Происхождение птиц в результате эволюции. От кого произошли птицы — птицы это динозавры! Когда и где появились птицы
В серии работ, опубликованных Остром (ученый из Йельского университета США в 1960 — х годах), в которых он продолжил идентификацию совокупности общих черт археоптерикса, дейнонихуса и других тероподов. На основе этих исследований он пришел к выводу, от кого произошли птицы — что птицы являются прямыми потомками малых динозавров-тероподов.
Когда он собирал доказательства происхождения птиц, в естественных музеях Нью-Йорка и Парижа, то был использован новый метод декодирования связей между организмами.
От кого произошли птицы — птицы это динозавры!
Этот метод, названный филогенетической систематизацией, или более обще — кладистикой — стал стандартом для сравнительной биологии, применение которого однозначно подтвердило выводы Острома. Кладистика группирует организмы исключительно на основе определенных видов общих черт, что является особенно информативными.
Этот метод базируется на законе Дарвина, согласно которому эволюция продолжается при условии, что в определенном организме возникает новая наследственная черта,которая генетически передается его потомкам. Этот закон гласит, что две группы животных с общим набором таких новых «приобретенных» черт тесно связаны между собой, чем с видами, и обнаруживают лишь первоначальные черты.
Сегодня кладограма родословной от теропод к птицам показывает, что для клада птиц (Aves) она состоит из предка археоптерикса и всех других его потомков. Она является подгруппой широкой клади, которая объединяет так называемых тероподов-манирапторов — подвида тероподов-тетануров, происходящих от первых тероподов.
Эти архаические тероподы, в свою очередь, эволюционировали из нетероподовых динозавров. Кладограма показывает, что птицы не только произошли от динозавров, они и являются ими — именно так, как люди являются млекопитающими, хотя человек отличается от других млекопитающих настолько, насколько птицы — от других пресмыкающихся.
От кого произошли птицы — взглянув на птиц из глубины прервичных лесов ранней Мелки заметим лишь незначительную их сходство с современными. Эти ранние птицы могли проводить большую часть своей жизни на деревьях, умели садиться на гнездо, но нет доказательств того, были способны гнездились, иметь сложное пение и мигрировать на длинные дистанции.
Они не оперивались, как современные птицы, и не росли так быстро, как сегодня. Однако нет сомнения, что выглядели они довольно странно — с когтистыми пальцами и зубастыми клювами. Однако, в течение раннего мела, некоторые черты скелета стали подобны современным, что позволило неплохо летать.
Тогда появилось и дополнительное крылышко — часть птичьего крыла, необходимое для управления полетом на малой скорости, а также длинный первый палец, предназначенный для усадки гнезда.
От кого произошли птицы — орнитологи, продираясь сквозь чащу через пятьдесят миллионов лет, смогли бы снова встретить представителей птиц очень примитивного происхождения. Среди них можно было бы узнать ранних представителей современных видов.
По крайней мере, четыре основных ряда современных птиц — среди них древние родственники береговых птиц, морские гагары, утки и гуси — уже существовали за несколько миллионов лет до окончания Мелового периода.
Большинство видов птиц эволюционировали в течение мела, вымерли в это же время.
От кого произошли птицы — нет никаких оснований сомневаться, что все виды птиц — современный и вымерших — происходят от малых плотоядных динозавров-тероподов. Итак, современные птицы — это ничто иное, как малые, пернатые, короткохвостые динозавры-тероподы!
Первые теплокровные яйцекладущие животные. Тело птиц покрыто перьями, передние конечности превратились в крылья, челюсти образуют клюв. Птицы адаптировались к различным средам обитания, к различным источниками питания и широко расселились по Земле. Класс включает около 9000 видов, которые объединены в 40 отрядов.
Птиц делят на два подкласса: ящерохвостых и веерохвостых.
Подкласс 1. Ящерохвостые, или древние птицы. Сюда входит только археоптерикс – ископаемая птица.
Подкласс 2. Веерохвостые, или настоящие птицы подразделяется на три основных надотряда.
Надотряд 1. Бескилевые, или страусовые. Сюда относится африканский, южноамериканский и австралийские страусы и киви. Все они исключительно бегающие птицы с недоразвитыми крыльями и плоской, лишенной киля грудиной. Размеры, исключая киви, очень крупные. Копчиковая железа отсутствует.
Надотряд 2. Пингвины. Птицы Антарктиды, но, следуя холодными течениями, могут проникать далеко к северу, местами до экватора. Это не летающие птицы, но превосходно плавающие и ныряющие, которые отличаются от всех прочих птиц передними конечностями, видоизмененными в ласты и примитивной цевкой. Самый крупный – императорский пингвин имеет массу до 40 кг.
Надотряд 3. Килевые. Сюда относятся все прочие птицы, видов которых насчитывается около 15 тыс.
Основные признаки птиц.
Тело покрыто перьями, выполняющими теплоизоляционную функцию и обеспечивающими обтекаемость тела. Кожа тонкая, эластичная, практически лишена желез. Есть только копчиковая.
В скелете отсутствуют зубы, произошла их замена на роговые чехлы на клюве.
Превращение передних конечностей в крылья сопровождалось перестройкой скелета и мускулатуры конечностей и плечевого пояса.
Преобразование скелета и мускулатуры задних конечностей и тазового пояса обеспечили возможность двуногого хождения по твердому субстрату и плавание. В стопе появилась цевка, и осталось четыре пальца.
Возникла пневматизация костей, что увеличило их прочность. На грудине образовался мощный киль.
Мускулатура дифференцирована сильнее, чем у рептилий. Наиболее хорошо развита мускулатура, приводящая в движение крылья.
Желудок состоит из двух отделов – железистого и мускульного. Кишечник открывается в клоаку. Для птиц характерно питание самой разнообразной пищей, быстрое пищеварение.
Полное разделение большого и малого кругов кровообращения способствовало лучшему снабжению тканей кислородом и питательными веществами. Возникло четырехкамерное сердце. Сохраняется правая дуга аорты, а левая редуцируется. Артериальный ствол представлен двумя сосудами – легочной артерией и правой дугой аорты.
Возникла интенсификация дыхания за счет системы воздушных мешков, связанных с легкими. Сами легкие небольшие, губчатые, прирастающие к ребрам и позвоночнику. Появилось двойное дыхание.
Происходит прогрессирующее развитие переднего мозга и мозжечка, в связи с полетом усложняются органы чувств, особенно органы зрения.
В выделительной системе отсутствует мочевой пузырь, почки тазовые.
Повышенная, но постоянная температура тела позволила птицам освоить зоны с холодным климатом.
У самок птиц возникла редукция правого яичника и яйцевода. Яйца с большим запасом питательных веществ. Птицы насиживают кладку яиц, заботятся о потомстве.
Птицы по многим морфологическим признакам схожи с пресмыкающимися: наличие роговых чешуй на конечностях, почти полное отсутствие кожных желез, сходное строение мочеполовой системы, характер эмбрионального развития, схема периферической кровеносной системы и присутствие одного затылочного мыщелка.
Вопрос о происхождении и эволюции птиц выяснен только в самых общих чертах. Несомненно, что предками их были древние рептилии. Обособление ветви рептилий, приведшей в конечном счете к птицам, надо отнести к самому началу мезозоя (триасу). Ближе всего к птицам стоят псевдозухии (Pseudosuchia), давшее начало динозаврам, крокодилам и некоторым другим группам рептилий. Среди них особенно выделялись орнитозухи (Ornithosuchus), обнаруживающие наибольшее морфологическое сходство с птицами. Подобно птицам, они передвигались на задних ногах, а передние конечности служили для схватывания пищи. Хвост был длинный. В строении таза также были черты сходства, сводящиеся к значительному усилению этого образования. Наружные покровы состояли из вытянутых чешуй с продольной осью, от которой по бокам ответвлялись короткие бороздки, так что чешуйка в известной мере по своему строению напоминала перо.
Сами псевдозухии были весьма специализированными рептилиями и не являлись прямыми предками птиц. Филогенетические корни последних надо искать среди еще более древних рептилий, давших начало и псевдозухиям. Эволюция этой группы шла, видимо, путем приспособления первоначально к лазанию по деревьям, в связи с чем задние конечности оставались орудием опоры тела о твердый субстрат, а передние конечности специализировались для лазания путем обхвата пальцами ветвей. В последующем развилась способность перепрыгивать с ветки на ветку. Чешуи, покрывающие внешнюю часть передней конечности, удлинились, образовав зачатки плоскости крыла.
Напомним об удивительной способности птенцов современных гоацинов лазать по деревьям при помощи пальцев крыла. Лазание по деревьям вызывало приспособление в виде противопоставления первого пальца задних конечностей остальным пальцам. Дальнейшим этапом было расширение краев чешуй и превращение их в перья, которые в первую очередь развились на крыльях и хвосте, а в последующем распространились по всему телу. Появление перьев не только позволило летать (первоначально, видимо, только перепархивать), но и играло очень важную термоизоляционную роль, т. е. в значительной мере обусловило гомойотермность птиц.
Непосредственные предки птиц пока еще не обнаружены. В палеонтологической летописи имеются четыре факта находок удивительных животных, занимающих в известном смысле промежуточное положение между рептилиями и птицами. В прошлом столетии в юрских отложениях были найдены сначала отпечаток пера, а затем два сравнительно полных скелета. По одному из них был описан археоптерикс, по другому – близкий к нему археорнис. Позднее было доказано, что археорнис не является самостоятельным видом и был описан по другому отпечатку археоптерикса. У этих животных, безусловно, птичьими чертами являются перьевой покров, видоизмененные в крылья передние конечности, саблевидные лопатки, сросшиеся в дужку ключицы, строение таза, наличие в задних конечностях сросшейся плюсны – цевки – и первого пальца, противопоставленного трем остальным пальцам ноги. Наряду с этим указанным животным свойственны многие черты рептилий: отсутствие рогового клюва. Наличие зубов, длинный (около 20 позвонков) хвостовой отдел позвоночника, узкая и без киля грудина, брюшные ребра. Три пальца передних конечностей были своеобразны, хорошо развиты и вооружены когтями; таз соединен с четырьмя – шестью позвонками, а не сращен, как у птиц.
Анализ строения археоптериксов дает основание для предположений об их образе жизни. Это были древесные, лазающие животные, которые могли перепархивать и планировать, но не летать. Об этом говорят слабый скелет передних конечностей, свободные пальцы, слабая, без киля, грудина и гладкая поверхность костей крыла, свидетельствующие об отсутствии мощной летательной мускулатуры. Судя по строению таза, они откладывали мелкие яйца, размером в ¼ куриных яиц. Слабые зубы говорят о питании насекомыми или плодами. Они вряд ли могли ходить на одних задних ногах, но хорошо лазали по деревьям, на что указывает строение конечностей и их поясов.
Никаких звеньев, связывающих первоптиц с настоящими летающими птицами, не обнаружено. Из отложений мелового периода известны две весьма своеобразные группы птиц: ихтиорнисы (Ichthyornis) и гесперорнисы (Hesperornis). Гесперорнисы был водными птицами, не имевшими способности к полету. Крыльев не было, и передние конечности у них представлены лишь рудиментами плеча. Грудина не имела киля. Птицы вели водный образ жизни и гребли при плавании хорошо развитыми задними ногами. Внешне они они несколько напоминали гагар. Ихтиорнисы были хорошими летунам и, о чем можно судить по развитому скелету крыла и большой грудине с высоким килем. У обеих групп челюсти были вооружены зубами.
В третичный период появляются вполне типичные птицы очень близкие к современным. В эоцене еще встречаются зубатые формы (Odontopteryx), систематически близкие к современным веслоногим, но уже появляются воробьиные, стрижи, дятлы, сизоворонковые, кулики и другие современные группы. В олигоцене и особенно в миоцене близость состава орнитофауны становится еще большей. Появляются очень много представителей современных родов: филины, совы, фламинго, цапли, чибисы, рябки, гагары, чайки, лысухи, гуси и т. д.
Резюмируя изложенное, приходим к выводу, что предками птиц были раннемезозойские рептилии, систематически близкие к псевдозухиям. Первоначально они представляли наземных животных, бегающих только на задних ногах.
Передние конечности их имели хватательную функцию. В последующем образ жизни стал древесным лазающим. Начала развиваться способность к перепрыгиванию, а затем и к планирующему полету, что было связано с разрастанием и удлинением чешуй. Появилась способность перепархивать с ветки на ветку, с дерева на дерево и обратно. Развитие этой способности привело к возникновению полета. Исходной средой для птиц был лес. Об этом свидетельствует и то, что наибольшее число видов птиц и наибольшее разнообразие экологических типов мы сейчас находим в лесу.
Одновременно с приспособлением к полету шло совершенствование многих черт строения. Появление перьевого покрова служило важнейшей предпосылкой для гомойотермности.
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 ,- птеранодонов, например,- равнялся 6-7 метрам. Это были наиболее крупные летающие животные изо всех когда-либо живших на Земле.
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 . 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.
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.
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.
Лесные обитатели китайской провинции Ляонин 130 миллионов лет назад. На переднем плане парит маленький четырехкрылый динозавр — микрораптор гуи. Летающие справа катайорнисы тоже птицами не считаются. А вот слева на ветке сидит конфуциусорнис, представляющий одну из близких к птицам эволюционных линий. Очевидно, что освоить воздушную среду в меловом периоде пытались различные группы пернатых животных
До недавних пор ранняя эволюция птиц являла собой едва ли не самую темную страницу летописи ископаемых существ. И хотя последние палеонтологические открытия многое прояснили, прочесть ее полностью не удается. Известно лишь то, что птицы произошли от рептилий. Но от каких именно? Прямые предки современных птиц так и не найдены, а оперение и способность к полету неоднократно возникали у разных животных мезозойской эры. Гипотетических предков — хоть отбавляй: среди них числятся псевдозухии, орнитозухии, птерозавры, динозавры и даже крокодилы. А вот археоптерикса, знакомого каждому по картинке в школьном учебнике, из этого списка приходится вычеркнуть.
Птицы наряду с насекомыми — главные обитатели воздушных пространств Земли. Подняться в небо и управлять своими движениями в полете им позволяют несколько приспособлений. Во-первых, особый скелет. Сложно устроенное крыло способно удерживать всю тяжесть тела в воздухе. Его маховые движения зависят от строения плечевого пояса, образованного лопаткой, коракоидом, грудиной и сросшимися в вилочку ключицами. Там, к примеру, есть трехкостное отверстие, через которое проходит сухожилие мышцы, поднимающей крыло вверх после его опускания. Чтобы удержать перья хвоста, служащие в полете рулем, конец позвоночника образовал короткую и широкую кость — пигостиль. Во-вторых, помогает летать птицам и оперение. Управляемость в полете обеспечивают вполне определенные перья: маховые и рулевые. Но есть также перья, назначение которых в другом: они создают обтекаемую форму тела пернатых как при полете, так и при нырянии, служат теплозащитным покровом и, будучи ярко окрашены, помогают в общении между сородичами.
Помимо птиц среди позвоночных в настоящее время умеют летать только летучие мыши и крыланы. Однако у них принципиально другое строение крыла и нет перьев, отчего их полет непохож на птичий. В прошлом же разнообразие летающих и оперенных существ было чрезвычайно велико. Помимо давно известных птерозавров и археоптериксов палеонтологи обнаружили большое количество необычных видов, о существовании которых даже не подозревали. Похоже, животный мир не испытывал недостатка в желающих покорять небо.
Существуют две основные гипотезы обретения животными машущего полета: от более быстрого бега по земле или от прыжков и планирования с каких-то возвышенных мест — деревьев, поднятий в горах. Последняя гипотеза получила косвенные подтверждения после находок в Китае, в провинции Ляонин, разнообразных оперенных динозавров. Сейчас большинство ученых считают, что летающие виды вышли из среды обитавших в лесу, вероятно, каких-то совсем мелких, не больше голубя, видов рептилий и птиц. Их потомки быстро прошли примитивную стадию — планирование с возвышенных мест — и научились летать по-настоящему. Сколько на все это ушло времени, сколько видов сменилось до обретения птицами полета? Никто не скажет, так как найденные палеонтологами летающие существа могли быть не первыми, и самое начало эволюции пернатых по-прежнему от нас скрыто.
Долгое время считали, что оперение птиц — это видоизмененная миллионами лет эволюции чешуя рептилий. Однако результаты новейших исследований заставляют в этом сомневаться. И оперение, и чешуя, как, впрочем, все покровные образования у позвоночных животных, зарождаются из клеток наружного слоя кожи — эпидермиса. Чешуя рептилий состоит из так называемого альфа-кератина — белка с короткими пептидными цепями. Она образуется из выступающих участков одного наружного слоя эпидермиса. При развитии пера у птиц сначала также появляется бугорок эпидермиса, но формируется он не одним, а двумя его наружными слоями. Затем этот бугорок погружается внутрь кожи, образуя подобие мешочка — фолликул, из которого и вырастает перо. Причем материал для пера немного другой — бета-кератин, составленный длинными пептидными цепями, а значит, более эластичный и крепкий, способный поддерживать перьевые пластинки. Альфа-кератин у птиц также присутствует, он идет на образование покрова клюва, когтей и чешуи на цевках. Кроме того, перо птиц имеет трубчатое строение, а чешуя рептилий сплошная. По всей видимости, перо — это эволюционная новация, со временем доказавшая свою полезность.
Оперение, которое легко приобретает различную форму и окраску, открыло перед пернатыми почти неограниченные возможности к различным видам полета, развитию сигнальных и опознавательных структур, освоению многих экологических ниш. Именно оперение помогло птицам достичь того огромного разнообразия, которое мы сейчас наблюдаем. Почти десять тысяч видов — это больше, чем все остальные наземные позвоночные.
Если большинство оперенных динозавров не умели летать, зачем им понадобились пух или перья? Ясно, что не для полета. Во всяком случае, не сразу для полета. Возможно, разнообразные пуховые образования возникли у хищных ящеров как термоизоляционный покров, на что указывают данные палеоклимата. В середине и конце триасового периода (230-210 миллионов лет назад), когда появились первые динозавры, на Земле случилось похолодание. По окраинам огромного материка Пангеи, единственного в то время, появились широтные климатические зоны с прохладным влажным климатом. Обитавшие там животные приспосабливались к холоду, в том числе с помощью оперения. Напротив, центр Пангеи занимали сухие и пустынные области с высоким уровнем солнечной радиации, так как облачность в тех краях бывала редко. Для защиты от излучения рептилиям опять же годились пух и перья. Со временем перышки на концах передних конечностей, на хвосте и на голове могли превратиться в удлиненные перья, служившие украшениями или опознавательными признаками. Они-то и стали основой для появления летательных перьев у некоторых динозавров. Сходным образом оперение могли приобрести и другие рептилии, среди которых оказались далекие предки птиц.
В птицах не значится
На протяжении без малого 150 лет, с момента первой находки, археоптерикс считался прародителем современных пернатых. Фактически, кроме знаний об этом существе, никаких других данных о происхождении птиц у ученых долгое время не было. Казалось бы, такие признаки, как оперение и крылья, неоспоримо говорили о том, что археоптерикс — древнейшая птица. С другой стороны, по строению черепа, позвоночника и других частей скелета он был схож с хищными динозаврами. Эти наблюдения породили гипотезу о возникновении птиц от древних ящеров, ставшую сейчас особенно популярной.
Как часто случается в науке, одновременно нашла поддержку и альтернативная гипотеза. Давно высказываемые сомнения насчет прямого родства археоптериксов и птиц (слишком разнятся они анатомически) превратились в убежденность, поскольку с начала 1980-х годов палеонтологи нашли и оперенных динозавров, и древнейших птиц, и их близких родственников. Нашли и новые скелеты археоптериксов. Сегодня их известно десять, все — верхнеюрского возраста (145 миллионов лет назад) с реки Альтмюль в Баварии. Последний экземпляр, который сохранился лучше остальных, описанный в конце 2005 года, окончательно убеждает, что археоптерикс происходит от хищных динозавров, но к современным птицам отношения не имеет. Он — нечто другое: не динозавр, но и не птица. Пришлось поискать другого кандидата на роль предка пернатых.
Пуховик для динозавра
О существовании оперенных динозавров догадывались давно, но подтверждений тому не было. Они появились в 1990-х годах на территории Китая, в провинции Ляонин. Там палеонтологи обнаружили целое кладбище лесной флоры и фауны возрастом 130-120 миллионов лет. Что делает событие уникальным, так это вскрытая раскопками природная зона. Обычно для изучения доступны морские или околоводные сообщества животных и растений из-за лучших условий захоронения. Лесные, степные или горные обитатели прошлого чаще всего не сохраняются в ископаемом состоянии, потому что быстро перерабатываются бактериями в прах. А тут — мгновенный снимок из жизни леса середины мелового периода, зафиксированный вулканическим пеплом.
Первый же обнаруженный скелет ящера с похожими на пух короткими бороздками по контуру всего тела — синозавроптерикс (Sinosauropteryx prima) вызвал многочисленные споры: не все были согласны, что маленькие бороздки на окаменелой глине остались от пуха. Затем откопали другое существо, у которого уже, без сомнения, на хвосте и передних лапах сохранились отпечатки перьев. За сходство с археоптериксом ему присвоили имя протархеоптерикс (Protarchaeopteryx robusta). На конечностях другого динозавра — каудиптерикса (Caudipteryx zoui) — перья росли еще гуще, а туловище покрывал пух.Теперь описано больше десятка ящеров, оперенных удивительно разнообразно: от короткого пуха до настоящих асимметричных перьев на конечностях, свидетельствующих о способности к полету. Кроме того, в скелете этих хищных динозавров обнаружились некоторые характерные только для птиц признаки: вилочка, крючковидные отростки на ребрах, пигостиль. Но все же это были не птицы, а небольшие хищники, которые передвигались в основном бегом. С длинными хвостами, зубастые, покрытые чешуйчатой кожей, с укороченными передними лапами и длинными когтистыми пальцами. Судя по строению скелета, в массе своей по-настоящему летать, то есть махать крыльями, они не могли. Известен лишь один вид, поднявшийся на ступеньку выше. Это микрораптор гуи (Microraptor gui) — интереснейший экземпляр маленького дромеозавра, найденный там же, в Ляонине. Весь в мелком оперении, с хохолком на голове. Его передние лапы покрывали асимметричные (с узкими наружными и широкими внутренними опахалами) маховые перья в точности, как у птиц. Задние лапы тоже были в летательных перьях, более длинных на плюсне и укороченных на голени. Получается не что иное, как четырехкрылый пернатый динозавр, который мог перелетать с дерева на дерево. Летун из него, впрочем, получался неважный. В отсутствие бинокулярного зрения (когда поле зрения обоих глаз перекрывается) микрораптор не мог точно нацеливаться на место посадки и опускался на деревья, видимо, довольно неловко.
Казалось бы, можно предположить, что птицы произошли от паривших среди деревьев хищных динозавров. Однако сделать это не позволяют слишком существенные анатомические различия между ними. Так что не стоит спешить и записывать оперенных динозавров в предки птиц.
Состоявшиеся конкурентыБок о бок с оперенными динозаврами обитали энанциорнисы, что по-гречески означает «противоптицы» — существа особенно важные для понимания эволюции пернатых. Судя по находкам, это была самая многочисленная и разнообразная группа летунов, обитавших в меловом периоде.
Внешне энанциорнисы сильно напоминали современных птиц. Среди них встречались мелкие и крупные виды, беззубые и зубастые, бегающие, водоплавающие, древесные, и, главное, — они все прекрасно летали. В скелете оказалось тоже много знакомого: те же кости крыла, туловища и задних конечностей. Только кое-что иначе сочленяется в лопатке, кое-что — в пятке, голени и позвоночнике. Мелкие на первый взгляд различия. А в итоге — другая система поднимания крыла и работа ног. Большинство настоящих птиц могут вертеть лапами в разных направлениях: завернуть внутрь, вывернуть наружу. Хищникам, орлам и соколам, это помогает ловко схватывать и удерживать жертву. Ноги же энанциорнисов (многие из которых, кстати, тоже были хищниками) устроены иначе, из-за чего они ходили по земле, скорее, неуклюже переваливаясь с боку на бок, как гуси. Все это сильно отдаляет энанциорнисов от настоящих птиц. Получается, что их внешняя схожесть — формальна. Как хвост водных ящеров ихтиозавров похож на хвост рыб, так лапы и крылья энанциорнисов похожи на лапы и крылья настоящих птиц.
Многие анатомические особенности роднят энанциорнисов с хищными динозаврами. Это подтверждают и находки в Монголии эмбрионов внутри ископаемых яиц. Оказалось, что кости скелета окончательно формировались у этих примитивных пернатых очень рано. Суставы у невылупившихся птенцов уже были костные, как у динозавров, а не хрящевые. У птенцов же современных птиц суставы долго остаются хрящевыми и только через несколько месяцев замещаются растущей костью. К тому же на поперечных срезах костей энанциорнисов видны линии задержек роста, подобные годичным кольцам на стволах деревьев. Это говорит о том, что кости у них не вырастали за один сезон до окончательных размеров, а формировались циклами на протяжении нескольких лет, замедляясь в холодные сезоны года. Значит, противоптицы не могли поддерживать температуру тела на постоянном уровне — так же как и рептилии. По всей видимости, именно хищные динозавры были предками энанциорнисов. Примерно 67 миллионов лет назад и те и другие вымерли, не оставив после себя потомков.Предок, которого может и не быть
Долгое время считалось, что настоящие птицы, или, как их еще называют, веерохвостые, появились в начале кайнозойской эры, то есть не ранее 65 миллионов лет назад. И вдруг посыпались находки возрастом 100, 130 миллионов лет с территории США, Монголии и Китая. Определениям возраста сначала даже не поверили, но последующие работы подтвердили — да, во времена динозавров и энанциорнисов веерохвостые пернатые уже водились. Выглядели они совсем как современные и достигли даже некоторого разнообразия. Откуда же они взялись, если рассмотренные выше оперенные и летающие существа не годятся им в прародители? Сейчас существует лишь одно предположение.
В 1991 году американский палеонтолог Шанкар Чаттерджи описал найденное им в штате Техас необычное существо, во многом схожее с птицами. Его возраст — 225 миллионов лет, что на 80 миллионов древнее возраста археоптерикса. Существо назвали протоависом техасским (Protoavis texensis) — «протоптицей», и не без оснований. Его объемистый череп вмещал довольно большой мозг с полушариями и мозжечком, какого в позднетриасовое время, когда он жил, не было у других позвоночных. Судя по строению черепа, протоавис обладал бинокулярным зрением и широко расставленными крупными глазами, что говорит о его способности ловко охотиться и хорошо ориентироваться в окружающем мире, как это свойственно птицам. В скелете протоависа вообще много сходных с веерохвостыми птицами черт, но пропорции тела, короткие и мощные конечности, положение центра тяжести указывают на то, что он не мог летать. И оперения у него, видимо, не было. Несмотря на это, протоавис больше похож на настоящую птицу, нежели археоптерикс, и на сей момент именно протоависа можно считать наиболее близким предком современных птиц. Если это так, то их эволюцию следует вести не от динозавров, а от более древних рептилий, объединяемых в группу архозавров.
Находка протоависа позволила найти ответ еще на один вопрос: чем же все-таки отличаются птицы от динозавров? Поскольку птицы затрачивают на полет огромное количество энергии, уровень обмена веществ у них значительно выше, чем у рептилий. У птиц расход кислорода при обмене веществ в расчете на один килограмм веса в 3-4 раза превышает этот же показатель у рептилий. Раз скорость обмена высока, следовательно, и шлаки из организма должны выводиться быстро. Для этого нужны большие мощные почки. У современных птиц в тазовых костях есть три глубокие впадины, в которых и размещаются эти крупные почки. Такие же впадины для почек имеются и в тазовых костях протоависа. Очевидно, его организм отличался высоким уровнем обмена веществ, несвойственным рептилиям.
Все бы хорошо, но реконструкция протоависа многим палеонтологам не внушает доверия. Его остатки залегали вперемежку с костями других пресмыкающихся, в таких условиях немудрено перепутать и посчитать за единое существо части двух или даже нескольких разных животных. В общем, для окончательных выводов следует подождать других находок, а современные птицы пока останутся без прямых предков.
Впрочем, как и древние птицы без прямых потомков. Потому что проследить эволюцию птиц последовательно от начала до конца не удается. Пробелов еще предостаточно. В частности, не найдены промежуточные звенья между древними веерохвостыми, у которых еще сохранялись черты рептилий — растущие из альвеол зубы, брюшные ребра и длинный ряд позвонков в хвосте, — и современными группами птиц. Внезапно, как будто ниоткуда, в конце мезозойской эры появились древние гуси, гагары, альбатросы, бакланы и другие водные птицы.
На правах гипотезы
Итак, мы увидели ряд удивительных оперенных существ, обитавших на Земле по крайней мере в конце мезозоя, на отрезке 145-65 миллионов лет назад. В то время мир был полон животными, стремящимися освоить воздушное пространство. Помимо вездесущих энанциорнисовых в морях Северной Америки водились зубастые, похожие на олуш, ихтиорнисы. Гесперорнисы обитали в позднемеловое время в морях древней Евразии. В Европе ходили гаргантюависы — непонятного родства птицы размером с индюка. В лесах Монголии и Китая обитали древесные амбиортусы, ляонингорнисы и оперенные динозавры. И еще много попадается одиночных форм, чье положение на эволюционном древе пернатых установить сложно. Четко прослеживаются лишь две ветви: от протоависов к веерохвостым птицам и от оперенных динозавров к археоптериксам и далее энанциорнисам.
Известен ряд ископаемых форм, которые не продвинулись дальше планирования. В то время как настоящий машущий полет удался только птерозаврам (мы здесь их не обсуждаем, так как они совсем не имеют отношения к птицам), микрорапторам гуи, энанциорнисам и настоящим веерохвостым птицам. Все они были успешны в освоении воздушной среды. Птерозавры царили в воздухе на протяжении 160 миллионов лет, энанциорнисы — по меньшей мере 80 миллионов лет. И тех и других превзошли, вероятно, в конкурентной борьбе веерохвостые птицы, широко расселившиеся по планете в последние 65 миллионов лет.
За прошедшие пару десятков лет палеонтологи показали, что параллельная эволюция — широко распространенный путь среди живых существ. Было несколько попыток среди беспозвоночных стать членистоногими, среди древних рыб выйти на сушу и стать амфибиями, среди рептилий — стать млекопитающими, среди растений — приобрести цветковость и стать покрытосеменными. Но обычно лишь одна—две из них оказывались успешными в дальнейшем.
