Происхождение птиц

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.

Происхождение птиц

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.

Происхождение птиц

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.

Происхождение птиц

Псевдозухий триасового периода

Происхождение птиц

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).

Происхождение птиц

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.

Происхождение птиц

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.

Происхождение птиц

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!

Происхождение птиц Происхождение птиц Происхождение птиц

Представители целурозавров

Происхождение птиц от динозавров. Общий предок птиц

Первое, что роднит птиц с динозаврами, — производство потомства путем кладки яиц. Однако, единственный летающий динозавр — птеродактиль, в отличие от предполагаемых потомков, вовсе не имел перьев. Кроме того, рептилии холоднокровны, а все птицы — теплокровные. Давайте разберемся, правда ли птицы — далекие «правнуки» гигантских ящеров.

Происхождение птиц

Еще один предполагаемый предок птиц — терапод. Это хищный динозавр с длинными сильными ногами, короткими верхними лапами, крепким черепом, острыми зубами и отличным аппетитом. С птицами его роднит схожий скелет. Более того, некоторые представители этого рода носили перья и имели крылья!

В конце мелового периода на Земле жили дромеозавриды. Это были сильные, ловкие охотники с длинными ногами. Дромеозавриды бегали со скоростью 80 км/ч и прыгали в высоту до 7 м. Короткие крылья не были предназначены для полета — с их помощью динозавр притормаживал на поворотах. Своими размерами и строением тела дромеозавр напоминал современных страусов.

Происхождение птиц

Дромеозаврид

В семействе овираптозавров нашли крупного представителя птице-динозавров, имевшего крылья, — гигантораптора. Его высота превышала 3 метра, а длина тела вместе с хвостом составляла 8 метров.

Вес зверя достигал полутора-двух тонн. У гигантораптора не было зубастой пасти, вместо нее был птичий клюв! Как и дромеозавриды, этот ящер использовал короткие крылья для торможения во время охоты.

Овирапторы, подобно птицам, насиживали свою кладку.

Происхождение птиц

Гигантораптор

Меловая эпоха породила не только оперенных динозавров, но и первых птиц — протоависа, ихтиорниса, энантиорниса. Их с удовольствием поедали пернатые динозавры.

Этот период закончился резким похолоданием, отчего динозавры вымерли. Однако первые птицы выжили. Оперение и разделенное кровообращение позволило им сохранять температуру тела даже в мороз.

А крылья помогли мигрировать из бедных пищей районов в богатые, из холодах — в теплые.

Происхождение птиц

ПТИЧИЙ ПРЕДОК

Прапредком современных птиц считается археоптерикс — нечто среднее между птицей и динозавром. Это существо действительно было похоже на птицу: зверь носил перья и имел скелет, напоминающий птичий. Однако, последние исследования доказывают то, что археоптерикс был больше динозавром, чем птицей. Причем этот подвид оказался тупиковой веткой эволюции и вымер много миллионов лет назад.

Происхождение птиц

 Археоптериксы

Как появились птицы?

Как появились птицы? От динозавров, археоптерикса или от терапод?

«Во-первых, выяснилось, что археоптерикс был совсем не одинок», – пишет в своей книге «Рождение сложности. Эволюционная биология сегодня: неожиданные открытия и новые вопросы» известный биолог, популяризатор науки Александр Марков.

Палеонтологи обнаружили множество видов, близких к археоптериксу, то есть обладающих признаками как динозавров, так и птиц. Этих созданий назвали энанциорнисами («противоптицами»), чтобы подчеркнуть, что они, возможно, не имеют прямого отношения к существующим ныне пернатым.

«Орнитизация, или «оптичивание», шла многими параллельными путями, и какая именно из «переходных форм» дала начало современным птицам, не так-то просто понять», – продолжает автор.

Происхождение птицАрхеоптерикс / ©Flickr

Ученые до сих пор сомневаются, что археоптерикс и его сородичи (энанциорнисы) являются прямыми предками современных птиц. Хотя первый и приобрел ряд птичьих признаков, дальнейшего «оптичивания» за ним не наблюдается. Зато в большом количестве были найдены всевозможные наследники хищных динозавров, которые по признакам близки к энанциорнисам или каким-то другим птицеподобным животным.

Перья не сразу стали атрибутом полета. Первые перья, по-видимому, служили для термоизоляции и напоминали современный птичий пух. Позже они пригодились для привлечения противоположного пола. И только потом могли служить для планирования с ветки на ветку, ускорения бега и, наконец, полета.

Кроме всего прочего несколько лет назад китайские палеонтологи откопали гигантского птицеподобного динозавра (названного гигантораптором), который, по-видимому, умел летать (учитывая длину его перьев, служивших для планирования).

Читайте также:  Ткани растений: общая характеристика. образовательные и покровные ткани - биология

Останки откопанного чудовища свидетельствовали, что оно имело 8 м в длину и 3,5 м в высоту, но поскольку, как установили ученые, умерло на 11-м году жизни, могло вырасти до значительно более крупных размеров.

Гигантораптор проживал на территории Китая в позднемеловой период между 89,3 и 65,5 млн лет назад.

Александр Марков: «Как заметил российский палеонтолог Е.Н. Курочкин, у археоптерикса на сегодняшний день не осталось ни одного «птичьего» признака, который не был бы найден у тех или иных динозавров».

Ранее к этим признакам относились перья, крючковидные отростки на ребрах и вилочка (сросшиеся ключицы). Между тем многие из тех признаков, что есть у современных (веерохвостых) птиц, но отсутствуют у динозавров, не найдены ни у археоптерикса, ни у его сородичей.

Происхождение птиц©Flickr

«Археоптерикс и его родня – энанциорнисы, – несомненно, произошли от динозавров, – продолжает Марков. – Однако, по мнению Е.Н. Курочкина, это была тупиковая ветвь, вымершая в конце мелового периода вместе с динозаврами и не оставившая потомков».

Курочкин полагает, что предков современных птиц следует искать в более давних временах.

Есть вероятность, что птицы происходят не от пернатых динозавров и не от археоптерикса и энанциорнисов, а от более ранних пресмыкающихся – текодонтов, которые жили в позднем триасе.

Более того, не исключено даже, что текодонты и были предками как динозавров, так и птиц.

То есть вполне может быть, что птицы не произошли напрямую от динозавров, как принято считать, а были их близкими родственниками – параллельной ветвью, произошедшей от текодонтов. Возможно, птичья линия, если она шла от текодонтов, изначально не была успешной и стала активно развиваться лишь после того, как вымерла тупиковая, но доминировавшая в ту эпоху ветвь энанциорнисов. Тогда-то птицы и заняли освободившуюся экологическую нишу.

Происхождение птиц ©Flickr

Самым подходящим предком птиц среди текодонтов на сегодняшний день является животное под названием протоавис, жившее в позднем триасе. Хотя протоавис вовсе не умел летать и спокойно передвигался по земле, у этого животного были обнаружены важнейшие признаки птиц, которых нет ни у археоптерикса, ни у энанциорнисов, ни у других пернатых ящеров.

Несмотря на это, большинство западных исследователей данную точку зрения не разделяют и все-таки считают птиц прямыми потомками энанциорнисов и подобных им животных.

Как и когда появились птицы на Земле

Происхождение птиц

В 1859 году в Лондоне вышел в свет труд Чарлза Дарвина «О происхождении видов» — труд, начавший новую эру в биологии. Двумя годами позже в Баварии, в карьере литографских сланцев близ небольшого городка Золенгофена, был найден окаменелый скелет неведомого животного. Оно было покрыто перьями, как все птицы, но в то же время во многом отличалось от современных птиц. Крылья его были снабжены свободными, оканчивавшимися когтями пальцами, длинный хвост состоял из 20 позвонков. Первый скелет древней птицы был неполным — без головы. Но спустя 16 лет, в 1877 году, в тех же сланцевых карьерах был найден полный скелет, и обнаружилось еще одно чрезвычайно существенное отличие древнего пернатого: у него не было клюва, столь характерного для всех нынешних птиц, но были челюсти, оснащенные зубами. Все это неопровержимо свидетельствовало о родстве древней птицы (палеонтологи назвали ее археоптериксом — от латинского — древняя птица, или первоптица) с пресмыкающимися. Точнее о том, что она произошла от пресмыкающихся, дав впоследствии начало многочисленному ныне классу птиц.

Так теория Дарвина получила еще одно, причем, весьма веское подтверждение. Первоптицы, скелеты которых были найдены в сланцевых карьерах Баварии, жили на Земле около 160 миллионов лет назад — в мезозойскую эру геологического развития ее, точнее в конце юрского периода.

Мезозойская эра была веком пресмыкающихся, порой наивысшего расцвета этого класса позвоночных. Они обитали и в воде, и на суше, и в воздухе. Они достигали подчас гигантских размеров. Размах крыльев некоторых летающих ящеров,— птеранодонов, например,— равнялся 6—7 метрам.

Это были наиболее крупные летающие животные изо всех когда-либо живших на Земле.

Происхождение птиц

Первоптицы же имели относительно небольшие размеры. Археоптерикс лишь немного превосходил по величине голубя. Он плохо летал и передвигался парящим полетом от дерева к дереву или с дерева на землю.

С земли он вновь взбирался вверх по стволу дерева, цепляясь за кору когтями пальцев ног и крыльев. Слабые челюсти, усеянные мелкими зубками, свидетельствуют о том, что археоптерикс не был хищником.

Скорее всего эта птица (зоологи-систематики твердо включают археоптерикса в класс птиц, относя его, однако, к отдельному подклассу древних птиц) питалась плодами и ягодами, не брезгуя также мелкими насекомыми и червями.

По ископаемым остаткам невозможно сказать, какова была окраска перьев археоптерикса. Однако есть основания предполагать, что она была разноцветной, маскирующей птицу на фоне растительности.

Происхождение первоптиц от пресмыкающихся несомненно. Правда, палеонтологам не удалось еще отыскать все ступеньки, по которым шла эволюция.

Но они пришли к единодушному заключению, что предками птиц были мелкие пресмыкающиеся из группы псевдозухий, которые жили первоначально на равнинных, похожих на степи пространствах, местами покрытых небольшими скалами.

У них были увеличенные задние конечности, большие мозговые полости, облегчавшие вес черепа, — эти признаки позволяют заключить, что тело их выпрямлялось и животные стремились ходить на задних конечностях. Впоследствии некоторые из этих пресмыкающихся приспособились к жизни на деревьях, как, например, склеромохлус.

Происхождение птиц

Если у степных прямоходящих видов передние конечности постепенно становились ненужными и уменьшались в размерах, древесным пресмыкающимся они были нужны для того, чтобы лазать по ветвям. Благодаря этому у них сохранилась важная предпосылка для возникновения крыльев.

Конечно, нельзя считать склеромохлуса непосредственным предком птиц. Это лишь наиболее вероятный прообраз этого предка.

Ископаемых остатков переходной формы между пресмыкающимися и птицами пока еще не удалось найти. Но можно предполагать ее существование. Палеонтологи даже представили себе внешний вид этой пра-птицы. На этой стадии развития чешуя уже превратилась в перья, которые помогали животному совершать парашютирующие полеты с ветки на ветку или с дерева на землю.

От праптицы уже недалеко до археоптерикса. Покров из перьев не только поднял древнейших птиц в воздух. Он способствовал поддерживанию постоянной температуры тела. Впервые в эволюции живого мира на земле появились теплокровные животные. Так представляют себе происхождение птиц ученые.

В. Б.

Происхождение птиц – это… Что такое Происхождение птиц?

Происхождение птиц

Овираптозавр Chirostenotes

Происхождение птиц
Энанциорнис относящийся к Enantiornithes

Эволюция птиц началась, согласно традиционным представлениям, в Юрском периоде. Согласно этой версии, самым древним из известных видов птиц считается археоптерикс (Archaeopteryx lithographica). Птицы в этом случае рассматриваются как специализированные представители теропод, близкие к другим оперенным динозаврам из группы манирапторов, например дромеозавридам.

Вместе с тем, ряд авторов придерживаются альтернативной версии, согласно которой первой достоверной находкой птиц является довольно спорное ископаемое протоавис из позднего Триаса. Согласно этой версии, и птицы, и тероподы произошли от одной из более ранних групп групп архозавров.

В настоящее время выдвинуто несколько различных гипотез происхождения и эволюции птиц, но общепринятой филогении нет.

Классические гипотезы

«с деревьев вниз» (aboreal; trees down)

Текодонтная гипотеза

Эту гипотезу предложил в начале XX века Герхард Хейльман (Gerhard Heilmann), основываясь на детальном обзоре биологии птиц (включая археоптерикса) и рептилий.

По его мнению, наиболее близкими родственниками птиц следует считать триасовых псевдозухий (из надотряда текодонтов). Текодонтная гипотеза была общепринятой в середине XX столетия и поддерживается сегодня рядом специалистов.

Однако вплоть до настоящего времени среди псевдозухий не удалось обнаружить форм филогенетически близких к археоптериксу или другим ранним птицам.

Гипотеза Уокера (архазавроморфная)

Уокер обосновывал в 70-ых годах XX века родство археоптерикса и всех птиц с триасовыми архозаврами из подотряда сфенозухий, родственных современным крокодилам. Аргументы Уокера неоднократно критиковались, и сам автор впоследствии признал гипотезу несостоятельной.

До недавнего времени обе гипотезы постепенно теряли сторонников.

Однако после открытия четырёхкрылого оперённого динозавра в Китае, предсказанного ещё Бибой в 1915 году[1] под именем «Тетраптерикс» (Tertrapteryx), группа гипотез «с деревьев вниз», вновь переживает расцвет.

Читайте также:  Многоклеточные зеленые водоросли, биология

Что любопытно, подтвердить гипотезу Биба, в 1926 году пытался Хейльман[2], исследовавший ноги птенцов горлиц и яканы, однако его исследования были тогда восприняты с большим скепсисом.

«с земли вверх» (cursorial; ground up)

Тероподная гипотеза

Гипотеза первоначально была выдвинута Томасом Генри Хаксли в XIX веке. В 70-ых годах XX века её возродил Джон Остром.

Основываясь на сравнении пересмотренной им остеологии археоптерикса и тероподных динозавров (в особенности описанного им дейнониха), Остром заключил, что ближайшими родственниками археоптерикса являются целурозавры из семейства дромеозаврид.

Впоследствии выводы Острома были подтверждены кладистическими исследованиями, обнаружением экземпляров целурозавров с отпечатками перьев, сравнением микроструктуры яичной скорлупы и репродуктивной биологии целурозавров и птиц [3] [4] [5]. Сегодня тероподная гипотеза принимается большинством палеонтологов.

Современная филогения первых птиц и наиболее близких к ним групп тероподов выглядит следующим образом:

  • Coelurosauria Целурозавры
    • Tetanurae
      • Maniraptoriformes
        • Maniraptora
          • Eumaniraptora
            • Deinonychosauria (Dromaeosauridae + Aves Птицы
              • Archaeopterygiformes
              • Pygostylia

Однако после открытия четырёхкрылого оперённого динозавра в Китае, основная идея гипотезы — «с земли вверх», стала всё чаще подвергаться острой критике. При этом надо заметить, что остальные находки оперённых динозавров в Китае довольно хорошо вписываются в концепцию «с земли вверх».

Другие гипотезы

После открытия протоависа Санкаром Чаттерджи (en:Sankar Chatterjee) в 1984 году, появился ряд новых гипотез:

  • По мнению самого С. Чаттерджи (Chatterjee S.), древнейшей птицей является протоавис, а не археоптерикс. При этом ближайшими родственниками птиц являются триасовые цератозавры — группа тероподных динозавров, обладавшая рядом существенных особенностей, характерных для птиц (близкое к гетероцильному строение шейных позвонков, сплав тазовых костей и др.). Эти особенности скелета цератозавров традиционно расцениваются как результат конвергенции. При этом полёт появился в результате планирования дромерозаврид с деревьев.
  • Гипотеза дифилитического происхождения птиц, разрабатываемая Е. Н. Курочкином частично основывается на изучении протоависа. Согласно этой гипотезе, веерохвостые птицы произошли от некоторой группы юрских архозавров, близким родственником которых является протоавис. Ящерохвостые птицы (например, археоптерикс и энанциорнисы являются потомками тероподов. При этом, предки птицы обитали не на настоящих деревьях, а в кустарниках, на которые они запрыгивали, используя силу ног, а спрыгивали, замедляя прыжок быстрыми махами оперённых передних конечностями. Ключевым в этой гипотезе, является отсутствие стадии планирующего полёта, которая неоднократно критиковалась странниками гипотезы «с земли верх», согласно мнению, которых планирующий полёт самодостаточен, и не способен перейти в машущий. Тем не менее, согласно Курочкину планирующий полёт всё же имел место, но относился не к настоящим птицам, а к тупиковой ветви развития представленной арехоптериксом. Другим ключевым моментом в гипотезе Курочкина, является то, что в отличие от классических гипотез «с деревьев вниз», передние конечности при лазании играли вспомогательную роль, и не обхватывали ствол дерева, а цеплялись за мелкие соседние ветви, помогая балансировать. Основная роль при лазании в гипотезе Курочкина отводится сильным задним конечностям. Что является вторым ответом критикам гипотезы «с деревьев вниз», по мнению которых лазание по деревьям с обхватом передними конечностями ствола дерева, опять же не совместимо с машущим полётом.
  • Гипотеза Диала — выдвинута в 2003 году, на основе наблюдения птенцов кекликов взбиравшихся по наклонным поверхностям (вплоть до почти вертикальных) помогая себе взмахами крыльев.
  • Гипотеза Гарнера aka «атакующий проавис» («prouncing proavis») — выдвинута в 1999 году, отвергает как идею «с земли вверх», так и «с деревьев вниз». Согласно гипотезе полёт появился в результате прыжков на добычу из засады с возвышения, а появление перьев служило повышению точности прыжка. В подтверждение гипотезы Гарнер кладистическую линию Sinosauropteryx–Protarchaeopteryx–Caudipteryx–Archaeopteryx–Iberomesornis–Enantiornithes–Ornithurae, годом ранее построенную Джи.
  • Гипотеза Петерса — выдвинута в 2002 году, как развитие идеи Гарнера. В качестве одного из доказательств, своей гипотезы Петерс, раскритиковал как классическую гипотезу «с деревьев вниз», так и классическую «с земли вверх». Так, например, по его мнению приспособление передних конечностей к лазанию противоречит приспособлению к полёту.
  • Гипотеза Лакаса-Рюза (Lacasa-Ruiz, 1993) и Лопарёва (1996) — изначально выдвинута Лакасом-Рюзм в 1993 году, а затем доработана Лопарёвым в 1996 году, который в качестве доказательства привёл сравнительный анализ строения таза и птиц, а также онтогенез современных птиц. Согласно гипотезе предки птиц обитали на заросшем мелководье, и перья на передних конечностях изначально служили для создания тени с целью привлечения рыбы (так охотятся некоторые болотные птицы). При спасении от хищников, махи передними конечностями, облегчали бег по заросшему болотистому мелководью, что постепенно перешло в использование экранного эффекта, затем в транзитный полёт (cruising flight).
  • Гипотеза Савельева — выдвинута в 2006. Согласно этой гипотезе птицы изначально обитали на мелководье, а затем научились нырять, используя передние конечности подобно оляпке и пингвину, что явилось преадаптацией к полёту.
  • Гипотеза Острома (Ostrom) — выдвинута в 1976 году, и согласно ей перья на передних конечностях изначально использовались в качестве ловчих сетей для насекомых. Гипотеза неоднократно критиковалась, и в 1997 году Остром от неё отказался.

Примечания

  1. Beebe W.H. «Zoologia» 1915.V.2 p.38–52
  2. Heilmann G. «The Origin of Birds» L.1926
  3. Gauthier J. «Saurischian Monophyly and the origin of birds», in K. Padian: The Origin of Birds and the Evolution of Flight. 1986.

    Mem. California Acad. Sci 8, 1-55

  4. Padian K., Chiappe L. The origin and early evolution of birds. Biol. Rev., 1998, v. 73, p. 1-42
  5. Chiappe L. The Closest Relatives of Birds. Ornitología Neotropical, 2004, v. 15, p.

    101—116

Ссылки

Дополнительная Литература

  • Е.Н. Курочкин и И.А. Богданович «К проблеме происхождения птиц: компромиссный и системный подходы» Известия РАН, Серия Биологическая, 2008 №1 с.15-17, УДК 568.2(591.174)
  • Chatterjee S. The Rise of Birds. — Baltimore and London, Johns Hopkins University Press. 1997
  • Chatterjee S. Protoavis and the early evolution of birds. — Palaeontographica, Abt. A, Bd. 254, Lfg., 1999, 1-3, p. 1-100
  • Chatterjee, S. 1987. Skull of Protoavis and Early Evolution of Birds. Journal of Vertebrate Paleontology 7(3)(Suppl.): 14A.
  • Е. Н. Курочкин «Параллельная эволюция тероподных динозавров и птиц» Зоологический Журнал 2006, том 85, № 3.
  • «The Origin of Birds and Their Flight» by Kevin Padian and Luis M. Chiappe; SCIENTIFIC AMERICAN, FEBRUARY 1998

Wikimedia Foundation. 2010.

Происхождение птиц

Продолжаю разговор о концепциях С.В. Савельева (д.б.н., руководитель отдела эмбриологии НИИ морфологии человека РАМН).

С точки зрения «красоты», первое место, конечно, нужно отдать теории происхождения птиц.

Это действительно новое слово в эволюции позвоночных (во всяком случае, она не встречается в доступных мне книгах, а также в работах c обзорами по теме, датированных 2001 годом, 2006 г. и 2008 г.). Подозреваю, что палеонтологи на Савельева смотрят примерно так же, как историки на Галковского.

Савельев – признанный специалист в том, что касается нейрофизиологии и эволюции мозга, но тема происхождения птиц – это «вотчина» профессиональных палеонтологов. И вот приходит к ним человек из другой дисциплины и дает логичный и красивый ответ на ВСЕ загадки.

Заметим, что теория Савельева опубликована исключительно в его полу-популярной книге «Происхождение мозга». Ссылок на эту теорию в специальной литературе я не видел. Нет о ней упоминаний на весьма представительном сайте http://macroevolution.narod.ru. Интересующиеся могут по ссылке изучить все статьи сайта, где хоть как-то затрагивается тема происхождения птиц. Плохо, если через 5-10 лет теория Савельева будет «открыта заново» маститым англоязычным палеонтологом, и под его же именем войдет во все учебники.

Но об этом достаточно, перейдем к самому предмету.

Существует две главных проблемы происхождения птиц (вторую, наиболее важную из них, решил Савельев).1. На данный момент считается, что в раннем Мезозое сразу несколько линий рептилий независимо обзавелись перьями, а некоторые из них – еще и пытались освоить машущий полет. И только одна линия дала начало настоящим птицам. Пока не выяснено, какая.

И здесь могло бы помочь адекватное решение второй проблемы. 2. Пока не выяснен механизм освоения птицами машущего полета. Дело в том, что существа, освоившие сначала планирующий полет (прыгая с дерева на дерево), как правило, не имеют эволюционных ресурсов, чтобы перейти затем к машущему полету. Это разнонаправленные специализации.

Ни у одного из современных планирующих существ нет крылоподобных структур, пригодных для дальнейшего развития. Скажем, белка-летяга со своей летательной перепонкой никогда не разовьется в подобие летучей мыши. Этот способ освоения полета представляет собой тупик.

Другой важный момент: строение задних конечностей птиц говорит о том, что их предки специализировались в быстром беге по ровной местности, а не в лазании по деревьям. Еще одно возражение: перепрыгивание с одной качающейся ветки на другую в двуногой птичьей манере – это на самом деле очень сложная (для мозга) операция, которая была освоена птицами уже на продвинутой стадии развития.

Недоразвитое крыло протоптицы изначально должно было использоваться для активного махания, хотя поднять животное в воздух оно было еще не в состоянии. Решить эту проблему – значит найти функцию, для которой предку птиц могло быть полезным такое недоразвитое крыло. И показать, как использование этого недо-крыла постепенно преобразовало физиологию птиц и сделало ее пригодной для полета.

Основные гипотезы, придуманные до Савельева. Ни одна из них не считается удовлетворительной и не разделяется всеми специалистами: 1) Протоптицы сначала использовали оперенные передние конечности для балансирования и маневрирования во время быстрого бега, охотясь за насекомыми. А когда прото-крылья подросли, птицы стали подпрыгивать за высоколетящей добычей.

Прыгали все выше, и выше, и выше… Эта гипотеза признана наиболее адекватной в авторитетном трехтомнике Р. Кэрролла «Палеонтология и эволюция позвоночных» (англоязычное издание в 1988 г., русское – в 1993).2) Протоптицы хлопали оперенными передними лапами, чтобы сбивать насекомых во время бега. Чем шире крылья и сильнее удар – тем больше насекомых можно сбить.

А когда прото-крылья подросли, эти аплодирующие птицы стали еще и подпрыгивать за высоколетящей добычей. Прыгали все выше, и выше, и выше…3) Прото-крылья у протоптиц вначале выполняли роль веера, чтобы охладить тело запыхавшегося животного в жаркой саванне. А когда прото-крылья подросли, птицы стали еще и подпрыгивать за высоколетящей добычей.

Прыгали все выше, и выше, и выше… Эта гипотеза открывает хорошие перспективы для летающих слонов (слоны, как известно, охлаждают себя взмахами ушей).

4) Протоптицы, махая культяпками, помогали себе взбегать на крутые горки и наклонные стволы деревьев (спасаясь от хищников или, наоборот, преследуя добычу). Такая манера поведения зафиксирована у некоторых современных птиц.

Правда, такой способ передвижения имеет какой-то смысл, только если передние лапы существа уже достаточно далеко зашли в своем превращении в крылья. (Если есть лапки с коготками, то гораздо удобнее взбегать на ствол в четвероногой манере, как это делают грызуны и куньи) Вопрос о первичном развитии крыльев отсылает нас к гипотезам 1, 2, 3.

На мой непрофессиональный взгляд, все эти гипотезы – надуманные конструкции ad hoc, вымученные палеонтологами за неимением лучшего.

И тут приходит Савельев со своим простым и гениальным решением: крыло птицы изначально использовалось не для полета, а для плавания под водой, как у пингвинов.

В водной среде (в отличие от воздушной) даже маленькие культяпки оказываются полезными. «На них еще нельзя взлететь, но можно отлично нырнуть за добычей». При этом с точки зрения физики подводное плавание при помощи крыльев – это нечто очень близкое к полету.

«Требования гидро- и аэродинамики к крыльям и перьевому покрову птиц практически идентичны». Недаром, помимо пингвинов, крылья для подводного плавания используют многие современные летающие птицы (кайры, гагарки, чистики, буревестники).

Плавая, можно спокойно себе тренироваться, наращивать мускулатуру (у пингвинов она даже мощнее, чем у летающих птиц).

В подводной среде есть все условия для постепенного развития всех уникальных особенностей птичьей физиологии: усиленной грудной мускулатуры, продвинутой системы кровообращения, теплокровности (водичка холодная на глубине), облегченных костей, воздушных мешков (дополнительный запас воздуха), специфической системы пищеварения (следствие рыбоядности). А когда крылья подросли и усилились, появилась возможность использовать их в воздушной среде, первоначально – для «пробежек» по воде, как это часто делают современные водоплавающие птицы (птица машет крыльями и «бежит» лапками по воде). Дальнейшее освоение воздуха оказалось выгодным с точки зрения экономии времени и сил при перемещении птиц от берега к местам кормежки.

Ниже – краткое резюме концепции, сделанное самим автором (для удобства разбито на пронумерованные абзацы, а в скобках даны пояснения): «Птицы возникли в несколько этапов: 1) «На первом этапе это были небольшие оперённые рептилии, перешедшие к питанию рыбой на мелководье.

В связи с новым типом питания протоптицы стали двуногими, а передние конечности долго оставались невостребованными. Обоняние было в значительной степени утрачено, а зрение стало доминирующим дистантным анализатором». (Обоняние стало ненужным потому, что гниющие на берегу водоросли все равно забивают любые запахи.

На этой же прибрежной стадии возникли удлиненные челюсти, клюв и тонкая подвижная шея – как следствие рыбоядности.

«Архаичные нелетающие птицы были двуногими зрительными хищниками, которые ловили добычу клювом и почти не пользовались передними конечностями»)2) «На втором этапе переход к плаванию и нырянию привёл к развитию машущих передних конечностей и мощных грудных мышц.

Охота в холодных водах и продолжительное ныряние стали стимулом для развития сложного дыхания, теплокровности и внеорганизменного развития эмбрионов. Передний мозг, утратив функции обонятельного анализатора, стал структурной базой для развития памяти, обучения и ассоциативного мышления птиц.

Сложные движения в трехмерной среде стали причиной развития мозжечка птиц как сенсомоторного центра координации движений».(Скорее всего, именно на этой стадии птицы перешли от живорождения, общего для всех ранних амниот, к откладыванию и насиживаю яиц, что облегчило плавание.

Здесь же был утрачен мочевой пузырь, развилась специфическая пищеварительная система, а также серьезно усовершенствована система кровобращения)3) «На третьем этапе архаичные птицы перешли к «бегу по воде» при активной работе крыльев.

Такой способ быстрого перемещения над водой стал предтечей свободного полета и создал переходные условия для медленного становления неврологических систем контроля полета. Свободный полет возник после увеличения размеров крыльев и изменения геометрии маховых перьев».

То же самое в моем популярном изложении: 1) Птицы начали свою эволюцию с цаплеподобных существ (но вместо крыльев – редуцированные культяпки как у тираннозавра), которые бегали по мелководью и ловили рыбешек, лягушек, крабов. 2) Потом эти «цапли» в поисках пищи стали уходить все дальше от берега и заныривать все глубже.

И превратились в «пингвинчиков» (или, скорее, «гагарок»). 3) «Пингвиногагарки», то ли для экономии сил при движении (подобно китообразным), то ли спасаясь от хищников (подобно летающим рыбам), стали выпрыгивать из воды, и в какой-то момент освоили «бег по воде при поддержке крыльев». А дальше уже вопрос времени – они научились летать и превратились в подобие кайр, гагар, чистиков и других обитателей «птичьих базаров». Отсюда уже пошла основная адаптивная радиация птиц. Но некоторые ветви отделились от общего ствола и раньше, до обретения полета. Например, предки киви (еще на «цаплеподобной» стадии), затем – предки пингвинов.

За подробностями отсылаю к первоисточнику (в интернете он представлен отрывками). Там все позиции детально обоснованы, причем важнейшие аргументы связаны с эволюцией и строением нервной системы птиц (область, где С.В. Савельев является признанным гуру).

P.S. Кстати, у меня тоже есть мысли о происхождении птиц. Правда, они абсолютно ненаучные:

«Птица – воплощенная мечта динозавра, гордого ящера, который смотрит в небо и желает сравняться с облаками. Безумный полет стрижа или гордое парение кондора над горными пиками, – для этого нужны поколения могучих рептилий, взыскующих скорости и полета.

Огромные и тяжелые, они смотрят ввысь в безысходной тоске – в далекое чистое небо, в которое им никогда не подняться. Их величие, их безмерная гордыня, их высокая печаль, трагедия несбывшейся мечты, – вот откуда птицы получат свою легкость и свои прекрасные очертания.

Без этого не будет на свете птиц, а будут только какие-нибудь летучие свиньи».

Ссылка на основную публикацию