Институте биологии и химии МПГУ (Москва).
Организатор лекции — культурно-просветительский центр
«Архэ».

Спикер: Александр Шариков — кандидат биологических наук,
доцент кафедры зоологии и экологии МПГУ

До 90-х годов в мире господствовала монофилитическая
(«крокодилья») гипотеза, согласно которой птицы произошли от
предков крокодилов — круротарзов, мелких текодонтов поздней перми
(280-225 млн. лент) и раннего триаса (225-195 млн.лет). 

«Но со временем всё больше учёных стало склоняться ко второй, так
называемой «динозавровой» гипотезе, согласно которой птицы
являются прямыми потомками динозавров: то есть произошли от
тероподных динозавров группы манирапторов, либо
группы целурозавров. Относительно недавно были получены
новые доказательства и основные претензии к «динозавровой» теории
были сняты, поэтому сегодня она является основной», —
рассказал лектор.

На то, чтобы создать птиц, эволюции потребовалось более 100 млн.
лет. Но зачем понадобилось превращать динозавров в пернатых? Всё
дело в терморегуляции, поясняет спикер.

«Главный вопрос — с чем связано появление перьев? Сейчас
основная гипотеза заключается в том, что появление перьев у
древних рептилий нужно было не для полёта, а для терморегуляции.
Перья были в основном у двуногих рептилий, потому что именно они
быстрее всего бегали, а значит, им требовалось больше энергии
и у них была бóльшая необходимость поддержания постоянной
температуры тела. И один из способов терморегуляции — это
покровы, в частности перья. А вот то, что перья пригодились не
только для терморегуляции, но и для полёта, — это уже
вторичное явление. Полёт не был первопричиной формирования
перьевого покрова и многих других птичьих признаков», —
говорит Александр Шариков.

Зоолог рассказал также о том, что сегодня «динозавровая» гипотеза
не только подтверждается, но и порождает ряд других смелых
предположений. Так, сейчас среди учёных существует мнение, что по
сути птицы — это и есть динозавры, те, которым удалось
дожить до нашего времени.

«Бóльшая часть динозавров вымерла, а вот такие специфические
летающие оперённые динозавры дожили до наших времен, и
эта ветвь прямая», — добавил лектор.


Реконструкция микрораптора гуи. Изображение: www.ammonit.ru

В процессе эволюции природа порой являла поистине удивительные
формы. Так, например, микрорапторы гуи — хищные динозавры,
жившие на территории современного Китая примерно
120 миллионов лет назад, — имели целых четыре крыла и
могли планировать между деревьями! Однако такое ноу-хау оказалось
слишком энергозатратным, поэтому попытки создать четырехкрылую
птицу в итоге оказались безуспешными.

Долгие годы перед учёными стоял вопрос о том, какие из
современных птиц претендуют на право называться самыми древними.
Недавние открытия показали, что наряду со страусами и
страусоподобными птицами (нанду, эму, казуары) по своему возрасту
выделяется группа под названием курогуси.

«Именно курогуси, а конкретнее — отряд гусеобразных и
курообразных, которые очень близки генетически, претендуют на
право называться одними из самых древних групп среди ныне
живущих, а дальше уже идут все остальные птицы», — отметил
Александр Шариков. 

Автор Текст и фото Янина Хужина

институт биологии и химии мпгу
мпгу
эволюция

Развернуть

Информация предоставлена Информационным агентством «Научная Россия». Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано
Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.

НАУКА ДЕТЯМ

Казанские ученые первыми в России вырастили кристалл LiGdF4 с заданными магнитными свойствами

14:00 / Физика

Тяжелые металлы и органические загрязнители активировали почвенную плесень

12:00 / Биология

Как в СССР заново создавали Новый год? Лекция кандидата исторических наук Марьяны Архиповой

10:30 / История, Наука и общество, Этнография

Зоологи открыли четыре новых вида микроскопических беспозвоночных

18:00 / Биология

Рекордно снежный декабрь 2022 года

16:00 / Климат

Оценка биоразнообразия и экологии Черного моря: завершился зимний рейс «Профессора Водяницкого»

14:00 / Биология

Чувство праздника: как проникнуться атмосферой Нового года и Рождества?

13:00 / Наука и общество

Борщевик Сосновского поможет бороться с радиоактивными отходами

12:00 / Биология, Химия

Красноярские ученые за работой: лучшие снимки 2022 года

14:00 / Наука и общество

Слезы раскрыли причины неожиданных закупорок вен сетчатки

12:00 / Биология, Медицина

Памяти великого ученого. Наука в глобальном мире. «Очевиднное — невероятное» эфир 10.05.2008

04.03.2019

Памяти великого ученого. Нанотехнологии. «Очевидное — невероятное» эфир 3.08.2002

04.03.2019

Вспоминая Сергея Петровича Капицу

14.02.2017

История новогодних праздников

01.08.2014

Смотреть все

Как динозавры стали птицами. Отрывок из книги «Очень краткая история жизни на Земле»


Динозавры всегда были созданы для полета. Началом стала их приверженность двуногости, которая всегда была сильнее, чем у любых из их крокодилоподобных родственников. 


У большинства животных, передвигающихся на четырех ногах, центр тяжести расположен в районе груди. Чтобы встать на задние лапы, таким животным приходится тратить много сил, и долго стоять в вертикальном положении им тяжело. У динозавров же центр тяжести был смещен назад, к тазовой области. Относительно короткое спереди от бедер, сзади тело уравновешивалось длинным жестким хвостом, поэтому динозавры могли без усилий стоять на задних лапах. В отличие от других амниот с коренастыми мощными конечностями, задние ноги динозавров могли быть длинными и тонкими. Ноги, утончающиеся к концам, легче передвигать. Чем легче передвигать конечности, тем быстрее можно бегать. Передние конечности, больше не задействованные в передвижении, уменьшились, а кисти освободились для других дел — захвата кусков добычи или лазанья по деревьям. 


Похожие на длинный рычаг, балансирующий на длинных задних лапах, динозавры обзавелись системой координации, которая постоянно отслеживала положение тела в пространстве. Их мозг и вся нервная система были отточены лучше, чем у любого другого существовавшего до тех пор животного. Благодаря всему этому динозавры могли не только стоять, но и бегать, расхаживать, вертеться и крутиться с самоконтролем и грацией, подобных которым Земля еще не видела, и это оказалось формулой успеха. 


Динозавры прошлись паровым катком по остальным формам жизни. К концу триаса они стали столь разнообразны, что заняли все наземные экологические ниши, подобно терапсидам в перми, — но сделали это с непревзойденной элегантностью. Хищные динозавры всех размеров охотились на растительноядных динозавров. Растительноядные же для защиты или вырастали до размеров грузовика, или обрастали броней толщиной с танковую. Завроподы вернулись к четвероногости и стали самыми большими наземными животными за всю историю: некоторые из них достигали 50 метров в длину и весили более 70 тонн, как аргентинозавр (Argentinosaurus). 


Сравнение размеров некоторых из самых известных образцов тираннозавра и человека. Источник: Wikipedia


Но даже гигантам не удалось полностью избежать угрозы быть съеденными. На них охотились гигантские хищники — «сухопутные акулы» кархародонтозавры (Carcharodontosaurus) и гиганотозавры (Giganotosaurus). Апофеозом — на закате эры динозавров — стал тираннозавр (Tyrannosaurus rex). 


В этом создании потенциал уникального строения динозавров был использован полностью. Задние конечности пятитонного монстра представляли собой пару колонн мышц и связок, в которых скорость и грация предшественников были принесены в жертву невероятной мощи и почти непреодолимой силе. Уравновешенное длинным хвостом тело было относительно коротким, передние конечности уменьшились до крохотных придатков, основная масса сконцентрировалась в шейных мышцах и длинных челюстях. Челюсти были полны зубов, размерами и формой напоминавших бананы — если бы бананы могли быть прочнее стали. Эти зубы могли крушить кости и пробивать броню медлительных, но хорошо защищенных растительноядных размером с автобус — таких, как анкилозавр или многорогий трицератопс. Тираннозавр и его родня отрывали от добычи кровавые ломти и заглатывали их целиком — с костями, броней и всем остальным. 


Но с неменьшим успехом динозавры могли быть и маленькими. Некоторые могли бы станцевать у вас на ладони. Например, микрораптор (Microraptor) был размером с ворону и весил не больше килограмма, а своеобразный и (Yi), похожий на летучую мышь и такой же крохотный, как его название, весил вдвое меньше. 


Терапсиды были размером от мелкого терьера до слона, но динозавры превзошли их со всех сторон. Как же им удалось стать такими громадными — и такими крошечными? 


Все началось со способа дыхания. 


Еще в глубокой древности среди амниот произошел раскол. Млекопитающие — последние выжившие терапсиды, дотриасовые реликты, смело прятавшиеся в тени динозавров, — дышали, просто вдыхая и выдыхая. Если взглянуть беспристрастно — это довольно неэффективный способ снабжать тело кислородом и избавлять от углекислоты. Приходится расточительно расходовать энергию на прокачку свежего воздуха через рот и нос и далее по дыхательным путям в легкие, где кислород всасывается в кровеносные сосуды, окружающие легкие. И те же кровеносные сосуды должны сбросить избыток углекислоты в тот же самый просвет легких, откуда воздух надо выкачать наружу по тому же длинному пути. Поэтому очень сложно избавиться сразу от всего несвежего воздуха в легких, равно как заполнить каждый уголок легкого свежим воздухом за один вдох. 


Другие амниоты — динозавры, ящерицы и прочие — тоже вдыхают и выдыхают воздух через те же отверстия, но последовательность событий между вдохом и выдохом у них совсем другая. Эти животные развили одностороннюю систему работы с воздухом, благодаря которой дыхание стало гораздо более эффективным. Воздух после вдоха попадал в легкие, но не выходил обратно сразу же. Вместо этого через односторонние клапаны он направлялся в обширную систему воздушных мешков. Подобная картина наблюдается у некоторых современных ящериц, но максимально использовали систему воздушных мешков динозавры. У них воздушные мешки — фактически расширения легких — окружали внутренние органы и даже заходили внутрь костей. Динозавры были воздушными животными. 


Такая система работы с воздухом была столь же элегантна, сколь необходима. Имея развитую нервную систему и ведя активный образ жизни, динозавры вырабатывали и расходовали большое количество энергии, которое существенно нагревало их тела. При такой активности необходимо доставлять кислород к нуждающимся в нем тканям настолько эффективно, насколько это только возможно. Двигательная активность приводила к выработке значительного количества избыточного тепла. Воздушные мешки хорошо поглощали и рассеивали его. В этом кроется секрет громадных размеров, которых достигали динозавры — у этих животных было воздушное охлаждение. 


Если тело растет в размерах при сохранении формы, то его объем увеличивается гораздо быстрее площади его поверхности. Иными словами, чем больше размеры тела, тем больше соотношение между объемом внутренних и поверхностных тканей. В результате может возникнуть проблема снабжения тела пищей, водой и кислородом, как и проблема удаления отходов и тепла, вырабатываемого в результате жизнедеятельности, — ведь площадь поверхности, через которую происходит обмен, по отношению к объему обслуживаемых тканей неуклонно уменьшается. 


Большинство созданий имеют микроскопический размер, так что для них такой проблемы не существует, но стоит вырасти больше типографской точки — и она встанет в полный рост. Решением является, во-первых, развитие специализированных транспортных систем, таких как сосудистая, легкие с системой бронхов и альвеол; а во-вторых — изменение формы и создание увеличенных или запутанных конструкций в качестве радиаторов, от парусов пеликозавров и ушей слонов до сложных лабиринтов в легких, которые, помимо газообмена, выполняют и другую важную роль, активно рассеивая тепло.  


У некоторых пеликозавров (например, у диметродона) на спине был гребень («парус») из кожи. Источник: Wikipedia


Млекопитающие, оказавшись в мире без динозавров и получив возможность не ограничиваться размерами барсука, решили эту проблему за счет избавления от волос по мере увеличения размеров тела и потоотделения. Капельки влаги, испаряясь на поверхности тела, забирают необходимое для этого тепло от подкожной сети сосудов, создавая эффект охлаждения. Выдыхаемый из легких воздух тоже уносит с собой тепло, поэтому некоторые особенно мохнатые млекопитающие тяжело дышат, открыв пасть и высунув длинный влажный язык, чтобы охладиться. Самым большим наземным млекопитающим был парацератерий (Paraceratherium) — высокий безрогий носорог с вытянутым телом, живший около 30 миллионов лет, спустя многие миллионы лет после исчезновения динозавров. Его рост был около 4 метров в холке, а вес — до 20 тонн. 


Но крупнейшие динозавры были намного, намного больше. У гигантских завропод, таких как один из крупнейших когда-либо существовавших наземных животных 70-тонный 30-метровый аргентинозавр, площадь поверхности была ничтожна в сравнении с объемом тела. И даже изменения формы тела — удлинения шеи и хвоста — было совершенно недостаточно, чтобы справиться с избытком тепла, производимым его громадными внутренностями. 


Завроподы были очень большими, но есть эмпирическое правило: у больших животных метаболизм менее интенсивный, чем у мелких, поэтому они не такие горячие. Чтобы согреться на солнце, такому динозавру нужно было очень много времени — но и остывать ему тоже приходилось очень долго, поэтому очень большой динозавр, однажды разогревшись, дальше мог поддерживать такую температуру просто благодаря своим размерам. 


Впрочем, достижение динозавров все равно спасало их, позволяя вырастать такими огромными. Так как от их легких, самих по себе объемных, расходилась по всему телу система воздушных мешков, эти животные были не такими массивными, как казались — при своих размерах. Воздушные мешки в костях облегчали и скелет. Скелет динозавров — это подлинный шедевр биологической инженерии: кости облегчены до набора полых несущих стоек при абсолютном минимуме ненесущих частей. 


Но фокус в том, что роль системы воздушных мешков не ограничивалась отведением тепла из легких. Они забирали тепло непосредственно от внутренних органов, так что отпадала необходимость сначала переносить его с током крови в легкие, теряя по пути часть и усложняя тем самым задачу. Наиболее выгодно это было для печени — органа, вырабатывающего очень много тепла, который у крупного динозавра достигал размеров автомобиля. Воздушное охлаждение внутренностей динозавров было более эффективным, чем жидкостная альтернатива млекопитающих. Благодаря этому динозавры смогли достичь гораздо больших размеров, чем млекопитающие, не сварившись при этом заживо. 


Аргентинозавр — один из самых крупных динозавров. Источник: Wikipedia


Так что аргентинозавр в гораздо меньшей степени был громоздким бегемотом, чем легко ступающей четвероногой нелетающей. .. птицей. Ведь именно птицы — наследники динозавров — обладают таким же облегченным скелетом и особым строением тела, таким же быстрым обменом веществ и такой же системой воздушного охлаждения. И все эти приспособления чрезвычайно полезны для полета — занятия, требующего легкой прочной рамы. 


Полет ассоциируется еще и с перьями. Покрывающее тело оперение было отличительной чертой динозавров почти с самого начала их истории. Поначалу перья были больше похожи на волосы, как и у птерозавров — первой группы позвоночных, освоивших полет в далеком триасе, и близких родственников динозавров. Даже без необходимости летать перья обеспечивают достаточную теплоизоляцию маленькому животному, вырабатывающему много тепла. Проблема, стоявшая перед мелкими активными динозаврами, была противоположна заботившей гигантов — мелким требовалось предотвратить рассеивание добытого дорогой ценой тепла в окружающую среду. Простые перья быстро эволюционировали: у них появились опахало, бородки и окраска. Для таких умных и активных животных, как динозавры, была характерна сложная социальная жизнь, в которой демонстрация играла важную роль. 


Еще одним ключом к успеху динозавров стало откладывание яиц. Несмотря на то что позвоночные, в общем, всегда откладывали яйца — что и позволило первым амниотам завоевать сушу, — многие вернулись к древнему, унаследованному еще от первых челюстноротых способу размножения — живорождению. Это лишь вопрос поиска такой стратегии защиты потомства, которая не окажется слишком обременительной для родителя. Млекопитающие тоже начинали с откладывания яиц. Затем почти все они перешли к живорождению, но заплатили за это огромную цену. Живорождение — крайне энергозатратная стратегия, что накладывает ограничения на предельный размер сухопутных млекопитающих. Кроме того, при живорождении ограничено количество детенышей в помете. 


Динозавры никогда не защищали свое потомство таким образом. Все динозавры откладывали яйца — как и все остальные архозавры. Активные и сообразительные животные, динозавры повышали шансы своего потомства на успех, высиживая кладку в гнезде и заботясь о вылупившихся детенышах. Многие, особенно самые стадные растительноядные, например завроподы и практически сменившие их в мелу гадрозавры, которые были мельче и ходили, по крайней мере, время от времени на двух ногах, устраивали гнезда на общественных гнездовьях, которые могли занимать все видимое пространство от горизонта до горизонта. Самки динозавров, откладывая яйца, тратили кальций из собственных костей, чтобы сформировать скорлупу; эту черту унаследовали и птицы. 


Микрораптор — важное доказательство родства динозавров и птиц. Источник: Wikipedia


В свете преимуществ, которые давало откладывание яиц, такая жертва была вполне оправданной. Яйцо амниот — один из шедевров эволюции. В нем упрятан не только эмбрион, но и полноценная система жизнеобеспечения. Яйцо содержит запас питательных веществ, достаточный для обеспечения зародыша до вылупления, а система удаления отходов все это время предотвращает отравление такой изолированной биосферы. Отложив яйцо, самка оказывалась избавленной от проблем и затрат на обеспечение будущего детеныша, укрытого в ее теле. 


Некоторые динозавры все-таки тратили силы на заботу о своем потомстве после вылупления — но они не были намертво связаны этим обязательством. Некоторые ограничивались закапыванием яиц в теплую нору или навоз. Энергия, которая иначе была бы потрачена на воспроизведение и защиту небольшого числа потомков, могла быть потрачена, например, на откладывание значительно большего количества яиц, чем может выносить живородящее животное. И, конечно, на рост. Росли динозавры быстро. Завроподам требовалось расти так быстро, как это только возможно, чтобы стать неинтересными для хищников. Хищникам приходилось расти в ответ. Например, тираннозавр набирал взрослый вес — 5 тонн — меньше чем за 20 лет, прибавляя в день по два килограмма. Никто из его не таких громадных родственников не рос с такой скоростью. 


Динозавры и их ближайшие родичи потратили миллионы лет, накапливая приспособления к полету: перья, быстрый обмен веществ, эффективное воздушное охлаждение для регулирования температуры тела, легкая конструкция тела и исключительная приверженность откладыванию яиц. Зачастую динозавры пользовались некоторыми из этих адаптаций для совершенно нептичьих задач — например чтобы вырасти до размеров, которых еще — и никогда после — не видала суша. В конце концов динозавры получили разрешение на взлет. Как же они сделали последний шаг и оказались в воздухе? 


Это произошло в юрском периоде, когда в процессе эволюции представители одной из линий и без того некрупных хищников стали еще меньше. Чем мельче они становились, тем гуще становился их перьевой покров — ведь мелким животным с быстрым обменом веществ нужно как-то удерживать тепло. Некоторые из них жили на деревьях — на что не пойдешь, лишь бы улизнуть от своих более крупных собратьев. Некоторые открыли, как пользоваться своими оперенными крыльями, чтобы подольше оставаться в воздухе, — и стали птицами. 

Являются ли птицы динозаврами? | Живая наука

У некоторых птиц, таких как этот казуар, легко заметить сходство с вымершими динозаврами-тероподами.
(Изображение предоставлено Shutterstock)

Что общего у воробьев, гусей и сов с велоцираптором или могучим Tyrannosaurus rex ? Все они могут проследить свое происхождение от двуногой, в основном плотоядной группы динозавров, называемых тероподами («звероногими»), которые впервые появились около 231 миллиона лет назад, в конце триасового периода. 0006 .

Самые ранние птицы имели много общего со своими родственниками-тероподами, включая перья и яйцекладку. Однако определенные черты, такие как устойчивый мощный полет, отличали древних птиц от других теропод и в конечном итоге стали определять происхождение современных птиц (хотя не все современные птицы летают).

Сегодня все динозавры, кроме птиц, давно вымерли. Но считаются ли птицы по-прежнему настоящими динозаврами?

Связанный: Как общались динозавры?

Одним словом: Да.

«Птицы — это живые динозавры, точно так же, как мы — млекопитающие», — сказала Джулия Кларк, палеонтолог, изучающая эволюцию полета, и профессор кафедры геологических наук Техасского университета в Остине.

Несмотря на физические различия, которые отличают всех млекопитающих от других видов, каждое животное в этой группе — живое и вымершее — может проследить определенные анатомические характеристики до общего предка. То же самое верно и для птиц, сказал Кларк в интервью Live Science.

«Они прочно укоренились в этой части дерева динозавров », — сказала она. «Все виды птиц, которые у нас есть сегодня, являются потомками одной линии динозавров: динозавров-тероподов».

Что делает птицу птицей?

Современные птицы имеют оперенные хвосты и тела, несросшиеся плечевые кости, беззубый клюв и передние конечности, которые длиннее задних. У них также есть костяная пластина возле хвоста, называемая pygostyle . Другие виды вымерших теропод имели одну или несколько из этих особенностей, но только у современных птиц есть все они, по словам Такуя Имаи, доцента Института исследования динозавров в Университете префектуры Фукуи в Фукуи, Япония.

У примитивной птицы из Японии под названием Fukuipteryx — птицы возрастом 120 миллионов лет, описанной Имаи в ноябре 2019 года и самой ранней известной птицы с пигостилем — сохранившаяся структура очень напоминала пигостиль современной курицы Имаи. ранее рассказал Live Science. Другими словами, некоторые структуры современных птиц восходят к некоторым из их самых ранних предков.

Тем не менее, примитивные птицы по-прежнему имели много общего с нептичьими тероподами, говорит Цзинмай О’Коннор, палеонтолог, специализирующийся на птицах эпохи динозавров и переходе от нептичьих динозавров, из Института палеонтологии и палеоантропологии позвоночных в Пекине. , Китай.

Фактически, ранние птицы были «очень похожи на динозавров» по ​​сравнению с современными птицами, сказал О’Коннор Live Science в электронном письме. «У некоторых были длинные рептильные хвосты, зубы и когти на руках», — сказала она. По словам Кларка, многие динозавры-тероподы, которые не были птицами, имели настоящие перья, «которые представляют собой перья с центральной частью посередине и разветвленными зазубринами».

Палеонтологи различают группы животных с помощью точных измерений тонких изменений в костях и других окаменелых тканях тела, включая «маленькие бугорки и бугорки [округлые выпуклости на костях], которые связаны с реорганизацией различных групп мышц», — сказал Кларк. Эти морфологические данные переводятся в числа, которые затем обрабатываются алгоритмами, чтобы точно определить родство животных, пояснил О’Коннор. Используя эти алгоритмы в системе, известной как кладистика, эксперты могут отличить древних птиц от их родственников-теропод.

Связанный: Может ли эволюция вернуть динозавров?

Ранние птицы

Самая ранняя из известных птиц — Археоптерикс («древнее крыло»), живший около 150 миллионов лет назад на территории нынешней южной Германии. Существо весило около 2 фунтов (1 кг) и имело длину около 20 дюймов (50 сантиметров); ископаемые свидетельства показывают, что у него было оперение на хвосте и теле. Форма его передних конечностей и перьев также предполагает, что Археоптерикс был способен летать с двигателем — черта, присущая большинству современных птиц. Однако, в отличие от современных птиц, археоптерикс сохранил отдельные когтеобразные пальцы на кончиках крыльев.

Окаменелости птиц начала мелового периода (от 145,5 до 65,5 млн лет назад) были обнаружены на северо-востоке Китая, например, Confuciusornis , который жил около 125 млн лет назад и имел клюв и длинный хвост. перья. Некоторые Окаменелости Confuciusornis , описанные в 2013 году, включали даже медуллярную кость, губчатую ткань, обнаруженную у половозрелых самок птиц, Live Science ранее сообщала .

Еще одно ископаемое свидетельство связывает древних птиц с их современными родственниками посредством их пищеварения, в виде самой ранней известной птичьей помета — массы неперевариваемых рыбьих костей, выкашлявшихся птицей мелового периода в Китае около 120 миллионов лет назад.

Лети, малиновка, лети

Одной из отличительных особенностей птиц является их способность летать, что требует больших передних конечностей, покрытых перьями асимметричной формы и обвитых мощными мышцами, сказал О’Коннор.

«В линии, развивающейся в сторону птиц, скорее всего, в линии Troodontidae [семейство птицеподобных теропод], полет — это то, что отличает птиц от их ближайших нептичьих динозавров (вероятно, троодонтид)», — сказал О’Коннор.

Затем, после эволюции полета, маленькие кости в руках птиц «уменьшаются и сливаются, создавая своего рода жесткую структуру, которая поддерживает перья крыла», — сказал Кларк.

После вымирания нептичьих динозавров в конце мелового периода птицы продолжали развиваться и диверсифицироваться, развивая более специализированные особенности, связанные с полетом, такие как удлиненная структура грудины (называемая килем) и мощный pectoralis для обеспечения движения вниз во время полета, сказал Кларк.

«Вы видите все более и более крупные грудные мышцы, которые связаны с этим глубоким килем. И они развились после возникновения полета и присутствуют у современных птиц», — сказала она.

Сегодня во всем мире насчитывается около 10 000 видов птиц. Птицы могут быть крошечными, как колибри, или большими, как страус ; они могут парить, как орел, или нырять, как пингвины. Тем не менее, они по-прежнему принадлежат к той же группе динозавров-теропод, которые вылупились археоптерикса 150 миллионов лет назад.

Итак, в следующий раз, когда вы задаетесь вопросом, как могли выглядеть динозавры, когда они ходили по Земле, посмотрите не дальше, чем на чайку, разглядывающую ваш картофель фри на пляже, ворона, ругающая вас с забора, или ближайший голубь, клюющий крошки на тротуаре.

  • Динозавры были разноцветными?
  • Самый большой динозавр в мире?
  • Как динозавры получили свои имена?

Первоначально опубликовано на Live Science .

Минди Вайсбергер — редактор Live Science для каналов Animals и Planet Earth. Она также сообщает об общих науках, включая изменение климата, палеонтологию, биологию и космос. Минди изучала кино в Колумбийском университете; до Live Science она продюсировала, писала и руководила СМИ для Американского музея естественной истории в Нью-Йорке. Ее видеоролики о динозаврах, астрофизике, биоразнообразии и эволюции появляются в музеях и научных центрах по всему миру, получая такие награды, как CINE Golden Eagle и Communicator Award of Excellence. Ее статьи также публиковались в журналах Scientific American, The Washington Post и How It Works Magazine.

Происхождение птиц — Понимание эволюции

Главная → Макроэволюция через эвограммы → Происхождение птиц

Открытие того, что птицы произошли от мелких плотоядных динозавров поздней юры, стало возможным благодаря недавно обнаруженным окаменелостям из Китая, Южной Америки и других стран, а также благодаря изучению старых музейных образцов с новых точек зрения и с помощью новых методов. Охота на предков живых птиц началась с экземпляра археоптерикса 9.0136, первая известная птица, обнаруженная в начале 1860-х годов. Как и у птиц, у него были перья на руках и хвосте, но, в отличие от современных птиц, у него также были зубы и длинный костяной хвост. Кроме того, многие кости в руках, плечевом поясе, тазе и ступнях археоптерикса были отдельными, а не сросшимися и редуцированными, как у современных птиц. На основании этих характеристик археоптерикс был признан промежуточным звеном между птицами и рептилиями; а какие рептилии?

Филогения птиц адаптирована из / разветвленного пухового пера и симметричного контурного пера из The Tangled Bank , используется с разрешения автора Карла Циммера и издателя Roberts & Company, Гринвуд-Виллидж, Колорадо. Берлинский образец Archeopteryx lithographica . Фотография Х. Рааба, использованная в соответствии с лицензией Creative Commons.

В 1970-х годах палеонтологи заметили, что археоптерикс имеет общие уникальные черты с маленькими хищными динозаврами, называемыми тероподами. Все группы динозавров на этой эвограмме, кроме птицетазовых динозавров, являются тероподами. Основываясь на их общих чертах, ученые пришли к выводу, что, возможно, тероподы были предками птиц. Когда палеонтологи построили эволюционные деревья для изучения вопроса, они были еще больше убеждены. Птицы — это просто ветка на ветке динозавров на древе жизни.

По мере того как птицы эволюционировали из этих тероподовых динозавров, многие их черты изменились. Однако важно помнить, что животные ни в каком смысле не «пытались» быть птицами. На самом деле, чем внимательнее мы смотрим, тем очевиднее становится, что набор признаков, характеризующих птиц, эволюционировал через сложную серию стадий и на этом пути выполнял различные функции.

Возьмем, к примеру, перья. Мелкие тероподы, родственные Compsognathus (например, Sinosauropteryx ), вероятно, развились первые перья. Эти короткие, похожие на волосы перья росли у них на голове, шее и теле и обеспечивали теплоизоляцию. Перья, кажется, также имели разные цветовые узоры, хотя трудно сказать, предназначались ли они для демонстрации, маскировки, распознавания видов или другой функции.

На этой окаменелости Sinosauropteryx сохранились следы перьев, похожих на волосы. Фото Джона Хатчинсона.

У теропод, еще более близких к птицам, таких как овирапторозавры, мы находим несколько новых типов перьев. Один разветвленный и опушенный, как на фото ниже. У других развился центральный стебель, от которого и от его основания отходят неструктурированные ветви. Третьи (например, дромеозавриды и Archeopteryx ) имеют лопастную структуру, в которой бородки хорошо организованы и соединены бородочками. Это идентично структуре перьев современных птиц.

Справа асимметричные маховые перья присутствуют в окаменелости дромеозаврида, который, возможно, имел способность планировать. Фото любезно предоставлено Син Сюй, из: Xu X., Z. Zhou, X. Wang, X. Kuang, F. Zhang и X. Du. 2003. Четырехкрылые динозавры из Китая. Природа 421:335-340.

Еще одно доказательство исходит от изменений пальцев динозавров, ведущих к птицам. У первых динозавров-теропод были руки с маленькими пятым и четвертым пальцами и длинным вторым пальцем. Как показывает эвограмма, в линии теропод , которая в конечном итоге привела к птицам, полностью утрачены пятый палец (например, как у целофизоидов), а затем четвертый (например, как у аллозавридов). Кости запястья, лежащие в основе первого и второго пальцев, объединились и приобрели полукруглую форму, что позволило руке вращаться вбок относительно предплечья. В конечном итоге это позволило суставам крыльев птиц двигаться таким образом, что создавалась тяга для полета.

Этот динозавр-овирапторид, Citipati osmolskae , возможно, защищал гнездо с яйцами. Фотография Dinoguy2, использованная по этой лицензии Creative Commons.

Долгое время обсуждались функции перьев в процессе их эволюции. Как мы видели, первые, простейшие, похожие на волосы перья, очевидно, выполняли изолирующую функцию. Но у более поздних теропод, таких как некоторые овирапторозавры, перья на руках и кистях длинные, хотя сами передние конечности короткие. Что делали эти животные с длинными перьями на коротких руках? Одно предположение исходит из некоторых замечательных окаменелостей овирапторозавров, сохранившихся в меловых отложениях пустыни Гоби. Скелет животного сгорбился на гнезде из яиц, как у насиживающего цыпленка. Руки раскинуты над яйцами, как бы прикрывая их. Так что, возможно, эти перья выполняли функцию согревания яиц и защиты их от вреда.

Птицы после археоптерикса продолжали развиваться в некоторых из тех же направлений, что и их предки-тероподы. Многие из их костей были уменьшены и срослись, что, возможно, помогло повысить эффективность полета. Точно так же костные стенки стали еще тоньше, а перья стали длиннее, а их лопасти асимметричными, что, вероятно, также улучшило полет. Костяной хвост превратился в обрубок, а пучок перьев на хвосте со временем взял на себя функцию повышения устойчивости и маневренности. Поперечная кость, которая присутствовала у динозавров, не являющихся птицами, стала более прочной и сложной, а кости плечевого пояса эволюционировали, чтобы соединиться с грудиной, закрепляя летательный аппарат передней конечности. Сама грудина стала больше, и вдоль средней линии груди образовался центральный киль, который служил для закрепления летательных мышц. Руки стали длиннее ног, поскольку основная форма передвижения переключилась с бега на полет, а зубы неоднократно терялись в различных линиях ранних птиц. Предок всех ныне живущих птиц жил где-то в позднем меловом периоде, и за 65 миллионов лет, прошедших с вымирания остальных динозавров, эта наследственная линия диверсифицировалась в основные группы современных птиц.