Эволюция птиц: Происхождение птиц – кратко об эволюции

Эволюция птиц

Эволюция птиц

Изучение эволюции птиц сильно осложнено тем, что их достаточно хрупкие кости плохо сохранились. Вместе с тем, учёные сходятся во мнении, что предками птиц (а также крокодилов и динозавров) были мезозойские рептилии из группы текодонтов – псевдозухии. По-видимому, некоторые из этих животных постепенно приспособились к жизни на деревьях. Чешуйки, покрывавшие передние конечности, сильно разрослись и превратились в перья. Таким образом предки птиц сначала получили возможность перепрыгивать с ветки на ветку, затем планировать и, наконец, завоевали воздушную среду.

1

Отпечаток археоптерикса на камне

Один из «кандидатов» на звание первой птицы – это ископаемое юрского периода – археоптерикс. Это небольшое животное размером с ворону имело перья, но наличие зубов и брюшных рёбер, длинный хвост, пальцы с когтями, отсутствие киля и воздухоносных полостей в костях сближают его с пресмыкающимися. Возможно, археоптерикс не мог поддерживать температуру своего тела на постоянном уровне. Археоптериксы жили на деревьях; по-видимому, они умели лишь планировать. Эти животные настолько отличаются от современных птиц, что их выделяют в отдельный подкласс ящерохвостых птиц, противопоставляя всем остальным птицам.

Остатки настоящих (веерохвостых) птиц были обнаружены в отложениях мелового периода. Первые из них – гесперорнисы и ихтиорнисы – ещё имели зубы, однако впоследствии зубы были утрачены, а челюсти образовали клюв.

В настоящее время появилось много свидетельств о том, что археоптерикс – тупиковая ветвь эволюции, а развитие ящерохвостых и веерохвостых птиц шло параллельно друг другу.

В заключение этого параграфа перечислим основные сходства и различия птиц с пресмыкающимися.

Сходства:

— роговые образования на поверхности кожи;

— сухая кожа, почти лишённая желёз;

— схожесть строения скелета;

— два круга кровообращения;

— органы слуха представлены внутренним и средним ухом;

— наличие клоаки;

— внутреннее оплодотворение;

— размножение яйцами и сходство в строении яйца;

— сходство эмбрионального развития.

Различия:

— передняя конечность превратилась в крыло; полёт стал основным способом передвижения птиц;

— у птиц высокая и постоянная температура тела, не зависящая от внешней среды; рептилии в холодное время года впадают в спячку;

— четырёхкамерное сердце, в котором происходит полное разделение артериальной крови и венозной;

— срастание многих костей у птиц; наличие цевки;

— наличие воздушных мешков у птиц;

— более высокий уровень развития центральной нервной системы у птиц;

— построение птицами гнёзд, высиживание яиц и выкармливание птенцов.

 

Эволюция птиц. Гипотезы происхождения птиц. Оперенные динозавры

Современные птицы сильно отличаются от родственных им позвоночных. До недавнего времени их происхождение было одной из великих тайн биологии. Перья, беззубые клювы, полые и глубокие грудные кости являются лишь частью особых признаков, которых нет у других животных. Наблюдение за птицами не объясняет, как у них появились перья и способность к полету. За последние десятилетия появились новые открытия и новые методы исследования, которые позволили палеонтологам совершить несколько открытий. Найденные в районе Китая, Южной Америки окаменелости, а также образцы, хранящиеся в музеях, которые теперь можно изучать с помощью новых технологий, стали причиной возникновения очередной волны интереса к изучению истории эволюции птиц. Благодаря этому, ранее появилась теория их происхождения от мелких хищных динозавров, обитавших на Земле в конце юрского периода.

Начало исследования возникновения птиц

Ученые принялись размышлять об эволюции птиц, начиная с того времени, как Чарльз Дарвин изложил свою теорию эволюции в работе «О происхождении видов». В 1861 году, год спустя после публикации трактата Дарвина, древнее птичье перо было найдено в баварских известняковых отложениях, возраст которых составлял около 150 млн лет. В следующем году был найден скелет животного, у которого были птичьи крылья и перья, очень длинный костлявый хвост и челюсть с зубами. Он был найден в том же регионе. Окаменевший скелет был назван археоптериксом. Он стал первым найденным древнейшим животным с оперением. Скелетная анатомия археоптерикса давала четкие доказательства, что предками птиц были динозавры, но в 1861 году ученые еще не смогли установить эту связь. Тогда и началось изучение эволюции птиц и охота за предками современных видов пернатых.

Анатомическое строение археоптерикса

Окаменелость была обнаружена в начале 1860 годов. Долгое время знаменитая находка из поздней юры была уникальной. Она единственная могла дать какую-то информацию о том, как мог произойти эволюционный переход от рептилий к птицам, поскольку в ней сочетались признаки как птицы, так и рептилии. У строения археоптерикса было много общего со строением птиц. Например, перья вдоль передних лап, ставших крыльями. Но, в отличие от современных видов, также присутствовали зубы и костистый хвост.

Первые теории о животных юрского периода

Стоит отметить, что многие из костей животного, в том числе передних лап, плечевого пояса, таза и ног, были отчетливыми, не сросшимися, как у его потомков. Несколько лет спустя Томас Генри Хаксли стал первым ученым, кто нашел связь между строением птиц и динозаврами. Он сравнивал задние конечности гигантского динозавра с изображением страуса и отметил 35 признаков, доказывающих, что они связаны друг с другом. Хаксли представил свои результаты Геологическому обществу. Но в 1870 году в Лондоне палеонтолог Гарри Говье Сили решил оспорить гипотезу происхождения птиц и их родство с динозаврами. Сили предположил, что задние конечности страуса и динозавра могут выглядеть похожим только потому, что эти животные были большими и двуногими, а свои задние конечности использовали в сходных условиях. Кроме того, динозавры были даже больше, чем страусы, и никто из них не мог летать. У ученого возникал вопрос, как тогда могут летать птицы, если они эволюционировали от динозавра.

Теория Герхарда Хайльмана

Тайна происхождения птиц вновь заинтересовала ученых спустя приблизительно полвека. В 1916 году Герхард Хайльман, медицинский врач, интересующийся палеонтологией, опубликовал на датском языке блестящую книгу об истории происхождения птиц, которая в 1926 году была переведена на английский под названием “Происхождение птиц”. Хайльман показал, что пернатые были анатомически более похожи на динозавров-тероподов, чем на любую другую ископаемую группу. Но существовало одно неизбежное несоответствие: у тероподов явно отсутствовали ключицы, те самые, которые сливаются в вилочку у птиц.

Недостатки теории Герхарда Хайльмана

Из-за того факта, что у других рептилий имелись ключицы, Хайльман предположил, что тероподы, в частности триасовые псевдозухии, по какой-то причине потеряли их. Для него эта потеря означала, что птицы не могли развиться от этого вида динозавров. Потому он был убежден, как позже выяснилось, ошибочно, что функция ключиц, потерянная во время эволюции, не может быть восстановлена. Птицы, утверждал он, должны были развиться из более архаичной рептильной группы, у которой были ключицы.

Как ранее Сили, Хайльман пришел к выводу, что сходство между птицами и динозаврами должно просто отражать тот факт, что обе группы были двуногими. Его выводы повлияли на палеонтологические исследования и в течение длительного времени были приоритетными, хотя новая появившаяся информация и опровергла некоторые факты. Но до сих пор некоторые ученые придерживаются именно ее. Два отдельных исследования показали, что тероподы действительно имели ключицы. В 1924 году был опубликован анатомический рисунок необычного теропода с попугайным оперением. Он был назван овираптором, и его существование опровергало теорию Хайльмана.

Новые доказательства

В 1936 году Чарльз Камп из Калифорнийского университета в Беркли нашел останки небольшого теропода раннего юрского периода и хотел поставить точку в истории с ключицами. Но доказательство ошибочности теории Хайльмана было мало кем признано. Недавние исследования нашли ключицы у многих тероподов. Исходя из строения птиц в настоящее время, а также в результате ряда исследований, археоптерикс был назван промежуточным звеном в истории эволюции пернатых. Но оставался вопрос: между какими именно рептилиями? Дальнейшие ископаемые птицы найдены в слоях ниже раннего мела. Большинство из них были обнаружены с начала 1990 годов, главным образом в Китае. Между тем известно более тридцати видов птиц из мелового периода. Кроме того, было обнаружено большое число маленьких динозавров, передвигающихся на двух ногах с характерными для древних птиц чертами. Таким образом, разрыв между динозаврами и птицами благодаря изучению окаменелостей стал значительно меньше.

Теория Острома

Наконец, спустя столетия после спорной презентации Хаксли для Геологического общества Лондона, Джон Х. Остром из Йельского университета возродил идею о том, что птицы были связаны с тероподами. Он прямо предположил, что пернатые являются их прямыми потомками. В конце 1960-х годов Остром описал скелетную анатомию хищного теропода дейнониха, который был размером с человеческого подростка и обитал на Земле около 115 миллионов лет назад, в эпоху раннего мела. В дальнейших своих опубликованных работах Остром продолжил определение анатомии птиц и группы особенностей, которые они, включая археоптерикса, делили с дейнонихом и другими тероподами, но не с другими рептилиями.

На основе этих данных он пришел к выводу, что птицы происходят непосредственно от маленьких динозавров-тероподов. После выдвижения теории Остром продолжал собирать свои доказательства происхождения пернатых от тероподов. Он использовал новый метод расшифровки отношений между организмами, применяя его в музеях естественной истории в Нью-Йорке, Париже и других местах. Этот метод получил название кладистики или филогенетической систематики. Поскольку он стал стандартом для сравнительной биологии, его использование строго обосновывало выводы Острома.

Исследования 1970-х годов

В 1970-х годах ученые продолжали интересоваться некоторыми общими уникальными особенностями археоптерикса, которые роднят его с некоторыми животными юрского периода. В их числе оказались те самые малые плотоядные динозавры, передвигающиеся на двух ногах, которые получили название тероподов. Внимательно изучив эти черты, ученые вновь выдвинули теорию, что, возможно, они были предками птиц. Ведущие палеонтологи построили эволюционные деревья, и после этого оказались еще более убеждены в своей правоте.

Что такое кладограмма

Эти деревья, иначе известные как кладограмма, являются современным золотым стандартом в анализе эволюционных отношений между животными. Сам метод получил название кладистика. Практикующие кладистики определяют эволюционную историю группы животных, изучая различные виды признаков. В процессе эволюции у какого-то животного может появится новая, генетически определенная черта, которая будет передана его потомкам. Следовательно, палеонтологи могут заключить, что две группы, однозначно разделяющие набор таких новых или полученных черт, более тесно связаны друг с другом, чем с животными, которые этих черт лишены. Узлы или точки ветвления на кладограмме указывают на появление линии с новым набором производных признаков. В результате, птицы показались ученым просто веткой на древе жизни динозавров. В работах Дж. Острома в середине 1970-х годов тероподы получили статус наиболее вероятной группы для предков птиц. Поэтому сегодня идея о том, что птицы являются пернатыми динозаврами, практически не оспаривается среди эволюционных теоретиков.

Особенности метода кладистики

Традиционные методы группировки организмов по принципу сходства и различия могут исключить вид из группы только потому, что он имеет черты, которые не были найдены у других членов. В противоположность этому, группы кладистики были основаны исключительно на определенных группах общих черт, которые особенно информативны. Этот метод начинается с дарвиновской заповеди о том, что эволюция продолжается, когда появляется новая наследственная черта в некоторых организмах, которая и передается генетически его потомкам. Предписание указывает, что две группы животных, разделяющие такие новые черты, более тесно связаны друг с другом, чем те, что разделяют только оригинальные, но не производные, переданные по наследству. Определяя общие производные черты, практики-кладистики могут определять отношения среди изучаемых организмов. Результаты таких анализов, которые обычно исследуются, могут быть представлены в виде кладограммы. Древовидная диаграмма, изображающая порядок, в котором появлялись новые характеристики и новые существа, отражают тот порядок, в котором происходила эволюция.

Причина появления перьев у птиц

По мере эволюции птиц и их удаления от динозавров, названных тероподами, множество их особенностей изменялись и совершенствовались. Если присмотреться внимательнее, становится совершенно очевидно, что набор этих характерных признаков долго развивался и служил для выполнения определенной функции. Например, появление оперения у маленького теропода было связано с необходимостью изоляции определенных участков кожи и сначала больше напоминали волосы. На первых птичьих перьях, возможно, присутствовали различные цветовые узоры. Есть версия, что они были предназначены для камуфляжа, распознавания своего вида и других функций.

Сравнение анатомических структур птиц и динозавров

Сравнительная анатомия птиц и тероподов помогла связать их друг с другом. Она также выявила некоторые способы изменения этих характеристик, поскольку динозавры стали более близки к птицам, а птицы оказались более современными. Например, в области таза лобковая кость, первоначально направленная вперед, позже смещается вертикально или назад. В передних лапах относительные пропорции костей оставались довольно постоянными у ранних птиц, но запястье изменилось. У некоторых видов кость в запястье приняла форму полумесяца. В результате ее форма способствовала возможности взлета. Широкая бумерангообразная вилочка у первых оперенных динозавров стала тоньше и образовала более глубокую дугу, когда эта особенность стала необходима для полета.

Общие признаки динозавров и птиц

Исследования Готье, проведенные в последнее время, демонстрируют, что многие функции, которые традиционно считаются принадлежащими только птицам, фактически появились до них, у их предков — тероподов. Многие из этих свойств помогли своим первоначальным обладателям выжить. Эти же черты и некоторые другие были в конечном итоге использованы или преобразованы для полета и жизни на деревьях. Птичьи характеристики тероподов, которые эволюционировали до птиц, не проявлялись сразу, а некоторые присутствовали до того, как появились сами тероподы. Они были еще у динозавров, существовавших ранее. Например, непосредственный предок тероподов был двуногими и передвигался как птица. Он был маленьким и плотоядным. У него были передние лапы, как и у ранних птиц. Кроме того, второй, а не третий палец, как у других рептилий, был длиннее. У предков динозавров голеностопный сустав стал шарнирным, а кости стопы — удлиненными. Многие из изменений в строении ног, как полагают, повлияли на увеличение длины шага и скорость бега. Это свойство в один прекрасный день поможет птичьим тероподам взлететь.

Самая большая в мире летающая птица и самая маленькая

Гигантские птицы обитали на Земле свыше 6 млн лет назад. Самой большой в мире летающей птицей был аргентавис. Он обитал в Аргентине и относился к семейству соколиных. Взрослая птица достигала 2 метров в высоту, а ее череп был примерно полметра в длину. Огромные крылья в размахе были как трехэтажный дом. Самая маленькая птица существует и сейчас. Это широко известный вид — колибри-пчелка. Длина его тела обычно не превышает 6 см. Место обитания колибри — степные районы бразильской провинции Минас-Жерайс. Самая маленькая птица питается нектаром цветов и очень быстро машет крыльями, как пчела, потому и получила такое название.

Птицы возникли в результате эволюции травоядных динозавров

Распространенное мнение, что предками птиц были плотоядные динозавры, является спекуляцией. Так считают американские палеонтологи, которые сопоставили анатомические особенности ископаемых животных c их «диетой» и пришли к выводу, что птицы возникли в результате эволюции травоядных динозавров.

Согласно наиболее распространенным в научной среде представлениям, самым древним из известных видов птиц считается археоптерикс. Это означает, что птицы являются потомками одного из подвидов тероподов — представителей подотряда ящеротазовых динозавров. Название «тероподы» в переводе с греческого означает «звероногие». Раньше ученые делили всех тероподов на больших (карнозавры) и маленьких (целурозавры). Затем стало понятно, что это неправильно, потому что среди целурозавров были такие гигантские особи, как, например, тираннозавр.

Были среди целурозавров и предки археоптерикса, то есть предки современных птиц. Считается, что в большинстве своем тероподы (и, в частности, целурозавры) были хищниками. Но теперь, видимо, от этих представлений предстоит отказаться.

Ученые Музея естественной истории имени Филда (Чикаго) Линдсей Жанно и Питер Маковицкий установили, что птицы произошли от тех тероподов, которые не были плотоядными.

Соответствующая работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.

close

100%

19 сентября 13:12

«Большинство тераподов четко вело образ жизни хищника, — говорит Линдсей Жанно.

– Но на той линии эволюции, которая ведет к птицам, хищники дали слабину».

Определить «диету» вымерших видов животных — непростая задача. В подавляющем большинстве случаев у палеонтологов нет ничего, кроме окаменелых костей и зубов. Иногда по этим костям и зубам достаточно легко понять, чем питался их обладатель — острые зубы тираннозавра не позволяют предположить что-то другое, чем то, что он был опасным хищником. Но многие динозавры (в частности, из группы целурозавров) имеют зубы, по форме которых не сразу можно понять, в чем была их функция: то ли вырывать мясо с косточки поверженного врага, то ли тщательно пережевывать свежие сочные стебли растений.

«Эти странные динозавры были предметом многочисленных спекуляций, но до сих пор у нас не было надежного способа понять, чем же они питались на самом деле», — говорит Маковицкий.

Впрочем, у некоторых видов сохранились четкие свидетельства их «диеты», такие, как окаменелые навоз динозавров и содержимое желудка, а также наличие камней в желудке, что означает их использование в качестве «мельницы» для перемалывания растений и, как следствие, лучшего пищеварения. Жанно и Маковицкий собрали подобные данные почти для ста видов целурозавров. Затем они провели статистический анализ, сопоставив данные о «диете» со строением имевшихся у них челюстей и зубов динозавров. В результате им удалось определить порядка двух десятков отличительных анатомических особенностей, статистически свидетельствующих о том или ином типе питания этих животных.

«Как только мы это сделали, мы смогли сказать и про многие другие виды тероподов, являются ли они хищниками или нет», — сказал Жанно.

В конечном итоге ученые пришли к выводу, что большинство тероподов, вопреки распространенному мнению, являются травоядными. В частности, это касается целурозавров — тех тероподов, которые являются предками современных птиц. «Наше исследование показывает, что раньше мы делали свои выводы на основе спекуляций», — заявила Жанно.

Изучение целурозавров как предков современных птиц является очень важной задачей, так как до конца современная наука не может ответить на вопрос, как и при каких условиях предки первых птиц начали летать.

«Мы не знаем, что заставило их начать летать. Поиск пищи на деревьях является лишь одной из многих возможностей», — признает Линдсей Жанно.

Важность данной работы состоит в том, что использование статистического анализа для обнаружения корреляции между анатомическими особенностями и «диетой» для динозавров может стать новым методом, позволяющим проследить эволюции живых организмов.

«То, что мы в состоянии с высокой долей вероятности установить, чем питались вымершие животные, позволяет нам приступить к изучению еще более широких вопросов, например, таких, как имеют ли животные тенденцию увеличиваться в своих размерах или, например, когда и зачем они становятся травоядными», — подытожил Пол Маковицкий.

Происхождение и эволюция птиц

 

 

Предки птиц. Происхождение птиц от пресмыкающихся, в частности от древнейших архозавров, не вызывает сомнений.

 

Особенно много сходных черт имеют птицы с динозаврами, для которых характерно передвижение на одних задних ногах, пневматический скелет, более сильное развитие на передних конечностях трех пальцев, длинные плюсневые кости, прочно соединенные как между собой, так и с редуцированными дистальными элементами предплюсны, мощные подвздошные кости и значительное число вторичных крестцовых позвонков. Далее, пояс задних конечностей птицетазовых динозавров очень походил на птичий тем, что лобковые кости не сочленялись друг с другом и имели по длинному, направленному назад отростку, который был вытянут вдоль свободного края седалищной кости. Однако все известные динозавры имели черты специализации, отводящие их в сторону от предков птиц.

 

В частности, все они были лишены ключиц. Поэтому прямых предков птиц следует искать не среди птицетазовых динозавров, а среди псевдозухий, давших начало динозаврам. Ближайшие предки птиц до сих пор не найдены. Однако едва ли можно сомневаться, что они вели древесный образ жизни, лишь прыгая с ветки на ветку, и как приспособление, чтобы держаться на ветвях, у них образовалась характерная птичья нога с задним пальцем, противополагающимся передним. У этих рептилий, как и у многих древесных форм из самых разнообразных групп позвоночных, должны были выработаться приспособления к удлинению прыжков путем планирования и развиться крыловые перепонки, располагающиеся между плечом и предплечьем и между плечом и боками тела, как это имеется и у современных птиц. Кроме того, весьма возможно, что такие рептильные предки птиц были покрыты чешуями, достигавшими особенно больших размеров на конечностях и хвосте, что должно было сильно увеличить поверхность тела. В дальнейшем эти чешуи могли еще сильнее удлиниться и путем расщепления своих боковых частей превратиться в перья.

Еще интересные статьи по теме:

Эволюция птиц

Класс птицы, пожалуй, самый романтический из всех — он объединяет животных, в большинстве своем способных летать, видеть всю Землю с высоты, перемещаться на огромные расстояния. Именно свободным птицам всегда завидовал человек, не умеющий без специальных приспособлений оторваться от почвы, — и учился у них, начиная с Икара.

Птицы — покрытые перьями и пухом яйцекладущие теплокровные животные. Они способны к социальной организации, создают семьи, многие живут стаями и передают друг другу сигналы. Пожалуй, не существует таких районов на земле, где не селятся птицы: есть они на полюсах (полярная сова, пингвины), в разреженном воздухе гор (кондоры, орлы, ястребы), в жарких пустынях (вихляй, саксаульная сойка). На сегодняшний день изучено почти 11 тысяч видов птиц. У птиц появилась постоянная (это очень важно для ЕГЭ по биологии) забота о потомстве.

Эволюция птиц

1.       Исходная среда, «историческая родина» для большинства птиц — лес. Останки птиц известны с мелового периода мезозоя.

2.      Предки птиц — древние рептилии, а ближайшие птичьи родственники — ящеротазовые рептилии. Они были наземными животными, которые начали вести древесный, лазающий образ жизни, освоили для начала планирующий полет.

3.      Археоптерикс — боковая ветвь в эволюции птиц. Он, по мнению ученых, не является их прямым предком (хотя больше ста лет считался таковым), скорее был в родстве с их истинным предком.

4.      Протоавис — наиболее возможный предок птиц. Он имел больше признаков сходства с современными птицами, чем археоптерикс: киль, челюсти с меньшим количеством зубов, похожие на клюв, полые кости, как у птиц. Именно протоависа сейчас считают переходной формой между рептилиями и птицами.

Черты сходства рептилий и птиц

1.      Сухая кожа, почти без желез.

2.      Чешуйки рептилий и перья птиц строятся из кератина.

3.      У рептилий и птиц есть клоака (куда выходят мочеточники, протоки половых желез и отходы пищеварения).

4.      Откладывают богатые желтком яйца.

5.      Развитие зародыша идет сходно вплоть до финальных стадий.

Черты отличий рептилий и птиц

1.      У птиц сильно увеличены большие полушария и мозжечок.

2.      Четырехкамерное сердце птиц дало полное разделение артериального и венозного кровотоков.

3.      Губчатые легкие сильно повысили интенсивность дыхания.

4.      Птицы теплокровны, в противоположность холоднокровным рептилиям.

Мы уже выяснили, что археоптерикса не считают предком птиц в настоящее время. Однако на ЕГЭ по биологии о нем традиционно задают вопросы в тестах.

Признаки птиц у археоптерикса: задние конечности с цевкой, перья, общий внешний вид. Признаки пресмыкающихся у археоптерикса (их больше, чем птичьих признаков):

1)      длинный ряд хвостовых позвонков,

2)      брюшные ребра,

3)      наличие зубов в клюве,

4)      грудная кость без киля, слабо развитые грудные мышцы и мышцы крыльев,

5)      кости без воздушных полостей,

6)      когти на передних конечностях.

Можно сделать вывод, что археоптерикс, по сути, был похож на птиц только перьями и задними конечностями с цевкой.

Хочешь сдать экзамен на отлично? Жми сюда — подготовка к ГИА по биологии

Эволюция птиц

Эволюция птиц началась в юрский период, когда самые ранние птицы произошли от клады динозавров — теропод по имени Паравес . ^[1] Птицы относятся к биологическому классу Aves . На протяжении более столетия самой ранней птицей считался небольшой динозавр-теропод Archeopteryx lithographica из позднеюрского периода. Современные филогении помещают птиц в кладу динозавров Theropoda . Согласно текущему консенсусу, Авес и родственная группа, отряд Crocodilia , вместе являются единственными живыми членами не имеющей ранга клады « рептилий », Archosauria . Четыре различных направления птиц пережили вымирание мелового и палеогенового периода 66 миллионов лет назад, дав начало страусам и их родственникам ( Paleognathae ), уткам и их родственникам ( Anseriformes ), наземным птицам ( Galliformes ) и «современным птицам» ( Neoaves ). .

Филогенетически Aves обычно определяется как все потомки самого недавнего общего предка определенного современного вида птиц (таких как домашний воробей , Passer domesticus ) и либо Archeopteryx , ^[2], либо некоторые доисторические виды, более близкие к Neornithes (чтобы избежать проблемы, вызванные неясными взаимоотношениями археоптерикса с другими тероподами). ^[3] Если используется последняя классификация, то большая группа называется Avialae. В настоящее время отношения между динозаврами, археоптериксами и современными птицами все еще обсуждаются.

Существуют важные свидетельства того, что птицы появились среди динозавров- теропод , в частности, что птицы являются членами Maniraptora , группы теропод, в которую , среди прочего, входят дромеозавры и овирапториды . ^[4] По мере того, как обнаруживается все больше нептичьих теропод, которые тесно связаны с птицами, ранее четкое различие между нептицами и птицами становится все менее очевидным. Это было отмечено в XIX веке Томасом Хаксли :

Нам пришлось расширить определение класса птиц, включив в него птиц с зубами и птиц с лапообразными передними конечностями и длинным хвостом. Нет никаких свидетельств того, что Компсогнат обладал перьями; но если бы это было так, было бы действительно трудно сказать, следует ли называть ее рептильной птицей или птичьей рептилией. ^[5]

Открытия на северо-востоке Китая ( провинция Ляонин ) демонстрируют, что у многих мелких динозавров-теропод действительно были перья , в том числе у compsognathid Sinosauropteryx и микрорапторианского дромеозаврида Sinornithosaurus . Это способствовало возникновению двусмысленности в том, где проводить грань между птицами и рептилиями. ^[6] Cryptovolans , дромеозаврид, обнаруженный в 2002 году (который может быть младшим синонимом Microraptor ), был способен летать на приводе , обладал грудным килем и ребрами с крючковатыми отростками . КриптоволаныКажется, это лучшая «птица», чем археоптерикс, в котором отсутствуют некоторые из этих современных птичьих особенностей. Из-за этого некоторые палеонтологи предположили, что дромеозавры на самом деле являются базальными птицами, более крупные члены которых вторично нелетают, то есть что дромеозавры произошли от птиц, а не наоборот. Доказательства этой теории в настоящее время неубедительны, но раскопки продолжают раскапывать окаменелости (особенно в Китае) пернатых дромеозавров. Во всяком случае, можно с уверенностью сказать, что полет с использованием пернатых крыльев существовал у теропод средней юры. Меловой unenlagiine рахонавис также обладает особенностью предположить , что, по крайней мере частично способен активный полет.

Хотя орнитисхийские (птичьи бедра ) динозавры имеют ту же структуру бедра, что и птицы, на самом деле птицы произошли от заурисхических (ящеричных) динозавров, если теория происхождения динозавров верна. Таким образом, они самостоятельно пришли к состоянию структуры тазобедренного сустава . Фактически, птицеподобное строение бедра также появилось в третий раз среди своеобразной группы теропод, Therizinosauridae .

---

Происхождение и эволюция птиц | Живая планета

Около 180 млн. лет назад в небо поднялось первое позвоночное животное, это был птерозавр. Сначала у первых птицеподобных были острые зубы, только через много поколений у них появилась пасть напоминающая клюв.

У них не было перьев, а были перепонки. Хоть со временем у птерозавров зубастый рот стал смахивать на клюв, они не были предками современных птиц. Они парили над землей около 55 млн. лет, но потом вымерли и не оставили потомков.

Около 150 млн. лет назад в небо поднялись археоптериксы. Эти животные уже были больше похожи на птицу. у них были перья, длинный хвост, а вырастали они до размеров вороны. У археоптерикса была зубастая пасть и они плохо летали. В основном крылья им были нужны для перепрыгивания с ветки на ветку. Хотя в то время у многих динозавров были перья, которые были скорее не для полета, а для маневрирования.

У современных птиц наблюдается 2 типа полета. Это машущий(активный) и парящий(пассивный). Активный тип — это когда птица постоянно делает движения крыльями, а пассивный начинается с активного, птица сначала работает крыльями активно, а потом когда поймает ветер и наберет высоту, то переходит на пассивный полет, с минимумом движений.

Современные птицы могут летать, потому что у них есть киль, к которому прикрепляются крылья с сильной мускулатурой. У ящерохвостых птиц киля не было, как и у их предка оперенного терапода. Первые существа с килем — это амбиортус, который появился примерно 150млн. лет назад. Амбиортус был похож на современную птицу и строение тела было подобным.

Амбиортус произошел от оперенной рептилии протоависа. Эта рептилия имела высокую температуру тела, оперение, три пальца, строение задних лап, как и у современных птиц.

Вот примерная схема происхождения птиц:

Если вам понравилось, то подпишитесь и поставьте лайк, а также можете оставить комментарий.

Скоро будет еще много всего интересного.

Как динозавры уменьшились и стали птицами

из Quanta Magazine ( оригинальную историю можно найти здесь ).

Современные птицы произошли от группы двуногих динозавров, известных как теропод, в состав которой входят высокий Tyrannosaurus rex и более мелкие велоцирапторы. Тероподы, наиболее близкие к птицам, обычно весили от 100 до 500 фунтов — гиганты по сравнению с большинством современных птиц — и у них были большие морды, большие зубы и немного между ушами. У велоцираптора, например, был череп, как у койота, и мозг размером примерно с голубь.

На протяжении десятилетий единственной окаменелой связью между птицами и динозаврами палеонтологов был археоптерикс, гибридное существо с пернатыми крыльями, но с зубами и длинным костистым хвостом динозавра. Эти животные, похоже, приобрели свои птичьи черты — перья, крылья и полет — всего за 10 миллионов лет, что является простой вспышкой в ​​эволюционном времени. «Археоптерикс, казалось, полностью соответствовал характеристикам современных птиц», — сказал Майкл Бентон, палеонтолог из Бристольского университета в Англии.

Чтобы объяснить эту чудесную метаморфозу, ученые выдвинули теорию, которую часто называют «обнадеживающими монстрами». Согласно этой идее, крупные эволюционные скачки требуют крупномасштабных генетических изменений, качественно отличающихся от обычных модификаций внутри вида. Согласно легенде, только такие существенные изменения за короткий промежуток времени могут объяснить внезапное превращение 300-фунтового теропода в доисторическую птицу размером с воробья Iberomesornis .

Но становится все более очевидным, что история о том, как динозавры родили птиц, гораздо более тонкая.Открытия показали, что характерные для птиц особенности, такие как перья, начали проявляться задолго до эволюции птиц, указывая на то, что птицы просто адаптировали ряд ранее существовавших особенностей для нового использования. И недавние исследования показывают, что несколько простых изменений, в том числе принятие во взрослом возрасте черепа, более похожего на детскую форму черепа, вероятно, сыграли важную роль в последнем толчке к птичьему капюшону. Птицы не только намного меньше своих предков-динозавров, но и очень напоминают эмбрионы динозавров. Подобные адаптации, возможно, проложили путь к отличительным особенностям современных птиц, а именно их способности летать и их удивительно проворным клювам.Работа демонстрирует, как огромные эволюционные изменения могут возникнуть в результате серии небольших эволюционных шагов.

Призрачный прыжок
В 1990-е годы наплыв новых окаменелостей динозавров из Китая явился сюрпризом. Хотя у многих из этих окаменелостей не было крыльев, у них было множество оперений, от пушистых щетинок до полностью сочлененных игл. Открытие этих новых промежуточных видов, которые заполнили пятнистую летопись окаменелостей, вызвало изменение в понимании палеонтологами перехода от динозавров к птицам.Перья, которые когда-то считались уникальными для птиц, должно быть, развились у динозавров задолго до того, как появились птицы.

Сложный новый анализ этих окаменелостей, позволяющий отслеживать структурные изменения и отображать, как образцы связаны друг с другом, подтверждает идею о том, что особенности птиц эволюционировали на протяжении долгих периодов времени. В исследовании, опубликованном прошлой осенью в журнале Current Biology , Стивен Брусатте, палеонтолог из Эдинбургского университета в Шотландии, и его сотрудники исследовали окаменелости целурозавров, подгруппы теропод, породивших археоптерикс и современных птиц.Они проследили изменения ряда свойств скелета с течением времени и обнаружили, что не было большого скачка, который отличал бы птиц от других целурозавров.

«Птица не просто эволюционировала из T. rex в одночасье, но классические черты птиц эволюционировали одна за другой; сначала двуногое передвижение, затем перья, затем поперечные рычаги, затем более сложные перья, похожие на перья гусиного пера, затем крылья », — сказал Брусатте. «Конечным результатом является относительно плавный переход между динозаврами и птицами, настолько большой, что вы не можете просто провести границу между этими двумя группами.”

Но как только эти птичьи особенности были на месте, птицы взлетели. Исследование целурозавров Брусатте показало, что с появлением археоптерикса и других древних птиц они начали эволюционировать намного быстрее, чем другие динозавры. В обнадеживающей теории монстров все было наоборот: всплеск эволюции не привел к появлению птиц. Скорее, птицы произвели всплеск эволюции. «Похоже, что птицы столкнулись с очень успешным новым строением тела и новым типом экологии — летающими небольшими размерами — и это привело к эволюционному взрыву», — сказал Брусатте.

Как важно быть маленьким
Хотя большинство людей может назвать перья или крылья ключевой характеристикой, отличающей птиц от динозавров, небольшой рост группы также чрезвычайно важен. Новое исследование показывает, что предки птиц быстро сокращались, указывая на то, что крошечный размер был важной и выгодной чертой, вполне возможно, важным компонентом в эволюции птиц.

Как и другие особенности птиц, уменьшение размеров тела, вероятно, началось задолго до того, как сами птицы эволюционировали.Исследование, опубликованное в прошлом году в журнале Science , показало, что процесс миниатюризации начался намного раньше, чем ожидали ученые. Некоторые целурозавры начали сокращаться еще 200 миллионов лет назад — за 50 миллионов лет до появления археоптерикса. В то время большинство других родословных динозавров росли. «Миниатюризация необычна, особенно среди динозавров», — сказал Бентон.

Это сокращение ускорилось, когда предки птиц отрастили крылья и начали экспериментировать с планирующим полетом. В прошлом году команда Бентона показала, что эта линия динозавров, известная как паравы, сокращалась в 160 раз быстрее, чем росли другие линии динозавров. «Другие динозавры становились все больше и уродливее, в то время как эта линия постепенно становилась все меньше и меньше», — сказал Бентон. «Мы считаем, что это ознаменовало собой происходящее в то время событие интенсивного отбора».

Быстрая миниатюризация предполагает, что мелкие птицы должны были иметь сильное преимущество перед более крупными. «Возможно, это снижение открыло новые среды обитания, новый образ жизни или даже имело какое-то отношение к изменению физиологии и роста», — сказал Брусатте.Бентон предполагает, что преимущество в размерах пинты могло появиться, когда предки птиц переселились на деревья, являющиеся полезным источником пищи и убежища.

Но какими бы ни были причины, небольшой рост, вероятно, был полезным предвестником бегства. Хотя более крупные животные могут летать, настоящий полет, основанный на взмахе крыльев, требует определенного отношения размера крыла к весу. Птицам нужно было стать меньше, прежде чем они смогут подняться в воздух для более чем короткого полета.

Детское лицо
В 2008 году биолог из Гарвардского университета Архат Абжанов оказался по локоть в яйцах аллигатора.Поскольку аллигаторы произошли от общего предка с динозаврами, они могут дать полезное эволюционное сравнение с птицами. (Несмотря на свой внешний вид, птицы более тесно связаны с аллигаторами, чем ящерицы.) Абжанов изучал позвонки аллигаторов, но больше всего его поразила птицеподобная форма их голов; Эмбрионы аллигатора были очень похожи на цыплят. Окаменелые черепа детенышей динозавров показывают тот же образец — они напоминают взрослых птиц. С учетом этих двух наблюдений у Абжанова возникла идея.Возможно, птицы произошли от динозавров, остановив свой образец развития в раннем возрасте.

Чтобы проверить эту теорию, Абжанов вместе с Марком Нореллом, палеонтологом из Американского музея естественной истории в Нью-Йорке, Бхарт-Анжаном Бхулларом, тогда докторантом лаборатории Абжанова, и другими коллегами собрали данные об окаменелостях со всего земного шара, включая древних птиц, таких как археоптерикс, и окаменелые яйца развивающихся динозавров, погибших в гнезде. Они проследили, как форма черепа менялась, когда динозавры превращались в птиц.

Со временем они обнаружили, что лицо разрушилось, а глаза, мозг и клюв выросли. «Первые птицы были почти идентичны поздним эмбрионам велоцирапторов», — сказал Абжанов. «Современные птицы стали еще более похожими на младенцев и еще меньше меняются от своей эмбриональной формы». Короче говоря, птицы напоминают крошечных инфантильных динозавров, способных к размножению.

Этот процесс, известный как педоморфоза, является эффективным эволюционным путем. «Вместо того, чтобы придумывать что-то новое, он берет то, что у вас уже есть, и расширяет его», — сказал Нипам Патель, биолог развития из Калифорнийского университета в Беркли.

«Мы все чаще видим, что эволюция работает намного элегантнее, чем мы раньше ценили», — сказал Бхуллар, который осенью откроет свою собственную лабораторию в Йельском университете. «Бесчисленные изменения, происходящие в черепе птицы, возможно, обязаны педоморфозу, одному набору молекулярных изменений в раннем эмбрионе».

Почему педоморфоз важен для эволюции птиц? Это могло способствовать миниатюризации или наоборот. Изменения в размере часто связаны с изменениями в развитии, поэтому выбор небольшого размера мог задержать развитие взрослой формы.«Изящный способ прервать последовательность развития — остановить рост при меньшем размере», — сказал Бентон. Детский череп у взрослых также может помочь объяснить увеличенный размер мозга птиц, поскольку у детенышей обычно голова больше по сравнению с их телом, чем у взрослых. «Отличный способ увеличить размер мозга — сохранить размер ребенка во взрослой жизни», — сказал он.

(Действительно, педоморфоз может лежать в основе ряда важных переходов в эволюции, возможно, даже в развитии млекопитающих и человека.Наши большие черепа по сравнению с черепами шимпанзе могут быть случаем педоморфоза.)
Более того, педоморфоз помог сделать череп чистым листом, на котором выбор может создавать новые структуры. Стирая морду, он мог подготовить почву для еще одной важнейшей особенности птиц: клюва.

Рождение клюва
Проблема с изучением того, что произошло в глубокой эволюции, состоит в том, что невозможно точно знать, что произошло.Ученые никогда не смогут точно расшифровать, как птицы эволюционировали от динозавров или какой набор функций был важен для этой трансформации. Но с пересечением трех областей — эволюции, генетики и биологии развития — они теперь могут начать изучать, как могли возникнуть определенные особенности.

Один из особых интересов Абжанова — клюв, замечательная конструкция, которую птицы используют, чтобы находить пищу, убираться, строить гнезда и заботиться о своих детенышах. Он полагает, что повсеместный успех птиц связан не только с их способностью летать, но и с их удивительным разнообразием клювов.«У современных птиц появилась пара пальцев на лице», — сказал он.

Вооруженные своим пониманием эволюции птиц, Абжанов, Бхуллар и его сотрудники смогли разобраться в генетических механизмах, которые помогли сформировать клюв. В новом исследовании, опубликованном в прошлом месяце в Evolution , исследователи показывают, что всего несколько небольших генетических изменений могут превратить лицо птицы в лицо, напоминающее динозавра.

У современных птиц две кости, известные как предчелюстные кости, сливаются, образуя клюв.Эта структура весьма отличается от структуры динозавров, аллигаторов, древних птиц и большинства других позвоночных, у которых эти две кости остаются отдельными, формируя морду. Чтобы выяснить, как могло произойти это изменение, исследователи составили карту активности двух генов, которые экспрессируются в этих костях у разных животных: аллигаторов, кур, мышей, ящериц, черепах и эму, живых существ, напоминающих древних птиц. .

Они обнаружили, что у рептилий и млекопитающих было два участка активности, по одному по обе стороны от развивающейся носовой полости.У птиц, напротив, было единственное пятно намного большего размера, охватывающее переднюю часть лица. Исследователи пришли к выводу, что рисунок аллигатора может служить заменителем рисунка динозавров, учитывая, что у них похожие морды и предчелюстные кости. Затем исследователи отменили характерный для птиц паттерн экспрессии генов в куриных эмбрионах, используя химические вещества, блокирующие гены в середине лица. (По этическим причинам они не позволяли цыплятам вылупиться.)

Результат: обработанные эмбрионы приобрели лицо, более похожее на динозавра.«По сути, они вырастили птичий эмбрион обратно во что-то, что больше походило на морфологию вымерших динозавров», — сказал Тимоти Роу, палеонтолог из Техасского университета в Остине, ранее сотрудничавший с Абжановым.

Результаты показывают, как простые молекулярные изменения могут вызвать серьезные структурные изменения. По словам Абжанова, птицы «по-новому используют существующие инструменты, чтобы создать совершенно новое лицо». «Они не развили новый ген или путь, они просто изменили контроль над существующим геном.”

Подобно исследованиям Брусатта и других, работа Абжанова бросает вызов обнадеживающей теории чудовищ, причем в генетическом плане. Создание клюва не потребовало особого эволюционного скачка или крупномасштабных генетических изменений. Скорее, Абжанов показал, что те же силы, которые формируют микроэволюцию — незначительные изменения внутри видов — также управляют макроэволюцией, эволюцией совершенно новых черт и новых групп видов.

В частности, небольшие изменения в том, как регулируются гены, вероятно, привели как к первоначальному созданию клюва, который эволюционировал в течение миллионов лет, так и к разнообразной форме птичьих клювов, которые могут измениться всего за несколько поколений.«Мы показываем, что простые изменения в законодательстве могут иметь большое влияние», — сказал Абжанов.

Бхуллар и Абжанов планируют глубже изучить вопрос о том, как эволюционировали клюв и череп птицы, используя один и тот же подход для управления различными особенностями развития черепа и мозга. «Мы только прикоснулись к этой работе», — сказал Бхуллар.

Перепечатано с разрешения Quanta Magazine , редакционно независимого подразделения SimonsFoundation.org , чья миссия заключается в улучшении понимания науки общественностью путем освещения исследований и тенденций в области математики, физических наук и наук о жизни.

Уменьшенные динозавры: эволюционный переход к современным птицам | Эволюция: образование и пропаганда

Идея о том, что происхождение птиц можно проследить до группы хищных динозавров, называемых тероподами, не нова (Chiappe 2007). Почти 150 лет назад, вскоре после публикации книги Дарвина Происхождение видов , немецкий эмбриолог К.Гегенбаур использовал сходство в строении лодыжки, чтобы поместить маленького теропод Compsognathus , которому 150 миллионов лет, в промежуточное положение между птицами и другими рептилиями. Примерно в то же время американский палеонтолог Э. Коп сравнил лодыжку юрского теропод Megalosaurus с голеностопным суставом страуса и на основе этого и других сходств скелета утверждал, что теропод и птицы имеют близкое родство. Несмотря на эти первоначальные соображения, именно британский анатом Т.Х. Хаксли (Huxley 1868), который первым популяризировал идею о том, что птицы произошли от динозавров-теропод. В последующие годы в окаменелостях больших и малых теропод было обнаружено множество других особенностей скелета, подтверждающих динозавровое происхождение птиц. Начиная с 1960-х годов, более глубокое понимание мелких хищных динозавров мелового периода, таких как дромеозаврид Deinonychus (Ostrom 1969, 1976), привело к идее, что птицы произошли из группы птицеподобных теропод, называемых манирапторами. (Готье 1986).Сегодня скелеты таких манирапторных теропод, таких как серповидно-когтистые дромеозавриды ( Deinonychus , Velociraptor и их родственники; Рис.1), слабо построенные троодонтиды ( Troodon , Mei kin ) и овирапторид с головой попугая ( Oviraptor и родственники) и короткорукие альвареззауриды ( Mononykus и его родственники) признаны очень похожими на птиц (Chiappe and Witmer 2002; Weishampel et al.2004 г.). Птицы не только сохранили двуногость, полые кости и три полностью развитых пальца своих предшественников-теропод, но и разделяют ряд воздушных пространств, связанных с областью уха, уникальные структуры позвоночника и грудной клетки, удлиненные передние конечности. с костями запястья, обеспечивающими поворотные движения руки и аналогичными структурами в тазу и задних конечностях, а также многими другими характеристиками, распределенными по всему скелету (Rowe et al. 1998; Sereno 1999; Chiappe and Witmer 2002; Weishampel et al.2004; Новас и Пуэрта 1997; Holtz 1998). В самом деле, многие особенности скелета, ранее считавшиеся исключительно птичьими, такие как поперечные рычаги, боковые ямки крыльев и большие грудные кости, теперь обнаружены у неавианских манирапторанцев (Padian and Chiappe 1998).

В последние годы множество свидетельств, полученных из сравнений скелетов этих динозавров и птиц, было дополнено различными свидетельствами в поддержку одной и той же эволюционной взаимосвязи. Палеонтологи определили, что форма и структура яиц неавианских манирапторанов были подобны таковым у живых птиц (Михайлов, 1992; Зеленицкий, 2006; Варриккио, Джексон, 2004; Grellet-Tinner et al.2006 г.). Некоторые из этих особенностей включают наличие более чем одного отчетливого кристаллического слоя в яичной скорлупе (отличающиеся различным расположением кристаллов яичной скорлупы), уменьшение количества воздушных отверстий, перфорирующих яичную скорлупу, относительное увеличение объема яйца (относительно до размеров взрослой особи), а также развитие асимметричных яиц, у которых один полюс уже другого (рис. 2). Снимки древнего поведения, обнаруженные с помощью горстки исключительных окаменелостей, также подтвердили гипотезу о том, что птицы произошли от динозавров-манирапторанов.Открытие «беременной» самки овирапторид, содержащей пару яиц с скорлупой внутри ее тазового канала (Sato et al. 2005), подтвердило предыдущие интерпретации, основанные на пространственном расположении яиц в кладках неавианских манирапторанов. Эти кладки — особенно хорошо известные среди овирапторид — показывают, что яйца располагались парами, в отличие от типичных кладок рептилий (черепах, крокодилов и других динозавров), в которых у яиц отсутствует какое-либо пространственное расположение (Grellet-Tinner et al.2006) (рис.2). Эти данные указывают на то, что, как и в случае с птицами, неавийские манирапторы откладывали яйца последовательно, через дискретные промежутки времени. Вероятно, самке манирапторана-нонавиана потребовалось несколько дней, чтобы отложить кладку яиц (Varricchio and Jackson 2004; Grellet-Tinner et al. 2006), состояние, характерное для птиц.

Рис. 2

Характеристики яиц и кладок нескольких неавианских манирапторанов подтверждают включение птиц в состав этих тероподных динозавров. Например, наличие по крайней мере двух отдельных кристаллических слоев в яичной скорлупе и существование асимметричного яйца (менее асимметричного среди овирапторид) можно проследить вплоть до дивергенции манирапторанов.Распределение яиц в кладке у овирапторид указывает на то, что эти динозавры откладывали яйца последовательно (другие данные также указывают на то, что, как и в случае с птицами, они также вынашивали кладку)

Другие необычные открытия пролили свет на поведение при гнездовании. этих динозавров. Скелеты овирапторид (Норелл и др., 1995; Кларк и др., 1999) и троодонтид (Варриккио, Джексон, 2004) были обнаружены на их кладках яиц. Окаменелости свидетельствуют о том, что эти животные приняли позу, похожую на позу насиживающих птиц.У овирапторид имаго засовывает ноги в открытое пространство в центре кладки яйца и обнимает периферию кладки своими длинными передними конечностями; у троодонтид с более легким телосложением имаго сидели на вертикально закопанных яйцах. Эти открытия предполагают, что, независимо от его специфической роли (защита, инкубация), типичные птичьи модели поведения при гнездовании (взрослые особи сидят на вершинах своих гнезд) были широко распространены среди неавианских манирапторанов. Дополнительные свидетельства дополнительно подтверждают сходство в поведении с птицами.Окаменелости троодонтид с их скелетом, расположенным таким образом, что задние конечности согнуты под животом, шея повернута назад и голова зажата между крылом и телом, документально подтверждают, что по крайней мере некоторые из предшественников манирапторанов птиц уже сформировали стереотипные представления. позы отдыха, знакомые многим птицам (Xu and Norell 2004).

Более конкретные области исследований внесли свой собственный эмпирический вклад в поддержку динозаврового наследия птиц. Исследования скорости роста динозавров, основанные на деталях, сохранившихся в окаменелой ткани их костей, документально подтвердили, что эти животные, которые когда-то считались медленнорастущими, на самом деле росли со скоростью, сравнимой со многими живыми птицами (Erickson et al. 2001), а особые костные ткани, такие как костный мозг, характерный для овулирующих птиц, были зарегистрированы у самки T. rex (Schweitzer et al. 2005). Доказательства эволюционного перехода от неавианских динозавров к птицам также были обнаружены в дисциплинах, столь же далеких от классической палеонтологии, как генетика. Исследования корреляции размеров костных клеток и геномов (всего генетического материала организма) показали, что могучий T. rex и его устрашающие родственники имели небольшие геномы, типичные для современных птиц (Organ et al.2007), а предполагаемые белковые последовательности из мягких тканей этого динозавра также подчеркнули его эволюционную близость к птицам (Organ et al. 2008, хотя для другой интерпретации этих данных см. Dalton 2008).

Тем не менее, несмотря на множество этих свидетельств, ничто так не скрепило динозавровую родословную птиц, как осознание того, что настоящие перья — квинтэссенция птичьего свойства — могли покрывать тела множества неавианских динозавров (Норелл и Сюй) 2005). Несмотря на огромное значение этих окаменелостей, задокументированное существование перьев у неавианских динозавров до сих пор ограничивалось дюжиной или около того видами, причем все они относились к меловым отложениям Восточной Азии. У некоторых из этих динозавров есть перья, похожие на нити, с минимальной степенью ветвления, но у некоторых других есть перья с мелкими перьями с отчетливыми стержнями и лопастями. У некоторых неавианских манирапторанов длинные перистые перья прикрепляются к дистальной части хвоста веерообразно или придавая хвосту вид вайя, свойственный примитивным птицам, таким как Archeopteryx (рис.1а). Длинные перистые перья также прикрепляются к кончикам передних конечностей некоторых из этих манирапторанов, а в случае своеобразного дромеозаврида Microraptor (Norell and Xu 2005) они образуют крыло по существу современного дизайна. Несмотря на свидетельства того, что оперение ограничивается горсткой неавианских динозавров, тот факт, что эти окаменелости охватывают большую часть генеалогического древа теропод и демонстрируют большое разнообразие размеров, внешнего вида и образа жизни, намекает на гораздо более крупный и еще не задокументированный разнообразие (рис. 3) — даже колоссальный T. rex мог быть покрыт перьями на каком-то раннем этапе своей жизни. Это удивительный опыт — смотреть на совершенно современные перья животных, в то время как их скелетные характеристики бесспорно напоминают динозаврские.

Рис. 3

Генеалогическое родство пернатых тероподов-нонавианов. Текущие данные подтверждают гипотезу о том, что нитчатые и лопаточные перья эволюционировали вместе с целурозаврами и манирапторами, соответственно

Важным следствием этих открытий является то, что перья не эволюционировали в контексте полета.Несомненно, за исключением Microraptor , ни один из этих пернатых динозавров не смог подняться в воздух. Передние конечности и их перья намного короче, чем у летающих птиц, а их тела крупнее. Эволюционный переход к птицам и начало их полета предполагали резкое уменьшение размеров тела. Эти пернатые динозавры указывают на то, что вначале перья должны были выполнять иную функцию, возможно, изолируя тела животных, которые метаболически расходились с их хладнокровными рептильными предками. Мое исследование показало, что лопаточные перья, возможно, возникли в контексте толчка, эволюционировавшего у бегущих неавианских тероподов, которые, взмахивая пернатыми руками, могли увеличивать свою скорость бега (Burgers and Chiappe 1999). В конце концов, однако, у нас просто нет ответа на вопрос, какова была первоначальная функция перьев; тем не менее, мы смогли исключить полет как вариант.

Сегодня вековые споры о происхождении птиц в основном разрешены. Неопределенности, которые привели к этому давнему противоречию — как эмпирическому, так и методологическому — были прояснены, и существует подавляющее согласие в поддержку идеи, что птицы произошли от теропод-манирапторанов.Текущие данные подчеркивают тот факт, что многие черты, которые ранее считались исключительно птичьими — от перьев до поперечных рычагов — теперь обнаружены у динозавров-предшественников птиц. Происхождению птиц также предшествовало значительное уменьшение размеров тела — самые примитивные представители таких групп, как троодонтиды и дромеозавриды, меньше одного метра в длину (Turner et al. 2007). Это заметное уменьшение размеров предков птиц было важной предпосылкой полета; даже этот наиболее характерный птичий атрибут, вероятно, был унаследован птицами от своих предшественников-динозавров.

Сравнительным исследованиям, которые стали строительными блоками этих важных эволюционных выводов, в значительной степени способствовали многие недавно обнаруженные птицы мезозойского возраста (Chiappe 2007), которые обладают многими особенностями скелета, которые лишь немного изменены по сравнению с состоянием предков манирапторанов, восполнить критический пробел в эволюционном переходе к современным птицам (рис. 1, 4 и 5). Этот недавно обнаруженный ископаемый зверинец открыл неожиданное разнообразие архаичных птиц, которые перенесут птицеводство в другое измерение.Далее мы рассмотрим эти новые открытия.

Рис. 4

Кладограмма или диаграмма, изображающая генеалогические отношения между основными линиями пресовременных птиц и некоторыми линиями неавианских динозавров-манирапторанов. Также подчеркивается известная летопись окаменелостей этих групп. Представление о голубе как о живом динозавре — поскольку они имеют общее происхождение — может показаться странным, но на самом деле это так же логично, как и аргумент, что люди являются приматами, потому что мы произошли от приматов

Рис.5

Фотографии берлинского экземпляра поздней юры Археоптерикс ( a ), короткохвостой птицы раннего мела Confuciusornis ( b ), длиннохвостой птицы Jeholornis c () энантиорнитин Eoenantiornis ( d ) и примитивный орнитуроморф Yanornis ( e ). Фотографии не в масштабе

Самое раннее начало эволюции птиц привлекло внимание с помощью нового анализа ДНК

Маленький пчелоед в Лангано, Эфиопия. Фото Люка Зейтца.

Мощный удар метеорита, уничтоживший динозавров 65 миллионов лет назад, возможно, спровоцировал быструю эволюцию видов птиц всего за несколько миллионов лет. Несколько линий птиц, которые пережили узкое место исчезновения, привели к ошеломляющему разнообразию, в результате чего сегодня существует более 10 000 видов.

Теперь новое исследование, опубликованное в Nature , дает самый ясный взгляд на те ранние эволюционные ветви, когда птицы стали доминирующей формой жизни на планете — отношения, которые ставили ученых в тупик с самого начала палеонтологии.

«Вопрос о понимании глубочайших взаимосвязей в генеалогическом древе птиц мучил ученых на протяжении десятилетий», — говорит Джейкоб Берв, аспирант Корнельской лаборатории орнитологии и автор исследования. «Некоторые люди называют это самой сложной проблемой в систематике динозавров».

Птицы — единственные живые потомки динозавров. Они произошли от группы динозавров-теропод, в которую входили двуногие хищники, такие как Tyrannosaurus rex и Velociraptor .«После великого вымирания динозавров у птиц начали быстро развиваться новые формы — и это та эпоха, которую нашему исследованию удается реконструировать в мельчайших деталях», — говорит Берв. «Это революционизирует нашу способность понимать эволюцию птиц».

Исследователи уделили особое внимание таксономической группе, известной как Neoaves, которая включает около 90% всех видов птиц — все, кроме диких птиц, водоплавающих птиц, тинамусов и нелетающих птиц, таких как страус и киви.

Внутри этой группы они обнаружили неожиданные отношения.Практически все наземные птицы рано отделились от группы, в которую входят стервятники и ястребы, что повышает вероятность того, что наземные птицы произошли от хищных предков. Исследователи также обнаружили, что совы тесно связаны с туканами и птицами-носорогами, а соколы — с попугаями и певчими птицами. Исследование также подтвердило, что ночные козодои тесно связаны с колибри.

И один вид, доисторический вид Хоатзин из Южной Америки, прослеживает свою родословную почти 64 миллиона лет назад.Это самая старая птичья линия, ведущая к одному живому виду. Хоацин — любопытная птица — это единственный вид, который питается, ферментируя листья своего урожая и пищевода. Его связь с другими птицами давно обсуждается биологами-эволюционистами.

«Это очень интересное время для эволюционной орнитологии», — говорит соавтор Ричард Прам из Йельского университета. «Всего за несколько лет мы завершим филогению птиц. Всегда будет несколько ветвей, о которых можно поспорить, но дерево быстро принимает форму.”

По сравнению с другими недавними исследованиями, которые пытались выяснить эволюционные отношения между семействами птиц, авторы исследования проанализировали генетические маркеры для гораздо большего числа видов (198 птиц, 2 аллигатора). Отбор крупных видов стал возможен благодаря новой методике, разработанной авторами Аланом и Эмили Леммон из Университета штата Флорида, которая эффективно нацелена на несколько сотен ключевых участков генома каждого вида — ДНК-маркеры, стратегически выбранные с учетом их способности отражать ранние эволюционные изменения.

Исследователи обратились к летописи окаменелостей, чтобы откалибровать шкалу времени эволюции птиц, сопоставив точки на эволюционном древе с аналогичными формами в окаменелостях, возраст которых был уже известен. Этот подход привел к выводу, что птицы могли появиться всего около 70–80 миллионов лет назад, то есть позже, чем сообщалось в предыдущих исследованиях.

«Ближайшие родственники современных птиц пережили крупное массовое вымирание в конце мелового периода», — говорит Дэниел Филд, автор исследования и аспирант Йельского университета.«Кажется, что выжила лишь горстка современных птичьих линий, и эти выжившие быстро превратились в невероятное разнообразие птиц, которых мы видим сегодня».

Исследование также показало, что для ранних видов птиц, возможно, было чрезвычайно редко эволюционировать переходы между наземным и водным образом жизни. Исследователи пришли к выводу, что вместо того, чтобы независимо друг от друга эволюционировать несколько родословных, чтобы жить рядом с водой, почти все водоплавающие птицы, включая гагар, поганок, пингвинов, пеликанов, чаек и других, имеют одного общего предка, и что переключение между средами обитания могло произойти только через некоторое время. несколько раз в истории эволюции птиц.

«Тот факт, что адаптация к водной среде, по-видимому, была редким явлением в истории жизни птиц, согласуется с историей динозавров в целом», — говорит Филд. «Похоже, что птицы, возможно, унаследовали сильное предпочтение земных привычек от своих предков-динозавров».

«Любителям птиц будет приятно узнать, что кукушки тесно связаны с дрофами, — добавляет Прам, — и что колибри и стрижи, которые сейчас активны в течение дня, на самом деле произошли от козодоев, которые ведут полностью ночной образ жизни.Похоже, что предки очень ярких колибри, которые охотились за пищей, вели преимущественно ночной образ жизни в течение 10 миллионов лет ».

Итак, почему имеет значение, какие виды эволюционировали до или после другого, или же один вид тесно связан с другим?

«У живых птиц очень долгая и сложная история», — объясняет Берв. «Любая попытка понять их биологию в широком масштабе требует понимания этого глубокого исторического контекста. Это очень важно для всех областей биологии птиц.Как они действуют, где живут, как выглядят, как общаются — все это связано с тем, как они развивались по отношению друг к другу ».

«Самое захватывающее то, что теперь мы можем изучать механизмы и закономерности эволюции птиц более подробно», — соглашается Прум. «Мы использовали генетические инструменты, но исследование посвящено тому, как развивалась вся эволюция птиц».

редких окаменелостей мелового периода открывает новую главу в истории эволюции птиц |

Коротко о новостях :

• Новая находка окаменелостей птиц помогает ученым лучше понять конвергентную эволюцию сложной анатомии и дает новое понимание эволюции лица и формы клюва у предшественников современных птиц.
• Обнаруженная на Мадагаскаре в результате исследований, проведенных учеными из Университета Стоуни-Брук и Университета Огайо, новая птица получила название Фалькатакели, сочетание латинских и малагасийских слов, навеянных ее маленьким размером и серповидным клювом, последнее представляет собой совершенно новый вид. форма лица у мезозойских птиц.
• Передовые технологии, такие как сканирование микро-КТ, цифровая реконструкция и быстрая 3D-печать, позволили ученым изучить образец птицы, чтобы определить его характеристики, способствующие пониманию эволюции птиц.

КАМЕННЫЙ БРУК, Нью-Йорк, 25 ноября 2020 г. — Недавно обнаруженная окаменелость птицы размером с ворону, которая могла бы проложить себе путь в воздухе с большим, похожим на лезвие клювом, предлагает новое понимание эволюции лица и Форма клюва у мезозойских предшественников современных птиц. Международная группа исследователей во главе с Аланом Х. Тернером, доктором философии из Университета Стоуни-Брук и Патриком О’Коннором, доктором философии из Университета Огайо, подробно описывает результаты в статье, опубликованной в журнале Nature.

Птицы сыграли ключевую роль в формировании нашего понимания биологической эволюции.Еще в середине XIX века проницательные наблюдения Чарльза Дарвина над разнообразием формы клювов у галапагосских вьюрков повлияли на его трактат об эволюции посредством естественного отбора. Новое открытие окаменелых птиц добавляет новый поворот в эволюцию черепов и клювов у птиц, показывая, что эволюция может проходить через разные пути развития для достижения одинаковой формы головы / клюва у очень далеких родственников.

Художественная реконструкция позднемеловой энантиорнитиновой птицы Falcatakely forsterae с ее уникальным клювом.Предоставлено: Марк Уиттон

. Новую птицу называют Falcatakely forsterae, или просто Falcatakely, сочетание латинских и малагасийских слов, навеянных маленьким размером и серповидным клювом, последний представляет собой совершенно новую форму лица у мезозойских птиц. Новый вид известен по одному хорошо сохранившемуся, но частично черепу. Скелеты птиц редко встречаются в летописи окаменелостей из-за их легких костей и небольшого размера. Черепа птиц — еще более редкая находка. Тем не менее, сейчас Фалькатакели — вторая птица, обнаруженная в этом регионе Мадагаскара командой, финансируемой Национальным научным фондом (NSF).

«Мы действительно не знаем, почему эволюционируют определенные формы клюва, но мы знаем, что они используются для множества функций, таких как манипуляции с объектами, уход за перьями, кормление и другие жизненно важные формы поведения», — говорит Тернер, доцент кафедры факультет анатомических наук Медицинской школы эпохи Возрождения Университета Стоуни-Брук и соавтор исследования.

«В случае с Фалькатакели, вероятно, это было то же самое, и важно обнаружить, что у этой ранней птицы во время мелового периода был такой уникально развитый клюв.”

Фалькатакели принадлежит к вымершей группе птиц под названием энантиорнитины, группе, известной исключительно с мелового периода и преимущественно по окаменелостям, обнаруженным в Азии.

«Энантиорнитины представляют собой первое большое разнообразие ранних птиц, населяющих экосистемы вместе со своими нептичьими родственниками, такими как велоцираптор и тираннозавр», — объясняет Тернер. «В отличие от первых птиц, таких как археоптерикс, с длинными хвостами и примитивными чертами черепа, энантиорнитины, подобные Фалькатакели, выглядели бы относительно современно.”

Иллюстрация, изображающая Фалькатакели среди неавианских динозавров и других существ в позднем меловом периоде на Мадагаскаре. Предоставлено: Mark Witton

. Этот хрупкий образец остается частично врезанным в скалу из-за сложного набора костей легкой конструкции, из которых состоит череп у птиц. Несмотря на свои небольшие размеры, примерная длина черепа составляет всего 8,5 см (~ 3 дюйма), изысканная сохранность является выдающейся и раскрывает многие важные детали. В качестве одного примера, сложная серия бороздок на внешней поверхности костей, составляющих сторону лица, указывает на то, что у животного при жизни было обширное ороговевшее покрытие или клюв.

«Когда лицо начало выступать из камня, мы сразу поняли, что это что-то очень особенное, если не совсем уникальное», — отмечает Патрик О’Коннор, профессор анатомии и нейробиологии Университета Огайо и ведущий автор исследования. «Мезозойские птицы с такими высокими, длинными мордами совершенно неизвестны, а Фалькатакли предоставляет прекрасную возможность пересмотреть идеи относительно эволюции головы и клюва в линии, ведущей к современным птицам».

Реконструкция жизни Фалькатакели может оставить впечатление, что это относительно ничем не примечательная птица.Но именно под ороговевшим клювом кроется эволюционная интрига. Но Тернер и его коллеги не смогли удалить отдельные кости Фалькатакели из камня для изучения, потому что они были слишком хрупкими. Вместо этого исследовательская группа использовала микрокомпьютерную томографию с высоким разрешением (мкКТ) и обширное цифровое моделирование для виртуального отделения отдельных костей от породы, при этом 3D-печать этих моделей необходима для реконструкции черепа и для сравнения с другими видами.По мере продвижения исследования быстро стало очевидно, что кости, составляющие лицо в Falcatakely, устроены совершенно не так, как у любого динозавра, птицы или нонавиана, несмотря на то, что их лицо внешне похоже на ряд современных групп птиц, живущих сегодня.

Все живые птицы строят скелет из клювов очень специфическим образом. Он в основном образован одной увеличенной костью, называемой предчелюстной костью. Напротив, большинство птиц эпохи динозавров, таких как легендарный археоптерикс, имеют относительно неспециализированные морды, состоящие из небольшой предчелюстной кости и большой верхней челюсти. Удивительно, но в Falcatakely исследователи обнаружили подобное примитивное расположение костей, но с общей формой лица, напоминающей некоторых современных птиц с высоким длинным верхним клювом и совершенно непохожей на все известное в мезозое.

«Оказывается, современный вид клюва можно сделать разными способами», — говорит Тернер. «Базис для развития скелета современных клювов не обязательно должен был существовать для того, чтобы клюв выглядел« современно »».

Чтобы изучить, как эволюционирует этот тип конвергентной анатомии, Тернер и О’Коннор заручились помощью своего коллеги доктора Э.Райан Феличе, специалист по анатомии черепа птиц и других динозавров.

«Мы обнаружили, что некоторые современные птицы, такие как туканы и птицы-носороги, развили очень похожие серповидные клювы через десятки миллионов лет после Фалькатакели. Что удивительно, так это то, что эти линии сходились в одной и той же базовой анатомии, несмотря на очень отдаленное родство », — отмечает Феличе, преподаватель анатомии человека в Университетском колледже в Лондоне.

Фалькатакели был извлечен из пород последнего мелового периода (70-68 миллионов лет назад) на территории современного северо-западного Мадагаскара, в условиях, которые были интерпретированы как суровые условия.В той же самой среде обитал ряд других причудливых животных, таких как мопсоносный, травоядный крокодилоподобный Simosuchus и недавно описанное млекопитающее Adalatherium.

«Чтобы раздвинуть границы наших знаний об истории Земли и биологической эволюции, мы должны смотреть в неизведанные или малоизученные регионы», — подчеркивает Тернер. «Это открытие подчеркивает важность долгосрочного исследовательского присутствия Stony Brook на Мадагаскаре и постоянного сотрудничества с учеными и гражданами страны.”

«Открытие Фалькатекели подчеркивает, что большая часть глубокой истории Земли до сих пор окутана тайной, — добавляет О’Коннор, — особенно в тех частях планеты, которые были относительно менее изучены».

Мадагаскар всегда раздвигал границы биологического потенциала. Уникальная биота Мадагаскара заинтриговала естествоиспытателей и ученых во многих дисциплинах, часто в контексте изолированной эволюции на большом островном континенте.

В исследовании участвовали ученые из Университета Стоуни Брук, Университета Огайо, Денверского музея природы и науки, Университетского колледжа Лондона, колледжа Макаластер и Университета Антананариву; и финансировалась NSF, Национальным географическим обществом и Колледжем остеопатической медицины Университета Огайо / Университетом Огайо.

Гранты

NSF, поддерживающие эту работу, включают номера грантов: EAR-0446488, EAR-1525915, EAR-1664432.

Эксклюзивный видеоклип показывает эволюцию птиц от динозавров

CGI-изображение археоптерикса из фильма «Когда ходили киты.

В новом двухчасовом фильме PBS и Smithsonian Channel When Whales Walked: Journeys in Deep Time рассказывается об эволюции птиц от динозавров и о том, как ученые 1960-х годов собрали воедино историю с открытием 11- Футовый хищный динозавр, живший около 110 миллионов лет назад.

В фильме также показан невероятный образ, созданный с помощью компьютерной графики, на Archeopteryx , так называемую «первую птицу».

PBS и Смитсоновский канал предоставили BirdWatching эксклюзивный отрывок из фильма об эволюции птиц:

В ролике Джулия Кларк, палеонтолог из Техасского университета в Остине, обсуждает тот факт, что более половины из 10 000 ныне живущих в мире видов птиц происходят от одной линии — воробьиных.Она также говорит о Archeopteryx , отмечая, что он «может выглядеть просто как дорожное убийство или что-то, что ударило ваше окно». Но, конечно, ничего подобного. Кларк продолжает, что окаменелость — это «символ эволюции». Это был один из первых ключевых и совершенно неизбежных свидетельств эволюции ».

Позже в клипе палеонтолог Жак Готье, куратор отдела палеонтологии позвоночных и зоологии позвоночных в Йельском музее естественной истории Пибоди, описывает значение Deinonychus antirrhopus , хищного динозавра, который является четким звеном в эволюционной цепи динозавров. птицам.

Самая ранняя известная птица-птица, обнаруженная в Вайоминге

Как следует из названия документального фильма, Когда гуляли киты, не полностью посвящен птицам. Он переносит зрителей из Абу-Даби в Аргентину, из Кении в Китай, поскольку ведущие ученые исследуют подсказки из летописи окаменелостей и используют технологии 21-го века, чтобы раскрыть секреты эволюции крокодилов, птиц, китов и слонов. В фильме « » используются новаторские методы повествования, трехмерная графика и компьютерная графика для оживления древних животных. В фильме « » предлагается удивительное понимание эволюции этих великолепных животных, развенчивая мифы о пути, пройденном этими видами на протяжении миллионов лет.Рассказывает актер Ли Пейс ( Стражи Галактики , Хоббит ), фильм дебютирует в 21:00 по восточноевропейскому времени в среду, 19 июня, на PBS и Смитсоновском канале, а также будет доступен для одновременной трансляции на PBS. org. .

«Когда мы восхищаемся чудесами мира природы, такими как хобот слона или размером с синего кита, мы редко спрашиваем:« Откуда это взялось? »Оказывается, ученые находят действительно необычные ответы», — говорит Чарльз По, старший вице-президент Смитсоновского канала.«Этот фильм познакомит зрителей с удивительными предками животных, которых мы знаем и любим. Мы очень рады начать наше первое партнерство с PBS, которое отправит зрителей в совершенно уникальное путешествие в глубокое прошлое ».

Релиз фильма совпадает с новой выставкой в ​​Смитсоновском национальном музее естественной истории и образовательной программой, которая проводится совместно с аффилированными научными музеями по всей стране. Три музея и их партнерские организации проведут Фестивали семейных окаменелостей, на которых будут представлены фильм, игра в виртуальной реальности и образовательные мероприятия на основе стандартов.Кроме того, образовательным специалистам на станциях PBS по всей стране будет предоставлен доступ к мероприятиям на 3d. si.edu, а также к видеороликам на PBS Learning Media, и они будут делиться ими в рамках своих собственных инициатив STEM на уровне сообществ.

Ископаемая птица с яйцом внутри обнаружена в Китае
Самый крупный из недавно обнаруженных видов динозавров с птичьими перьями
«Летающие динозавры» рассказывают динамичную историю того, как динозавры превратились в птиц

Читайте нашу рассылку!

Подпишитесь на нашу бесплатную электронную рассылку, чтобы получать новости, фотографии птиц, советы по привлечению и идентификации и многое другое, доставляемое на ваш почтовый ящик.

Подпишитесь бесплатно

Как мы отменили полет от Bird Evolution | Смитсоновские голоса

Десятки миллионов лет эволюции птиц управляли некоторыми из наиболее важных элементов полета человека. (Pixabay)

17 декабря 1903 года братья Райт достигли того, о чем люди мечтали с самых первых дней существования нашего вида: взлетели в воздух. На протяжении тысячелетий провидцы наблюдали, как птицы взлетают, и задавались вопросом, как они могут сделать то же самое.Заметки и вдохновение от полета птиц были неотъемлемой частью того, чтобы помочь людям наконец достичь цели, но наша версия полета, а также то, как мы ее достигли, резко контрастирует с версией полета птиц.

В то время как человеческий полет возник благодаря сосредоточению внимания на единственной цели, полет птиц эволюционировал постепенно в течение миллионов лет без направления. Путь к современным птицам был полон развилок, извилин и тупиков.

Становление птицы пера

Палеонтологи все еще решают загадку происхождения полета, но одна из наиболее широко распространенных гипотез касается маленьких двуногих динозавров, которые во время бега использовали хлопающие движения, похожие на птенцов современных птиц.

«Долгое время предполагалось, что планирование — это первая стадия, а взмах — вторая стадия», — сказал Мэтью Каррано, куратор отдела динозавров Смитсоновского национального музея естественной истории. «Теперь кажется очевидным, что происхождение полета у птиц могло начаться не со скольжения, а с множества взмахов и порханий».

Каррано процитировал работу Кеннета Диала в Летной лаборатории Университета Монтаны. Он изучает, как молодые птицы используют крылья, чтобы взбираться по деревьям. «Вы можете представить себе такую ​​ситуацию, когда какое-то поведение, которое на самом деле не является бегством, превращается в бегство», — сказал Каррано.

По оценкам палеонтологов, сородичи птиц впервые совершили перелет между средней и поздней части юрского периода, около 160 миллионов лет назад. Эти воздухоплаватели были протоптицами, такими как археоптерикс, что-то среднее между динозаврами и птицами.

Археоптерикс стирал грань между динозаврами и птицами и был одним из первых известных видов протоптиц, способных летать. Это слепок из Смитсоновского института археоптерикса, обнаруженного в Германии в 1875 году.Оригинальный образец сейчас выставлен в Музее природы. Смитсоновский институт

«Все анатомические части полета появляются раньше, чем животное может летать», — сказал Каррано. Например, перья существовали за десятки миллионов лет до полета. Предки современных птиц также уже имели большие легкие, сильные мышцы рук и небольшой легкий рост.

В конце концов, спустя еще 60 миллионов лет постепенных изменений и исчезновений, эволюционные эксперименты привели к появлению хозяев воздуха, которых мы видим сегодня — от акробатических колибри до парящих альбатросов.Вдохновляясь и внимательно наблюдая за этими чудесами, люди использовали полет птиц для достижения цели — подняться в небо своим уникальным способом.

Крылышко

На протяжении всей истории люди мечтали и пытались летать, имитируя взмахи крыльев птиц. В греческой мифологии крылья из воска и перьев переносят Икара по небу и в конечном итоге слишком близко к солнцу. В 1505 году Леонардо да Винчи написал кодекс о полете птиц и разработал — но так и не построил — летающее устройство, названное орнитоптером.

«Камнем преткновения для вдохновения естественного полета в полет человека было подражание тому, как птицы летают с хлопающими крыльями», — сказал Питер Якаб, главный куратор Смитсоновского национального музея авиации и космонавтики.

Без правильного веса, формы или мощности для создания подъемной силы устройства для взмахов были обречены на провал. В этом случае наблюдение за птицами могло действительно приостановить прогресс.

«То, что делают птицы, настолько изощренно, что создать его 150 или 100 лет назад довольно сложно», — сказал Каррано.Полет птиц — не самый простой и не самый эффективный способ взлететь в небо. «Вы преследуете то, что сделала эволюция, но эволюция не пыталась летать».

Однако не все было ложным началом. Наблюдение за парящими птицами вдохновило изобретателей на создание планеров с неподвижными крыльями, имеющими изогнутую форму для создания подъемной силы. Инженер Отто Лилиенталь был пионером первых реальных попыток полета, тщательно изучая птиц, и даже опубликовал в 1889 году книгу под названием «Полет птиц как основа авиации». ”

Ученые и провидцы веками изучали и пытались смоделировать механизм птичьих крыльев. Любители музеев могут увидеть эту экспозицию эволюции полета динозавров в виртуальном туре по Залу окаменелостей Дэвида Х. Коха в Национальном музее естествознания. Смитсоновский институт

Наконец-то свободен как птица

Люди использовали парящих птиц в качестве первых ориентиров для создания подъемной силы и аэродинамических форм, но до братьев Райт никто не придумал, как эффективно управлять движением в более крупных самолетах.Лилиенталь управлял своими планерами, перемещая вес своего тела вперед и назад — аналогично современным дельтапланам — но метод зависел от размера и веса самолета.

Уилбур Райт написал в Смитсоновский институт в 1899 году, чтобы запросить отчеты о текущих знаниях, связанных с полетами. В своем письме он сказал, что хочет «добавить [свою] лепту, чтобы помочь будущему работнику, который достигнет окончательного успеха». Через пять лет он стал тем будущим работником, когда вместе со своим братом Орвиллом спроектировал и пилотировал первый успешный самолет.

Одним из их ключей к безопасному парению и рулевому управлению была концепция, называемая деформацией крыльев, которая отражается в полете птиц. Изменив угол наклона крыльев с одной стороны к ветру, братья Райт поняли, что можно увеличить подъемную силу с одной стороны, заставляя ее подниматься и поворачивать самолет. Они подтвердили эту идею, наблюдая, как стервятники летают по кругу.

«Узнать секрет полета у птицы было очень похоже на изучение секрета магии у мага», — однажды заметил Орвилл.«После того, как вы однажды узнаете трюк и узнаете, что искать, вы увидите то, чего не замечали, когда не знали точно, что искать».

В современных самолетах до сих пор используется концепция дифференциальной подъемной силы — впервые реализованная посредством деформации крыла — для балансировки и поворота в воздухе.

Первый самолет братьев Райт балансировал и поворачивал за счет деформации крыльев в противоположных направлениях, чтобы изменить подъемную силу, создаваемую каждой стороной. Смитсоновский институт

Вид сверху

Для птиц успешный полет привел к новому взрыву эволюционных возможностей.«Полет может сделать доступными все виды ресурсов, такие как более безопасные места для гнездования и доступ к пище», — сказала Хелен Джеймс, куратор по птицам Смитсоновского национального музея естественной истории. «Это открывает больше мира».

Способность летать сделала нечто подобное для людей, изменив восприятие мира и наше восприятие нашего вида.

«То, что считалось большим расстоянием до самолета, было намного меньше, чем то, что мы считаем большим расстоянием сейчас», — сказал Якаб.«А в самолетах вы не видите границ или разделений, созданных людьми», — сказал он. «Это оказало сильное психологическое воздействие».

Подобно тому, как полет птиц изменил эволюционную историю на Земле, вполне вероятно, что изобретение полета человека с двигателем останется одним из самых преобразующих моментов в истории человечества. Первый самолет братьев Райт в настоящее время находится в Национальном музее авиации и космонавтики Смитсоновского института. Якаб называет это оригинальным объектом, например, первым колесом. «Вы можете взглянуть на это и утверждать, что из этого одного объекта возникли многие аспекты современного мира.”

Истории по теме:
Акции исследования достопримечательностей Смитсоновская ДНК птиц, собранная за три десятилетия
Познакомьтесь с ученым, изучающим кишечник стервятника для определения иммунитета к болезням
Ученые описали новые виды птиц через 10 лет после первого обнаружения

Птицы Глубокое время Эволюция Палеонтология позвоночных

Эволюция птиц по инсулинорезистентности

Обзор

. 2021 Октябрь; 32 (10): 803-813. DOI: 10.1016 / j.tem.2021.07.007. Epub 2021 23 августа.

Принадлежности Расширять

Принадлежность

• ¹ Департамент исследований пищевых продуктов, препятствующих старению, Школа биологических наук и биотехнологий, Токийский технологический университет, 1404-1 Катакура, Хатиодзи 192-0982, Япония.Электронный адрес: [email protected].

Бесплатная статья

Элемент в буфере обмена

Обзор

Такуми Сато. Trends Endocrinol Metab. 2021 окт.

Бесплатная статья Показать детали Показать варианты

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

.2021 Октябрь; 32 (10): 803-813. DOI: 10.1016 / j.tem.2021.07.007. Epub 2021 23 августа.

Принадлежность

• ¹ Департамент исследований пищевых продуктов, препятствующих старению, Школа биологических наук и биотехнологий, Токийский технологический университет, 1404-1 Катакура, Хатиодзи 192-0982, Япония. Электронный адрес: [email protected].

Элемент в буфере обмена

Полнотекстовые ссылки Опции CiteDisplay

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

Абстрактный

Дрейф концентрации кислорода в атмосфере был одним из основных двигателей эволюции позвоночных.Падение концентрации кислорода на границе перми и триаса (ПТ), возможно, было самой большой проблемой для позвоночных. Это состояние гипоксии вынудило теропод терять определенные гены, чтобы максимально увеличить эффективность использования кислорода. Недавние исследования показывают, что оментин и инсулино-чувствительный переносчик глюкозы 4 (GLUT4) отсутствуют в геноме птицы. Поскольку эти генные продукты играют важную роль в поддержании чувствительности к инсулину, эта потеря вынудила теропод стать инсулинорезистентными. Инсулинорезистентность могла быть ключом к тому, что тероподы стали гиператлетическими в условиях гипоксии и побеждать млекопитающих в триасовый период.Второй проблемой было постепенное увеличение концентрации кислорода в позднеюрский, меловой и третичный периоды, когда утечка активных форм кислорода (АФК) из митохондрий стала проблемой. Поскольку самым простым решением было увеличение размера тела, некоторые тероподы стали больше, чтобы уменьшить утечку АФК на единицу объема. Другим решением стала разработка постоянно активных контрмер против ROS. Недавнее исследование показывает, что Neoaves имеют конститутивно активный ядерный фактор, связанный с эритроидом 2, фактор 2 (NRF2) из-за делеции C-концевой части белка KEAP1, что позволяет Neoaves экспрессировать антиоксидантные ферменты для предотвращения утечки ROS.

Ключевые слова: NRF2; птицы; резистентность к инсулину; массовое вымирание; кислород; теропод.

Copyright © 2021 Автор. Опубликовано Elsevier Ltd. Все права защищены.

Заявление о конфликте интересов

Декларация интересов Конфликт интересов не декларируется.

Похожие статьи

• Увеличивается ли максимальный размер тела теропод на границе триаса и юры? Интеграция онтогенеза, филогении и размера тела.

  Гриффин CT, Несбит SJ. Griffin CT, et al. Анат Рек (Хобокен). 2020 апр; 303 (4): 1158-1169. DOI: 10.1002 / ar.24130. Epub 2019 29 апреля. Анат Рек (Хобокен). 2020. PMID: 30968581

• Птичьи окаменелые следы позднего триаса.

  Мельчор Р.Н., Де Вале С., Жениз Дж. Ф. Melchor RN, et al. Природа. 2002, 27 июня; 417 (6892): 936-8. DOI: 10,1038 / природа00818. Природа. 2002 г. PMID: 12087401 Убрана.

• Гиперандрогенизм и потеря плода, вызванная инсулинорезистентностью: доказательства плацентарных митохондриальных аномалий и повышенной продукции активных форм кислорода у беременных крыс, которые имитируют клинические признаки синдрома поликистозных яичников.

  Чжан Ю., Чжао В., Сюй Х., Ху М, Го Х, Цзя В., Лю Дж., Ли Дж., Цуй П, Лагер С., Сферруцци-Перри А.Н., Ли В., Ву XK, Хан И, Браннстрем М., Шао Л.Р., Биллиг Х. Zhang Y, et al. J Physiol. 2019 август; 597 (15): 3927-3950. DOI: 10.1113 / JP277879. Epub 2019 3 июля. J Physiol. 2019. PMID: 31206177

• Фенология эволюции эндотермии у птиц и млекопитающих.

  Lovegrove BG.Lovegrove BG. Биол Рев Камб Филос Соц. 2017 Май; 92 (2): 1213-1240. DOI: 10.1111 / brv.12280. Epub 2016 7 мая. Биол Рев Камб Филос Соц. 2017 г. PMID: 27154039 Обзор.

• Пермско-триасовые Osteichthyes (костистые рыбы): динамика разнообразия и эволюция размеров тела.

  Романо К., Кут МБ, Коган И., Брайард А., Миних А.В., Бринкманн В., Бухер Х., Кривет Дж. Romano C, et al.Биол Рев Камб Филос Соц. 2016 Февраль; 91 (1): 106-47. DOI: 10.1111 / brv.12161. Epub 2014 27 ноября. Биол Рев Камб Филос Соц. 2016 г. PMID: 25431138 Обзор.

[Икс]

цитировать

Копировать

Формат: AMA APA ГНД NLM

.