Птицы и млекопитающие произошли от динозавров – icadyptes salasi

Динозавры рядом с нами

Динозавры не вымерли?

Примерно 66 млн лет назад произошло одно из крупнейших массовых вымираний в истории жизни на Земле. Палеонтологи называют его «Мел-палеогеновое вымирание». Но большинству людей оно известно как «Вымирание динозавров». Считается, что эта группа рептилий в тот момент навсегда исчезла с лица планеты. Однако, это не так.

Если спросить специалиста, он скажет, что исчезли все нептичьи динозавры. А птицы, которые по современным данным являются хищными динозаврами, пережили вымирание и отлично себя чувствуют. Говорить о птицах, как о живых динозаврах, несколько непривычно. Но давайте разберемся, а есть ли у птиц свои особенные признаки, которыми динозавры похвастаться не могут?

Оперение

Первое, без чего невозможно представить птицу – это перья.

Перья обнаружены у самых разных хищных динозавров. Даже у предков тираннозавра были перьеподобные выросты чешуи, хотя сам ящер-тиран перьев не имел. Зато развитое оперение было характерно для мелких хищников – дромеозаврид. Самым известным из них является велоцираптор, а самым необычным – микрораптор. Перья этого небольшого, размером с ворону, динозавра имели асимметричное строение. Это важный признак, говорящий о способности к полету. Интересно, что подобное оперение у микрораптора было не только на передних, но и на задних лапах.

Скелет

Скелет птиц также имеет много элементов, характерных для динозавров. Можно вспомнить археоптерикса, обнаруженного в Германии еще в XIX веке. Если бы не отпечаток перьев, его можно было бы принять за мелкого хищного динозавра.
Возьмем в качестве примера гуся и посмотрим, какие черты его скелета имеют динозавровое происхождение.

1) Легкий скелет с полыми костями и сложным крестцом характерен для дромеозаврид и других динозавров.

2) Пояс верхних конечностей. Длинная, как у динозавров, лопатка и вилочковая кость, представляющая сросшиеся ключицы. Такая вилочка была у крупных хищников вроде аллозавра, у дромеозаврид и у археоптерикса.

3) Редуцированные передние конечности с тремя пальцами. Уменьшение передних конечностей характерно для двуногих хищных динозавров, как и сокращение числа пальцев до трех. У некоторых оно зашло дальше, чем у птиц – вспомним тираннозавра с его маленькими лапками и всего двумя пальцами.

4) Нога птицы имеет характерный элемент – цевку. Это вытянутая кость, расположенная между стопой и голенью, из-за чего кажется, что у птиц коленки выгибаются назад. На самом деле цевка образована сросшимися пястными костями, а коленный сустав находится выше. Сросшаяся цевка появляется в юрском периоде манирапторов, от которых ее унаследовали птицы.

5) Хвост. Пожалуй, единственное и важное отличие птиц от динозавров – это короткий хвостовой отдел позвоночника. Длинный рептильный хвост был утрачен в процессе эволюции, и вместо него развилось хвостовое оперение. Хвостовые перья помогают птице маневрировать в полете, взлетать и приземляться.

6) Зубы. Также утрачены птицами для облегчения массы черепа. Но еще в меловом периоде вполне развитые птицы вроде ихтиорниса были зубастыми.

Физиология

Птицы являются теплокровными животными с очень быстрым обменом веществ. Активный машущий полет требует большого расхода энергии, а значит метаболизм и температура тела должны удерживаться на высоком уровне.

Пока что сложно говорить, были теплокровными динозавры или нет. С высокой долей вероятности были, и в первую очередь это относится к небольшим хищникам вроде велоцираптора и прочих дромеозаврид. Считается, что перьевой покров развился у их предков в первую очередь для поддержания постоянной температуры тела. Это давало возможность оставаться активными в любое время суток. Быстрые, проворные хищники, которые вели древесный образ жизни, совершали прыжки с ветки на ветку. Наличие перьев позволяло увеличить длину прыжка за счет планирования, и смягчало удар при падении. Так, помимо функции обогрева тела, перья постепенно превратились в инструмент, позволяющий летать.

Другой важный аспект жизнедеятельности – размножение. И здесь опять ничего нового. Птицы, как и динозавры, откладывают яйца. Не известно ни одного примера живорождения у птиц. Но, стоит отметить, что в плане заботы о потомстве птицы шагнули далеко вперед. Отдельные примеры строительства гнезд, высиживания яиц и воспитания потомства известны у хищных динозавров. Но вряд ли такое поведение было характерно для всех видов, в то время как птицы, оставляющие яйца на произвол судьбы, неизвестны.

Подводя итоги

Как видите, мы выяснили, что те черты строения, которые мы считаем чисто птичьими, на самом деле появились еще у динозавров. Перечисленные особенности можно считать основными. На самом деле сходство между динозаврами и птицами куда сильнее, что подтверждается в том числе данными генетики. Конечно, у нас нет ДНК динозавра для сравнения. Но работа с генным материалом различных птиц позволяет найти гены, отвечающие за формирование, например, длинного хвоста и зубов. Эти гены не исчезли, они “выключены”, но если заставить их работать, мы получим птицу с характерным динозавроидным обликом.

Все эти удивительные факты позволяют нам по-новому взглянуть на окружающий мир. Не все динозавры вымерли 66 млн лет назад. Уже в юрском периоде одна из их групп освоила полет, успешно конкурируя с птерозаврами. А в меловом периоде эти летающие динозавры дали начало большому разнообразию видов. Сегодня мы выделяем их в отдельный класс, называя птицами.

За основу статьи взято интервью палеонтолога, доктора биологических наук, доцента СПбГУ, специалиста по мезозойским позвоночным, Павла Скучаса.

Древние ископаемые птицы – виды, описание, факты и фото доисторических птиц

1. 1. Aurornis (160 миллионов лет назад)
2. 2. Конфуциусорнисы (130 миллионов лет назад)
3. 3. Gansus (110 миллионов лет назад)
4. 4. Гесперорнисы (75 миллионов лет назад)
5. 5. Гасторнисы (55 миллионов лет назад)
6. 6. Eocypselus (50 миллионов лет назад)
7. 7. Icadyptes salasi – предок пингвинов (40 миллионов лет назад)
8. 8. Фороракосы (12 миллионов лет назад)
9. 9. Аргентавис (6 миллионов лет назад)
10. 10. Эпиорнисовые (2 миллионов лет назад)

Всем давно известно, что птицы произошли от динозавров, но мало кто знает о древних птицах мезозойской эры, живших бок о бок с гигантскими рептилиями, или кайнозойской эры – пространство геологического времени после вымирания динозавров. В следующих 10 пунктах статьи приведены описание и фото вымерших видов доисторических птиц (в хронологическом порядке их появления), оказавших решающее влияние на эволюционное развитие пернатых животных.

1. Aurornis (160 миллионов лет назад)

Возможно кто-то думал, что первым в списке должен быть археоптерикс, но небольшие птицы рода aurornis появились раньше археоптерикса на 10 миллионов лет. Тем не менее, aurornis имел больше общего с динозаврами, чем с птицами, а его перья были слишком тонкими, чтобы быть полезными в полете. Но все же, мы будем считать aurornis самой древней птицей, и оставим споры с размышлениями палеонтологам.

2. Конфуциусорнисы (130 миллионов лет назад)

В отличии от предыдущего представителя ископаемых птиц, конфуциусорнисы больше походили на современных птиц. Это были первые птицы, имевшие подлинный клюв. У них отсутствовали зубы (главная черта рептилий), тело было покрыто толстым слоем перьев, а длинные, изогнутые когти, давали возможность уверенно сидеть на ветвях высоких деревьев. Несмотря на вышеописанное, нельзя сделать утвердительный вывод, что все современные птицы произошли от конфуциусорнисов: вероятно, что птицы появлялись и вымирали независимо друг от друга несколько раз в течение мезозойской эры.

3. Gansus (110 миллионов лет назад)

Как вы уже поняли из первых пунктов, что очень сложно (или даже невозможно) полностью разобраться в эволюции птиц, живших десятки миллионов лет назад. Gansus – еще один вид доисторических птиц, который преподносится в палеонтологических кругах, как самый древний представитель подкласса настоящих птиц (то есть, прямой предок всех современных птиц). Эта теория вызывает множество споров, но все же, давно вымерший gansus лучший претендент в качестве прародителя современных уток и гагар.

4. Гесперорнисы (75 миллионов лет назад)

Древние птицы имели достаточно времени для развития и деэволюции во второй половине мезозойской эры. Увлекательным является тот факт, что птицы рода гесперорнисы были вторично налетающими (то есть, они эволюционировали из ранних летающих птиц, но постепенно утратили способность летать, как пингвин или индейка). Возможно это случилось из-за конкуренции с крупными птерозаврами позднего мелового периода Северной Америки, в частности вездесущих птеранодонов, так что гесперорнисам пришлось довольствоваться наземной экологической нишей.

5. Гасторнисы (55 миллионов лет назад)

После гибели динозавров, около 65 миллионов лет назад, птицы смогли развиваться в освободившихся экологических нишах. Роль устрашающего двуногого хищника, перешла к 2 метровым птицам из рода гасторнисы (также известных, как диатримы). Предполагается, что гасторнисы охотились в стаях, преследуя своих жертв словно уменьшенные копии тираннозавра рекс.

6. Eocypselus (50 миллионов лет назад)

Вы когда-нибудь задавались вопросом, как выглядел доисторический предок колибри? Палеонтологи особо не распространяются на этот счет, но все же давно известно, что колибри произошли от eocypselus – вид мелких птиц, обитающих в лесной местности раннего эоцена Северной Америки, около 50 миллионов лет назад. Крылья eocypselus были больше, чем у современного колибри, поэтому его полет нельзя было назвать грациозным.

7. Icadyptes salasi – предок пингвинов (40 миллионов лет назад)

Можно предположить, что древние пингвины, жившие около 40 миллионов лет назад имели такой же образ жизни, как и современные: жили на льдинах, ныряли за рыбой и при каждом удобном случае чистили перья. В значительной степени это предположение верно, за исключением жизни на льду. В конце эоцена, icadyptes на самом деле обитали в тропическом климате вблизи экватора Южной Америки. Эти пингвины были крупнее современных видов и достигали 1,5 м в высоту и массы около 35 кг.

8. Фороракосы (12 миллионов лет назад)

Помните гасторнис (см. пункт 6), 2 м в высоту и массой более 100 кг, которые жили на протяжении десять миллионов лет после динозавров? Так вот, фороракосы спустя 40 миллионов лет, стали достойной заменой гасторнисов. В значительной степени, фороракосы вели тот же образ жизни, что и гасторнисы. Хотя, у них было дополнительное оружие в арсенале: длинный, мощный словно топор клюв, который они использовали, чтобы нанести глубокие смертельные раны своим жертвам.

9. Аргентавис (6 миллионов лет назад)

Как бы впечатляюще ни выглядели птицы в течение кайнозойской эры, они никогда не соответствовали размерам и величию крупнейших птерозавров. В конце эпохи миоцена, аргентавис был крупнейшей летающей птицей, имея размах крыльев до 7 м и массу 70-72 кг. Впечатляет? Но, 60 миллионов лет до этого, птерозавр кетцалькоатль имел размах крыльев около 12 м (как у частного самолета). Как ни странно, менее габаритный аргентавис летал подобно птерозаврам, также паря на воздушных потоках, а не активно махая крыльями.

10. Эпиорнисовые (2 миллионов лет назад)

Эпоха плейстоцена, от 2 миллионов до 10 тысяч лет назад, стала периодом возврата мегафауны. Кроме саблезубых тигров и мамонтов, плейстоцен подарил гигантские птиц, таких как мадагаскарский эпиорнис из семейства эпиорнисовые. В высоту эти птицы достигали 3-5 м и имели массу тела до 500 кг, а их яйца приблизительно в 100 раз превышали объем стандартного куриного яйца.

Птицы и млекопитающие

Птицы и млекопитающие жили бок о бок с динозаврами. Наиболее явным доказательством этого соседства стал археоптерикс, первоптица, найденная впервые в Солнхофене, Южная Германия. Останки археоптерикса очень ценны и редки — на сегодняшний день их найдено всего семь.

У первых найденных в 1860 году останков археоптерикса присутствовало лишь одно перо. В 1992 году был найден полный скелет с оперенными крыльями и хвостом.

От динозавров к птицам.
Большинство палеонтологов считают, что птицы произошли от небольших тероподов, таких, как комсогнат — динозавр с длинными передними конечностями, но без крыльев и наверняка без перьев. Об археоптериксе часто говорят как о «недостающем звене». У него были крылья и перья — как у птицы, зубы, когти на пальцах и длинный костный хвост — как у рептилий, в то время как современные птицы лишены этих признаков.

Скелет современной птицы

Ранние млекопитающие, маленькие, похожие на землероек заламбдалестес и дельтатеридиум, жили в норках, спасаясь от динозавров. У нихбыло хорошее обоняние, помогавшее искать жучков и червяков.

Первые млекопитающие.
Первые млекопитающие жили в то же время, что и динозавры, но их крошечные останки — редчайшая находка. Они произошли от рептилий около 225 млн лет назад, во времена позднего триасового периода. Пока гиганты-динозавры господствовали на земле, млекопитающие не могли достичь расцвета.

В сравнении с динозаврами современные млекопитающие наиболее развиты. Они теплокровные и покрыты волосяным покровом, что позволяет им охотиться по ночам и выживать в холодное время. Млекопитающие более разумны, чем пресмыкающиеся. Они опекают своих детенышей дольше, чем другие животные, и выкармливают их материнским молоком. У разных млекопитающих разные зубы, и это является определяющим моментом их процветания — они могут использовать больший диапазон продуктов питания.

Черепа и зубы.
У ранних млекопитающих, таких, как заламбдалестес и мегазостродон, мозг был большой и заполнял заднюю часть черепа, в отличие от рептилий, у которых был крошечный мозг, спрятанный глубоко внутри черепа. Млекопитающие давили кровососущих насекомых мелкими зубами, разжевывали и разгрызали пищу широкими зубами. Такое устройство челюстей улучшало пищеварение и давало больше энергии и питательных веществ мозгу и телу.

Герхард Хайльман и происхождение птиц

Сейчас общепризнано, что птицы произошли от тероподовых динозавров и, как следствие, сами являются динозаврами (согласно кладистической систематике). Об этом прямым текстом пишут не только в научных статьях, но и в популярных книгах, и эта иллюстрация со сражающимися длиннохвостыми животными, покрытыми перьями, в наши дни никого бы не удивила. Вот только нарисована она была больше ста лет назад, в 1916 году, когда в вопросах происхождения птиц, перьев и полета было куда меньше ясности.

На иллюстрации изображены проависы (см. Proavis) — гипотетические предки птиц, переходное звено между псевдозухиями и «первоптицей»-археоптериксом. Таких животных никто не находил, но датский художник Герхард Хайльман (Gerhard Heilmann) был настолько уверен в их существовании, что изобразил не только эту пару сражающихся проависов, но и полную «реконструкцию» скелета с припиской «сей скелет пока что в земле не найден».

Реконструкция скелета проависа, изображенная в датской версии книги Хайльмана 1916 года. Рисунок с сайта tetzoo.com

Сражающимися проависами Хайльман проиллюстрировал свою книгу «Происхождение птиц» (The Origin of Birds), вышедшую в 1926 году. Именно об этой книге упоминал российский специалист по ископаемым птицам Евгений Николаевич Курочкин в справочнике «Ископаемые рептилии и птицы»: «На протяжении многих десятилетий единственным специальным трудом о происхождении птиц была книга Г. Хайльмана; в ней была детально разработана псевдозухиевая гипотеза происхождения птиц, первоначально выдвинутая Р. Брумом, которую с некоторыми вариациями и сегодня продолжает отстаивать ряд специалистов».

Кроме этих скупых строк, о Хайльмане по-русски почти ничего не написано. Нет даже страницы в Википедии. Да и на английском о нем есть всего пара статей. Он учился на врача, но бросил учебу и посвятил себя рисованию: иллюстрировал книги, оформлял фарфоровые чашки и даже разработал дизайн датских банкнот. «Хайльмановские» деньги были в ходу до 1945 года (а банкнота в 500 крон — до 1964 года).

Банкнота в 500 крон за авторством Хайльмана. Фото с сайта en.numista.com

Еще Хайльман любил природу и птиц, и в начале 1910-х годов решил написать научно-популярную книгу о происхождении птиц. Ни биологией, ни палеонтологией Хайльман никогда всерьез не занимался. В предмете он тогда тоже не очень разбирался и потому был уверен, что насчет происхождения птиц у ученых полный консенсус. Он думал, что вопрос давно закрыт, поэтому ему не нужно будет ничего выдумывать самому: просто скомпилировать чужие труды в понятный для обычного читателя формат. Кто же тогда знал, что на следующие сорок лет вопрос происхождения птиц сам Хайльман и закроет.

Так как дело было в начале XX века, то с ископаемыми было не очень хорошо. До находки оперенных динозавров в китайской провинции Ляонин было еще далеко, хищных птиц мелового периода энанциорнисов (см. Динозавры переходили к активному полету минимум трижды, «Элементы», 22.12.2020) тоже еще не открыли. По сути, были найдены всего три древних птицы: водоплавающие ихтиорнис с гесперорнисом и археоптерикс, которого описали еще в 1859 году, как раз в год рождения Хайльмана.

Тем не менее разные палеонтологи выдвинули целых три гипотезы возникновения птиц. Согласно динозавровой гипотезе, автором которой был английский зоолог, защитник дарвиновской теории эволюции Томас Гексли, птицы произошли от тероподовых динозавров. В пользу этой гипотезы говорило сходство археоптерикса и мелкого теропода компсогната, тоже описанного в 1859 году. Британский палеонтолог Гарри Сили предположил, что птицы произошли от птерозавров. По сути, за эту гипотезу говорило только то, что и птицы, и птерозавры летали. Но строение скелета и крыльев у них настолько разное, что эту гипотезу всерьез не рассматривали. И наконец, южноафриканский врач и палеонтолог Роберт Брум полагал, что птицы и динозавры произошли от общего предка — псевдозухий. Именно эту гипотезу и выбрал Хайльман.

Остановимся чуть подробнее на терминах. Сегодня псевдозухиями (см. Pseudosuchia) называют одну из двух крупных групп архозавров — крокодилоподобных архозавров. К ним относятся современные крокодилы и их куда более многочисленные вымершие родственники. (Вторая группа архозавров — авеметатарзалии, к ним относятся птерозавры, динозавры и птицы). Во времена Хайльмана псевдозухиями называли разных рептилий, внешне похожих на крокодилов (отсюда и название: «псевдозухии» означает «псевдокрокодилы»). Например, в эту группу включали орнитозуха и эупаркерию, которую сегодня к псевдозухиям не относят.

Вслед за Робертом Брумом, описавшим эупаркерию, Хайльман в качестве предка птиц выбрал псевдозухий. По сути, главным аргументом стали ключицы: у псевдозухий они есть, у динозавров их нет. А у археоптерикса (которого Хайльман считал первой птицей) и птиц есть: ключицы у них срослись в одну кость — вилочку. То есть если бы птицы были потомками динозавров, то надо было бы признать, что птицы по пути от псевдозухий сначала утратили ключицы, а потом снова ими обзавелись. Но Хайльман верил в закон Долло, согласно которому если орган утрачивается в ходе эволюции, то снова он появиться не может. Значит, археоптерикс и птицы не могли быть потомками динозавров и должны были произойти от псевдозухий независимо.

С 1912-го по 1916 год в журнале Датского орнитологического общества (Dansk Ornitologisk Forening) вышла серия статей Хайльмана, в которых он подробно изложил свои взгляды. И к тому же обильно их проиллюстрировал. Тут пригодился его талант художника. Все его статьи щеголяли скелетными реконструкциями, зарисовками ископаемых и, конечно, реконструкциями внешнего вида.

Иллюстрации Хайльмана. Слева — сравнение скелетов археоптерикса и голубя, 1916 год. Рисунок с сайта en.wikipedia.org. Справа — реконструкция пары археоптериксов, 1926 год. Рисунок с сайта hydrarchos.org

Датские ученые встретили статьи Хайльмана в штыки и прислали письменные соболезнования главному редактору журнала, которому «должно быть, было мучительно видеть, как большую часть журнала занимает дилетантская писанина». Не последнюю роль сыграл и характер Хайльмана, который ни во что не ставил своих коллег и не стеснялся в выражениях, описывая «прискорбное состояние датской орнитологии». Тем не менее подписчики журнала с удовольствием читали статьи, поэтому они продолжили выходить и в 1916 году были собраны в одну работу «Современные знания о происхождении птиц» (Vor nuværende Viden om Fuglenes Afstamning). Книга была написана на датском и мало кому была известна за пределами Дании. Затем одна из статей Хайльмана попалась на глаза американскому ученому по фамилии Шуфельдт, который был женат на норвежке и умел читать по-датски. Он быстро понял, что ничего подобного на английском нет, связался с Хайльманом и стал просить его выпустить англоязычное издание.

По разным причинам оно откладывалось и вышло только в 1926 году, через 10 лет после датского, под названием «Происхождение птиц» (The Origin of Birds). Английское издание было сильно переработано и дополнено, например в нем меньше критики «официальной орнитологии». К тому же в период между двумя изданиями Хайльман съездил в Берлин и тщательно изучил «берлинский экземпляр» археоптерикса. Там он сделал эскизы, настолько подробные, что на них еще долго ориентировались при изучении археоптерикса.

Слева — скелет археоптерикса, «берлинский экземпляр», фото 1880 года с сайта en.wikipedia.org. Справа — прорисовка этого же скелета Хайльманом, 1926 год. Изображение с сайта laelaps.wordpress.com

Когда «Происхождение птиц» вышло на Западе, оно произвело фурор. Сочетание простого и ясного текста, логичного изложения и эффектных иллюстраций оказалось неотразимо. После выхода книги все сомнения рассеялись: птицы произошли от псевдозухий, а не от динозавров. По сути, вместо того, чтобы представить просто очередной аргумент в научной дискуссии, Хайльман эту самую дискуссию прекратил.

Забавно, что рассуждения Хайльмана основывались на ложной предпосылке. Ключицы у динозавров были. Причем первый скелет динозавра с ключицами — овираптора — был описан в 1924 году американским палеонтологом Генри Осборном при изучении материалов Монгольской экспедиции Американского музея естественной истории, но в этом описании ключицы были ошибочно указаны как «межключичная кость». Только в 1983 году, в книге «Хищные динозавры мела Монголии» монгольский палеонтолог Ринченгийн Барсболд их переописал как настоящие ключицы.

Зарисовка из статьи Генри Осборна с описанием овираптора, 1924 год. «Вилочка» видна в левой части рисунка, она обозначена как Ic. (Interclavicle, межключица). Рисунок с сайта en.wikipedia.org

Если бы Хайльман поехал в Нью-Йорк изучать овираптора (а не в Берлин, изучать археоптерикса) или хотя бы прочитал статью Осборна, история палеонтологии птиц, возможно, сложилась бы иначе. А в 1936 году вышло описание еще одного теропода, сегизавра (Segisaurus), у которого уже были самые настоящие ключицы. Но тогда это было уже никому не интересно. «Чего тут рассуждать, у Хайльмана всё написано», — словно сказали себе палеонтологи и прекратили заниматься происхождением птиц на сорок с лишним лет. Только в 1960-х американский палеонтолог Джон Остром открыл нового хищного динозавра — знаменитого дейнониха — и обратил внимание, что этот динозавр, как и компсогнат, подозрительно похож на археоптерикса. Он углубился в эту тему и сумел вернуть интерес к «динозавровой» версии происхождения птиц, которая сегодня является общепринятой.

И хотя Хайльман исходил из неверных предпосылок и пришел к неверному выводу, его палеоарт намного опередил свое время. И его «проависы» не так уж и сильно отличаются от современной реконструкции того же дейнониха.

Дейноних. Рисунок © Gabriel Ugueto из твиттера художника

Источники:

http://paleohunters.ru/blog/article/dinosavry-riadom-s-nami/

http://natworld.info/zhivotnye/drevnie-iskopaemye-ptitsy-vidy-opisanie-fakty-i-foto-doistoricheskih-ptits

Птицы и млекопитающие

http://elementy.ru/kartinka_dnya/1417/Gerkhard_Khaylman_i_proiskhozhdenie_ptits