Podobieństwa między ptakami i gadami
Łatwo dostrzec podobieństwa pomiędzy klasami ptaków i gadów. W obu przypadkach skóra jest prawie pozbawiona gruczołów, ale jest chroniona przez rogowe łuski u gadów i pióra u ptaków. Należy pamiętać, że u ptaków łuski rozwijają się na nieopierzonych częściach skóry (stępie). Ptasie pióra to także struktury rogowe, które rozwijają się z łusek. Obie klasy są jajorodne, a jaja mają podobną budowę: skorupa, żółtko i białko. Zarodki ptaków i gadów mają podobny wygląd.
Przodkami ptaków są starożytne gady
W poszukiwaniu bezpośrednich przodków gadów wybrano małe prymitywne gady pseudosuchia, który żył około 200 milionów lat temu (okres triasu). W poszukiwaniu pożywienia niektóre z tych stworzeń przystosowały się do wspinania się na drzewa i skakania z gałęzi na gałąź. W trakcie ewolucji metoda ta okazała się obiecująca i pomogła prymitywnym ptakom uniknąć konkurencji między pokrewnymi gatunkami i uciec przed drapieżnikami. W miarę wydłużania się łusek zamieniały się one w pióra, dzięki czemu starożytni przodkowie ptaków nabyli umiejętność planowania, a następnie bycia aktywnym, czyli tzw. trzepotanie, lot, który ma większość współczesnych ptaków.
Najstarszy ptak
Protoavia (1984) została znaleziona w Post w Teksasie w USA, a jej wiek szacuje się na 225 000 000 lat.
Pierwsze ptaki pojawiły się w erze mezozoicznej
Rozwój Ziemi dzieli się na pięć okresów zwanych epokami. Pierwsze dwie epoki, archeozoik i proterozoik, trwały 4 miliardy lat, czyli prawie 80% całej historii Ziemi. W okresie archeozoiku doszło do powstania Ziemi, pojawiła się woda i tlen. Około 3,5 miliarda lat temu pojawiły się pierwsze maleńkie bakterie i glony. W epoce proterozoiku, około 700 lat temu, w morzu pojawiły się pierwsze zwierzęta. Były to prymitywne bezkręgowce, takie jak robaki i meduzy. Era paleozoiczna rozpoczęła się 590 milionów lat temu i trwała 342 miliony lat. Następnie Ziemię pokryły bagna. W paleozoiku pojawiły się duże rośliny, ryby i płazy. Era mezozoiczna rozpoczęła się 248 milionów lat temu i trwała 183 miliony lat. W tym czasie Ziemię zamieszkiwały ogromne jaszczurki-dinozaury. Pojawiły się także pierwsze ssaki i ptaki. Era kenozoiczna rozpoczęła się 65 milionów lat temu i trwa do dziś. W tym czasie powstały rośliny i zwierzęta, które otaczają nas dzisiaj.
Pochodzi od celurozaurów
Żyjące pod koniec triasu i w okresie jurajskim małe mięsożerne dinozaury z grupy celurozaury były dwunożne, miały długie ogony i małe kończyny przednie typu chwytającego. Nie musieli wspinać się na drzewa i skakać z gałęzi na gałąź. Aktywny lot starożytnych ptaków mógł powstać na podstawie trzepoczących ruchów przednich kończyn, co pomogło powalić latające owady, dla których, nawiasem mówiąc, drapieżniki musiały skakać wysoko. Celrozaury przetrwały masowe wymieranie dinozaurów pod koniec ery mezozoicznej.
Pierwsze ptaki dinozaurów
W epoce mezozoicznej, czyli 150 milionów lat temu, przodkowie ptaków stanowili główną grupę zwierząt lądowych w Argentynie. Nazywają się teropody (Argentavis magnificens), jaszczurki o zwierzęcych nogach, a one już umiały latać. Terapody poruszały się na dwóch nogach, których przednie nogi zamieniły się w krótkie, chwytne kończyny. Nie można było już na nich polegać, ale wygodnie było walczyć ze zdobyczą. Potężne szczęki teropodów były gęsto pokryte zębami i przypominały brzeszczot. W miejsce zużytych zębów wyrastały nowe, więc nawet gdy się zestarzały, jaszczurki nadal mogły dręczyć swoją ofiarę z takim samym zapałem. (Rekiny również odnawiają swoje zęby.) W procesie ewolucji u niektórych teropodów rozwinął się rogowy dziób. Analizując cechy anatomiczne teropodów, uważa się, że ptaki pochodzą od tych zwierząt.
Skamieniałości znalezione w Argentynie w 1979 roku wskazują, że ten ogromny, podobny do sępa ptak miał rozpiętość skrzydeł ponad 6 m, wysokość 7,6 m i wagę 80 kg.
Jaszczurka drapieżna przypominająca bestię ornitholestes, który miał długość ciała 2,5 m, daje wyobrażenie o starożytnych ptakach.
ich rozpiętość skrzydeł wynosiła 7,5 m; zamieszkiwały Europę, Afrykę, Amerykę Północną i Południową i były mięsożercami (żywiły się rybami i bezkręgowcami wodnymi).
Współczesny ptak, który żył 120 milionów lat temu
Po zbadaniu skamieniałych szczątków małego ptaka znalezionego w prowincji Liaoning w północnych Chinach naukowcy doszli do wniosku, że „Confuciusornis sanctus” – jak nazywano tego starożytnego ptaka – żył 120 milionów lat temu. Sądząc po budowie dzioba, Confuciusornis przypominał współczesne ptaki: zębów już nie było, ale pojawiła się zrogowaciała pochwa.
Pojawienie się trzepoczącego lotu
W okresie jurajskim ptaki nabyły umiejętność aktywnego latania. Dzięki ruchom przednich kończyn byli w stanie pokonać działanie grawitacji i zyskać wiele przewag nad naziemnymi, wspinaczkowymi i szybowcowymi konkurentami. Lot pozwalał im łapać owady w powietrzu, skutecznie unikać drapieżników i wybierać najkorzystniejsze do życia warunki środowiskowe. Jego rozwojowi towarzyszyło skrócenie długiego ogona i zastąpienie go wachlarzem z długich piór, dobrze przystosowanym do kierowania i hamowania. Większość przekształceń anatomicznych niezbędnych do aktywnego lotu zakończyła się pod koniec wczesnej kredy (około 100 mln lat temu), tj. na długo przed wyginięciem dinozaurów.
Nie można mówić o bezpośrednim związku między jaszczurkami i ptakami.
Odkryty przez amerykańskich naukowców z North Carolina State University. Porównywali zmiany w kończynach teropoda z ewolucją skrzydeł kurcząt, strusi i kormoranów. W procesie ewolucji obaj zachowali tylko trzy palce z pierwotnych pięciu. Jednak amerykańscy biolodzy odkryli, że ptakom brakuje obu palców zewnętrznych, czyli pierwszego i piątego. Jaszczurki straciły czwarty i piąty palec.
długi ptak
Szkielet jaszczurki Unenlagia comahuensis, „długiego ptaka”, znaleziony w maju 1996 roku w Argentynie, wypełnia lukę oddzielającą starożytne gady teropoda od pierwszego ptaka, Arechaeopteryksa.
Różnice między ptakami i gadami
O wyższym rozwoju ptaków świadczy powiększony mózg (w szczególności duży rozmiar półkul mózgowych i móżdżku u ptaków), doskonałość układu oddechowego i krążenia - podwójne oddychanie i oddzielenie krwi tętniczej od krwi żylnej, jak oraz stała temperatura ciała. Wszystkie te ulepszenia w organizacji ptaków są nieobecne u gadów.
Najstarszy ptak poleciał
Debata na temat tego, czy Archeopteryks potrafił latać, toczy się od 1861 roku, kiedy odnaleziono pierwszą skamieniałość, aż do chwili obecnej. Odpowiedź została znaleziona dopiero niedawno. Skamieniały mózg stworzenia umieszczono w aparacie rentgenowskim, co umożliwiło uzyskanie cienkich „plasterków” obiektu. Wycinki te połączono w komputerze w trójwymiarowy model. Okazało się, że swoją anatomią mózg archaeopteryksa jest znacznie bliższy mózgowi współczesnych ptaków latających niż mózgowi dinozaurów, jak wcześniej przypuszczali paleontolodzy. Analiza ujawniła m.in. kanały półkoliste w uchu wewnętrznym służące do utrzymywania równowagi oraz powiększone płaty mózgu odpowiedzialne za widzenie – czyli cechy wpływające na efektywność lotu. „Latający” mózg rozwinął się jednocześnie ze skrzydłami, a sama zdolność latania rozwinęła się w procesie ewolucji znacznie szybciej, niż wcześniej sądzono.
Kości służyły jako odżywka
Podczas polowań starożytne teropody-jaszczurki regulowały temperaturę ciała, aby uniknąć przegrzania. Funkcję klimatyzatora pełniły puste w środku kości.
Archeopteryks jest bezpośrednim przodkiem współczesnych ptaków
Szczątki wymarłego ptaka przypominającego srokę żyjącego w drugiej połowie okresu jurajskiego, tj. 140 milionów lat temu odkryto w Europie. W warstwach skorupy ziemskiej naukowcy odkryli skamieniałe kości szkieletu nieznanego stworzenia, a w pobliżu odciski jego piór. Ptak otrzymał imię archeopteryks (Archaeopteryx litographica), Co oznacza „starożytny ptak”? Ten mały ptak miał ostre, szczelinowe zęby, długi ogon przypominający jaszczurkę i kończyny przednie z trzema palcami zakończonymi haczykowatymi pazurami.
Archeopteryks przypominał gada
Kształt czaszki archaeopteryksa z zębami w obu szczękach i bardzo długim ogonem z 20 kręgami przypominał gada. W większości cech Archaeopteryx bardziej przypominał gada niż ptaka, z wyjątkiem prawdziwych piór na przednich kończynach i ogonie.
Jak latał Archeopteryks?
Całe ciało tego stworzenia, z wyjątkiem głowy, było pokryte piórami, a kończyny przednie posiadały wszystkie podstawowe cechy ptasich skrzydeł z lotkami. Tylko palce skrzydeł były dłuższe niż u współczesnych ptaków i miały pazury. Stopy miały cztery palce: pierwszy palec skierowany był do tyłu, reszta do przodu, co pomagało dobrze chwytać gałęzie palcami. Pióra ogonowe mocowano parami na każdym kręgu długiego ogona, a nie, jak u współczesnych ptaków, w szerokim wachlarzu na kości ogonowej. Cechy Arechaeopteryksa wskazują, że był on zdolny do lotu trzepoczącego, ale tylko na bardzo krótkich dystansach.
Zwierzę wielkości wrony
Rahonavis To zwierzę wielkości wrony żyło około 80 milionów lat temu i należy do tej samej grupy dinozaurów co welociraptor. To prawda, że stworzenie ma również wiele wspólnego z ptakami. Rahonavis miał wysuwany sierpowaty pazur na środkowym palcu, osłonę z piór i długi, pazurzasty ogon podobny do archaeopteryksa.
W lesie zamieszkały pierwsze ptaki
Pierwsi przedstawiciele klasy powstali i zaczęli opanowywać lot, żyjąc w lesie na gałęziach drzew, skacząc i wspinając się po gałęziach, trzymając się ich długimi palcami kończyn przednich z pazurami. Po rozłożeniu skrzydeł szybowali w powietrzu od góry do dołu po pochyłej płaszczyźnie, a także latali na krótkie odległości, machając skrzydłami. Dopiero później niektóre ptaki zaczęły przystosowywać się do życia na stepach i pustyniach, nad brzegami zbiorników wodnych i w innych miejscach.
Firstbird - kolejny ptak-dinozaur
Archeopteryks przez długi czas pozostawał jedynym znanym nauce ogniwem łączącym ptaki i gady, ale w 1986 roku odkryto szczątki innego skamieniałego stworzenia, które żyło 75 milionów lat wcześniej i łączyło cechy dinozaurów i ptaków. Chociaż to zwierzę zostało nazwane Protoavis (protoptak), jego ewolucyjne znaczenie jest kontrowersyjne wśród naukowców.
W okresie kredowym pojawiło się wiele gatunków ptaków
Po Archaeopteryxie w zapisie kopalnym ptaków istnieje luka trwająca około 20 milionów lat. Poniższe znaleziska pochodzą z okresu kredy, kiedy to pojawiło się wiele gatunków ptaków, przystosowanych do różnych siedlisk. Spośród około dwudziestu taksonów kredowych znanych ze skamieniałości, dwa są szczególnie interesujące: Ichthyornis I Hesperornis. Obydwa odkryto w Ameryce Północnej, w skałach powstałych na terenie rozległego morza śródlądowego.
Ichthyornis - starożytna mewa
Ichthyornis był tej samej wielkości co Archeopteryx, jego długość ciała wynosiła około 50 cm i ważył 5 kg. Zewnętrznie przypominał mewę z dobrze rozwiniętymi skrzydłami, co wskazywało na zdolność silnego latania. Podobnie jak współczesne ptaki nie miał zębów, ale jego kręgi przypominały kręgi ryby, stąd jego nazwa rodzajowa, oznaczająca „rybi ptak”. Jego szczątki odnaleziono w USA. Ichthyornis żył 65-90 tysięcy lat temu.
Hesperornis - starożytny nur
Hesperornis („ptak zachodni”) miał 1,5–1,8 m długości (do 2 m) i był prawie bezskrzydły. Jego waga wynosiła 40 kg. Za pomocą ogromnych, przypominających płetwy nóg, rozciągających się na boki pod kątem prostym na samym końcu ciała, najwyraźniej pływał i nurkował nie gorzej niż nury. Miał zęby typu „gadiego”, ale budowa kręgów była zgodna z typową dla współczesnych ptaków. Szczątki Hesperornisa odnaleziono w USA. Ten ptak żył 70 tysięcy lat temu.
Współczesne ptaki powstały 65 milionów lat temu
Wraz z nadejściem trzeciorzędu (65 milionów lat temu) liczba gatunków ptaków zaczęła gwałtownie rosnąć. Z tego okresu pochodzą najstarsze skamieniałości pingwinów, nurów, kormoranów, kaczek, jastrzębi, żurawi, sów i niektórych ptaków śpiewających.
Ogromne nielotne ptaki
Oprócz przodków współczesnych gatunków, w okresie trzeciorzędu pojawiło się kilka ogromnych nielotnych ptaków, najwyraźniej zajmujących niszę ekologiczną dużych dinozaurów. Jednym z nich był Diatryma, odkryty w Wyoming, osiągający 1,8–2,1 m wzrostu, z masywnymi nogami, potężnym dziobem i bardzo małymi, słabo rozwiniętymi skrzydłami.
W okresie kredowym żyły latające jaszczurki lub pterozaury.
Rozpiętość ich skrzydeł wynosiła 7,5 m; zamieszkiwały Europę, Afrykę, Amerykę Północną i Południową i były mięsożercami (żywiły się rybami i bezkręgowcami wodnymi).
Duże prehistoryczne ptaki przypominały strusie
Według danych paleontologicznych istniały duże, częściowo upierzone jaszczurki. W 1834 roku francuski odkrywca Goudeau znalazł na Madagaskarze połowę skorupki jajka, tak dużą, że można ją było wykorzystać jako pojemnik na wodę. Następnie na bagnach wyspy znaleziono kilka gigantycznych kości, które początkowo mylono ze szczątkami słonia lub nosorożca. Ale kości należały do ptaka, który musiał ważyć co najmniej pół tony. Strusie madagaskarskie epiornithes (Aepyornithes), osiągnęły wysokość 5 m, złożyły jaja o długości 32 cm i szerokości 22 cm, zawierające 8,5 litra płynnej zawartości. Uważa się, że największe jajo w lęgu Epiornis ma 24 cm długości i 11 litrów objętości.
Roc
Wenecki podróżnik Marco Polo nie miał okazji osobiście odwiedzić Madagaskaru, ale słyszał też niesamowite historie: „Mówią, że jest tam ptak sęp, pojawia się o określonej porze roku i we wszystkim sępa nie ma tak samo, jak myślimy i jak to jest przedstawiane. Mówią, że sęp to pół ptak, pół lew, co nie jest prawdą. Ci, którzy go widzieli, twierdzą, że wygląda jak orzeł, tyle że bardzo duży... Na wyspie nazywają go Ruk.
Epiornis zostały obrączkowane 5 tysięcy lat temu
Francuscy zoologowie odkryli na Madagaskarze szczątki apiornisa z brązowym pierścieniem przymocowanym do nogi ptaka. Eksperci doszli do wniosku, że znaki na pierścieniu to nic innego jak odcisk pieczęci z epoki najstarszej cywilizacji Indii – Mohendżo-Daro. powstał około pięciu tysięcy lat temu. Datowanie radiowęglowe kości ptaka pomogło ustalić jego wiek: ma pięć tysięcy lat! W III tysiącleciu p.n.e. mieszkańcy Hindustanu odbyli śmiałe wyprawy morskie. W tym czasie zgromadzili wielowiekowe doświadczenie w prowadzeniu statków, a Indianie odwiedzili także Madagaskar. W tym czasie apiornis występowały tu w dużych ilościach. W opowieściach marynarzy, którzy powrócili do domu, poświęcono im wiele uwagi.
Czy aepornis nadal istnieje dzisiaj?
Jaja znalezione na wydmach i bagnach w południowej części wyspy Madagaskar wyglądały podejrzanie świeżo. Wyglądało na to, że zostały rozebrane całkiem niedawno. Miejscowi mieszkańcy są pewni, że w najgłębszych lasach wyspy nadal żyją gigantyczne ptaki, jednak nie jest łatwo je zobaczyć. Na Madagaskarze nadal istnieją ogromne obszary chronionej dżungli i dziewiczych bagien, jest wystarczająco dużo miejsca na apyornis.
Dromomy strusie z Australii
Sądząc po skamieniałych kościach nóg znalezionych w 1974 r. w pobliżu Alice Springs, nielotny Dromomis stirtoni, gigantyczny ptak podobny do strusia, który żył w środkowej Australii od około 15 milionów do 25 000 lat temu, osiągając wysokość 3 m i wagę około 500 kg.
Struś Moa z Nowej Zelandii
Gigantyczny ptak, który wygląda jak struś moa (Dinornis maximus),żyjący na wyspach Nowej Zelandii przypuszczalnie do początków XIX wieku, osiągał prawdopodobnie jeszcze większy wzrost – 3,7 m i ważył około 230 kg.
Kiedy wyginęły ostatnie gigantyczne ptaki w Australii?
Analiza starożytnych skorupek jaj sugeruje, że ogromne australijskie nielotne ptaki wyginęły 45 000–55 000 lat temu po spaleniu ich siedlisk przez ludzi.
Co jadły pierwsze ptaki?
Międzynarodowy zespół naukowców przeanalizował setki fragmentów skorupek jaj wymarłego nielota o imieniu Geniornis, który żył od 130 000 do 50 000 lat temu. Izotopy węgla ze skorupek jaj ujawniają, co jadły ptaki podczas składania jaj. Odkryto, że dieta Geniornisa była rygorystyczna i zawsze zawierała trawę.
Największy starożytny ptak zdolny do lotu
Pod koniec trzeciorzędu (1 milion lat temu) i przez cały wczesny plejstocen, czyli epokę lodowcową, liczba i różnorodność ptaków osiągnęła maksimum. Pojawiło się wiele współczesnych gatunków, a także inne, które później wymarły. Teratornis incredibilis z Nevady (USA) ogromny ptak przypominający kondora o rozpiętości skrzydeł 4,8–5,1 m; był prawdopodobnie największym znanym ptakiem zdolnym do lotu.
Różnica między ptakami i ssakami
Cechy specyficzne dla tej klasy ptaków kojarzone są przede wszystkim ze zdolnością tych zwierząt do latania, chociaż niektóre ich gatunki, jak np. strusie i pingwiny, utraciły ją w trakcie późniejszej ewolucji. Tym, co jeszcze bardziej je wyróżnia, są pióra, których nie spotyka się u żadnego innego zwierzęcia. Różnią się od większości ssaków tym, że składają jaja.
Ptaki wymarłe i zagrożone
Pierwszym udokumentowanym przypadkiem tego typu było zagłada dodo. Dodo Mauritiusa Raphus cuculatus duże nielotne gołębie, przypominające wyglądem indyki, których trzy gatunki żyły na trzech wyspach archipelagu Mascarene na Oceanie Indyjskim (Mauritius, Reunion i Rodrigues). Zostały szybko zniszczone przez ludzkość niemal natychmiast po ich odkryciu: archipelag odkryto w 1507 r., ostatniego dodo widziano na Mauritiusie w 1681 r. W ciągu 174 lat od odkrycia Mauritiusa przez Europejczyków w 1507 r. cała populacja tych ptaków została wytępiona przez żeglarzy i zwierzęta, które przywieźli na swoich statkach. Na wyspie Reunion ostatniego ptaka zabito w 1750 r., na wyspie Rodrigues ostatni ptak również dożył końca XVIII wieku.
Najsłynniejsze wymarłe ptaki
Gołąb wędrowny
W 1914 roku w Cincinnati Zoo (Karolina Północna, USA) zmarła Marta, ostatnia przedstawicielka wcześniej dużego rodzaju. gołębie wędrowne (Ectopistes migratorius). Gołębie wędrowne były bezlitośnie tępione dla mięsa.
Pierwszy gatunek w Ameryce Północnej wymarły z rąk człowieka
...stał się alka wielka (Alca impennis), wymarł w 1844 r. Nie latał również i gnieździł się w koloniach na wyspach atlantyckich w pobliżu kontynentu. Żeglarze i rybacy z łatwością zabijali te ptaki dla mięsa, tłuszczu i na przynętę dla dorsza.
Wkrótce po zniknięciu alki wielkiej ofiarami człowieka padły dwa gatunki zamieszkujące wschód kontynentu północnoamerykańskiego. Jednym z nich był Papuga Karolina (Conuropsis carolinensis). Rolnicy zabijali te stada ptaków w dużych ilościach, ponieważ tysiące z nich regularnie napadały na ogrody.
Zniknęło 100 gatunków ptaków
Od 1600 roku na całym świecie wymarło około 100 gatunków ptaków. Większość z nich reprezentowana była przez niewielkie populacje na wyspach morskich. Często niezdolne do lotu, jak dodo i prawie nie bojące się człowieka i sprowadzonych przez niego małych drapieżników, stawały się dla nich łatwym łupem.
Wiele gatunków ptaków jest również na skraju wyginięcia. Obecnie wiele gatunków ptaków również jest na skraju wyginięcia lub w najlepszym przypadku jest zagrożonych wyginięciem. W Ameryce Północnej do najbardziej zagrożonych gatunków należą kondor kalifornijski, siewka żółtonoga, żuraw krzykliwy, kulik eskimoski i (prawdopodobnie już wymarły) dzięcioł białodzioby. W innych regionach wielkie niebezpieczeństwo stanowią tajfun bermudzki, harpia filipińska, kakapo (papuga sowa) z Nowej Zelandii, nielotny gatunek nocny i australijska papuga naziemna.
Ptaki zagrożone wyginięciem
W warunkach naturalnych w naszych czasach żyje tylko jeden ara niebieska (Cyanopsittaspixii), jednakże około 30 tych ptaków jest trzymanych w niewoli.
Gajówka hawajska, mojo lepidoptera (Moxobracattus), uważany za całkowicie wymarły i ponownie odkryty dopiero w 1960 r., najwyraźniej jest reprezentowany tylko przez 2 pary osobników.
Na świecie żyje mniej niż 20 ocalałych (głównie w niewoli) Ibis czerwononogi (Nipponia nippon), ale wszystkie są najwyraźniej zbyt stare, aby je odtworzyć.
W wyniku niekontrolowanego polowania Papuga sowa nowozelandzka (Strigops habroptilus) był na skraju wyginięcia. Drugim powodem jego wyginięcia jest to, że ten nielotny ptak nie może uciec przed drapieżnikami, dlatego przy życiu pozostaje tylko 10 okazów.
Obecnie w warunkach naturalnych występuje ich zaledwie kilka. Kondory kalifornijskie, wyhodowany w niewoli i wypuszczony w 1992 roku.
Inne znane wymarłe gatunki ptaków to m.in
Labrador edredon Camptorhynchus labradorius.
Kokoszka samoańska Gallinula pacifica.
Biały pióropusz Porphyrio albus.
Niebieski gołąb Mauritiusa Alectroenas nitidissima.
Gołąb ziemny z Norfolk Hemiphaga argetraca.
Nestor produktus smukłodzioby.
Kubańska ara Ara tricolor.
Kajman błękitny Turdus ravidus.
Wyżej wymienione ptaki znalazły się w sytuacji nie do pozazdroszczenia, głównie z winy człowieka, który poprzez niekontrolowane polowania, nieprzemyślane stosowanie pestycydów czy radykalne przekształcanie siedlisk przyrodniczych sprowadził ich populację na skraj wyginięcia.
26 gatunków ptaków i 132 gatunki ssaków jest obecnie na skraju wyginięcia.
Zatem teoria Darwina otrzymała kolejne, bardzo mocne potwierdzenie. Pierwsze ptaki, których szkielety odnaleziono w kamieniołomach łupków w Bawarii, żyły na Ziemi około 160 milionów lat temu - w epoce mezozoicznej jej rozwoju geologicznego, a dokładniej pod koniec okresu jurajskiego. Era mezozoiczna była epoką gadów, czasem największego rozkwitu tej klasy kręgowców. Żyli w wodzie, na lądzie i w powietrzu. Czasami osiągały gigantyczne rozmiary. Rozpiętość skrzydeł niektórych latających stworzeń - na przykład pteranodonów - wynosiła 6-7 metrów. Były to największe latające zwierzęta, jakie kiedykolwiek żyły na Ziemi.
Pierwsze ptaki były stosunkowo małe. Archeopteryks był tylko nieznacznie większy od gołębia. Słabo latał i poruszał się, unosząc się z drzewa na drzewo lub z drzewa na ziemię. Z ziemi wspiął się ponownie na pień drzewa, trzymając się kory pazurami palców u nóg i skrzydeł. Słabe szczęki pokryte małymi zębami wskazują, że Archaeopteryx nie był drapieżnikiem. Najprawdopodobniej ptak ten (zoolodzy systematyczni zdecydowanie zaliczają Archeopteryksa do klasy ptaków, klasyfikując go jednak jako odrębną podklasę ptaków starożytnych) żywił się owocami i jagodami, nie gardząc małymi owadami i robakami. Na podstawie szczątków kopalnych nie można stwierdzić, jaki był kolor piór archaeopteryksa. Istnieją jednak podstawy, aby sądzić, że był wielobarwny, maskując ptaka na tle roślinności.
Pochodzenie pierwszych ptaków z gadów jest niewątpliwie. To prawda, że \u200b\u200bpaleontologom nie udało się jeszcze znaleźć wszystkich stopni, po których szła. Doszli jednak do jednomyślnego wniosku, że przodkami ptaków były małe gady z grupy pseudosuchian, które pierwotnie żyły na płaskich, stepowych przestrzeniach, w miejscach pokrytych drobnymi skałami. Miały powiększone kończyny tylne, duże jamy mózgowe, które zmniejszały ciężar czaszki – te objawy pozwalają wnioskować, że ich ciało było wyprostowane, a zwierzęta próbowały chodzić na tylnych kończynach. Następnie niektóre z tych gadów przystosowały się do życia na drzewach, np. Scleromochlus.
Jeśli u gatunków stepowych kończyny przednie stopniowo stawały się niepotrzebne i zmniejszały się, gady nadrzewne potrzebowały ich, aby wspinać się po gałęziach. Dzięki temu zachowali ważny warunek wyglądu skrzydeł.
Nie odnaleziono jeszcze skamieniałych pozostałości formy przejściowej między gadami i ptakami. Możemy jednak założyć jego istnienie. Paleontolodzy wyobrażali sobie nawet pojawienie się tego przodka. Na tym etapie rozwoju łuski zamieniły się już w pióra, co pomagało zwierzęciu w wykonywaniu lotów spadochronowych z gałęzi na gałąź lub z drzewa na ziemię.
Niedaleko wielkiego ptaka do Archaeopteryxa. Osłona piór nie tylko uniosła w powietrze najstarsze ptaki. Pomagał utrzymać stałą temperaturę ciała. Po raz pierwszy w ewolucji świata żywych na Ziemi pojawiły się zwierzęta stałocieplne. Tak naukowcy wyobrażają sobie pochodzenie ptaków.
Pochodzenie ptaki- kwestia jest nieco niejasna i kontrowersyjna; nie ma wątpliwości, że ptasi przodkowie (a zatem i same ptaki) należą do Gady czyli do klasy Archozaury(archozaury), do którego zalicza się przede wszystkim wiele wymarłych form Dinozaury(Dinozaury) i tylko z żywych Krokodyle(Krokodyle). Naukowcy nie potrafią wymienić konkretnej grupy archozaurów, która dała początek ptakom; Istnieją co najmniej dwie hipotezy na ten temat.
Pierwsza i najczęstsza zakłada, że ptaki są bezpośrednimi potomkami dinozaurów – a dokładniej nawet nie potomkami, ale ich jedyną zachowaną gałęzią, zatem twierdzenie o wyginięciu dinozaurów na pograniczu ery mezozoiku i kenozoiku nie jest całkowicie prawdziwe. Z dwóch znanych grup dinozaurów przodkami ptaków nie było Ornithischia(Ornitischia), jak można się spodziewać, i Jaszczurka-miednica(Saurischia); ich najbliżsi krewni, zgodnie z tą hipotezą, są przedstawicielami kladu Deinonychozaur(Deinonychozaury), które wraz z ptasimi przodkami, samymi ptakami i niektórymi innymi dinozaurami zaliczane są do kladu Maniraptor(Maniraptora), jedna z gałęzi grupy Zwierzęca stopa(Teropoda). Ci maniraptorzy żyli na Ziemi od śp Okres jurajski(156 milionów lat temu), a już sześć do dziesięciu milionów lat później żył najstarszy znany ptak - Archeopteryks(Archeopteryks litograficzny). Oczywiście Arechopteryks nie może być przodkiem innych ptaków - to tylko jedna z gałęzi ptasiego pnia, która nie dała potomków i jest znana jako infraklasa Jaszczuroludzie(Archaeornites). Inne wymarłe podklasy ptaków to Enantiornithaceae(Enantiornithes), Hesperornisaceae(Hesperornithes) i Ichthyornithidae(Ichthyornithes); żywe ptaki są klasyfikowane jako podklasa Fantasze(Neornithes), znany od późnych lat kreda(70 milionów lat).
Inna hipoteza śledzi pochodzenie ptaków Protoavisu(Protoavis texensis), który żył na początku Trias(225-210 milionów lat temu) i według wielu paleontologów ma znacznie więcej podobieństw do współczesnych ptaków niż Archaeopteryx. Niektórzy (w szczególności rosyjski paleornitolog E.N. Kurochkin) uważają, że Protoavis jest przodkiem współczesnych ptaków; Zatem ptaki nie są potomkami dinozaurów, ale ich pokrewną gałęzią, wywodzącą się od jakiegoś wspólnego przodka archozaura. W tej sytuacji Archaeopteryx i enantiornis nadal pochodzą od zwierząt i nie mają nic wspólnego z ptakami. Większość paleontologów nie zgadza się z tą hipotezą, argumentując, że po pierwsze sam fakt istnienia protoavis jest kontrowersyjny i w rzeczywistości odkryte szczątki nie należą do jednego organizmu, ale do kilku różnych stworzeń, z których każde miało jakąś charakterystyczną budowę , powszechny u ptaków (patrz poniżej); po drugie, istnieje ogromna przerwa czasowa między protoawimi a ich potomkami wachlarzykowymi; w takim przedziale dat powinna znajdować się znaczna liczba form przejściowych – żadnej jednak nie odnaleziono. Istnieją również sprzeczności w hipotezie pochodzenia od nóg zwierząt - a sprzeczności te leżą w budowie skrzydeł: wszystkie ptaki mają tylko trzy palce w budowie dłoni (II, III, IV), podczas gdy ich rzekomi przodkowie również mają trzy, ale różne (I, II i III).
Ptaki różnią się od swoich przodków i krewnych tylko tym, że potrafiły połączyć wszystkie te cechy - i oczywiście nauczyć się latać, ponieważ to właśnie ta umiejętność jest decydującym czynnikiem w budowie ciała ptaków. Istnieją nawet hipotezy mówiące o pochodzeniu niektórych dinozaurów od pierwszych ptaków, które utraciły tę zdolność – w podobny sposób, w jaki utraciły ją współczesne strusie.
Trudno jednoznacznie odpowiedzieć, w jaki sposób ptaki nauczyły się latać; Wszystkie założenia w tej kwestii można połączyć w dwie hipotezy. Pierwsza zakłada, że ptaki były pierwotnie małymi zwierzętami leśnymi, niezdolnymi do aktywnego lotu trzepoczącego, ale potrafiącymi wspinać się na drzewa i szybować za pomocą przednich kończyn – tak jak to czynią np. wełniaki I latające wiewiórki(ssaki), niektóre węże I jaszczurki. Kończyny umożliwiały wydłużenie tych skoków, utrzymując je przez pewien czas w powietrzu. W obu przypadkach efektem końcowym było pojawienie się aktywnego lotu, charakterystycznego dla wszystkich żywych ptaków – nawet nielotnych pingwiny I strusie pochodzą od gatunków latających, które w procesie ewolucji utraciły tę zdolność.
Ewolucja
W każdym razie do czasu wyginięcia dinozaury(koniec Okres kredowy) ptaki istniały już z powodzeniem, dzieląc się na znane obecnie superrzędy Starożytne Niebiosa(Paleognathae) i Nowy Palatyn(Neognathae), różniące się przede wszystkim budową czaszki. Dalszy podział nastąpił w trakcie Paleocen I eocen; W oligocenie znane są pozostałości kopalne większości istniejących rzędów. Jednocześnie oddziały Starożytnych Podniebień, pomimo swojej nazwy, są młodsze od oddziałów Nowych Podniebień; zakłada się, że ich różne rzędy mają niezależne pochodzenie, a ich rozdzielenie nastąpiło jeszcze przed utratą zdolności latania, co przesądziło o ich podobieństwie w budowie i sposobie życia. Podobna zbieżność wyjaśnia podobieństwo w strukturze odległych rzędów genetycznych Nowych Palatynów, uzyskane w wyniku rozwoju w podobnych niszach ekologicznych. Sokoły na przykład znacznie bliżsi krewni wróble, zamiast być do nich podobni zarówno pod względem wyglądu, jak i stylu życia do jastrzębi.
Jeśli chodzi o Starożytnych Niebiańskich, za najstarszych uważa się oddział Tinamuformes(Tinamiformes), który zachował zdolność latania, choć na bardzo krótkie odległości, stępkę mostka i inne cechy strukturalne wspólne dla ptaków z Nowego Palatynu. Wszystkie pozostałe jednostki Starożytnych Niebios są połączone w klad Beskilewyk(Ratitae), który całkowicie przeszedł na biegowy tryb lokomocji. Powód, dla którego przestały latać, jest całkiem zrozumiały, jeśli przyjmiemy hipotezę o pochodzeniu lotu ptaków jako sposobu ucieczki przed drapieżnikami – wszak gałąź strusie i ich krewni nastąpiło po masowym wyginięciu dinozaurów, kiedy nie było już dużych drapieżników, przed którymi można by odlecieć. Dywergencja Nowych Palatynów rozpoczęła się już w okresie kredowym, kiedy wyłoniły się dwie grupy o nierównej liczbie gatunków: Kurczak(Galloanserae) i Wyższe nowe podniebienia(Neoaves). Uważa się, że pierwszy z nich jest starszy i charakteryzuje się takimi cechami, jak wysoka płodność związana z dużą liczbą jaj w lęgu, rozwój z przewagą czerwia i poligamiczny tryb życia; Klad ten obejmuje dwa zamówienia - Anseriformy(Anseriformes) i Galliformy(Galliformes), które ponownie się rozdzieliły Okres kredowy. Wszystkie pozostałe rzędy Nowych Palatynów należą do drugiej grupy i charakteryzują się mniejszą liczbą jaj w lęgu, rozwojem z przewagą piskląt i monogamicznym trybem życia; rozdzielenie większości tych oddziałów nastąpiło w pierwszej połowie era kenozoiczna.
Wszyscy od dawna wiedzą, że ptaki wyewoluowały z dinozaurów, ale niewiele osób wie o starożytnych ptakach ery mezozoicznej, które żyły obok gigantycznych gadów, lub erze kenozoiku – przestrzeni czasu geologicznego po wyginięciu dinozaurów. W kolejnych 10 akapitach artykułu zawarto opis i zdjęcia wymarłych gatunków prehistorycznych ptaków (w kolejności chronologicznej ich występowania), które miały decydujący wpływ na ewolucyjny rozwój zwierząt pierzastych.
1. Aurornis (160 milionów lat temu)
Być może ktoś pomyślał, że na liście pierwszy powinien znajdować się Archeopteryx, ale małe ptaki z rodzaju aurornis pojawił się przed Archeopteryksem o 10 milionów lat. Jednak aurornis miał więcej wspólnego z dinozaurami niż z ptakami, a jego pióra były zbyt cienkie, aby nadawały się do lotu. Ale nadal będziemy liczyć aurornis najstarszym ptakiem, a debatę i spekulacje zostawmy paleontologom.
2. Confuciusornis (130 milionów lat temu)
W przeciwieństwie do poprzedniego przedstawiciela ptaków kopalnych, Confuciusornis bardziej przypominał współczesne ptaki. Były to pierwsze ptaki, które miały prawdziwy dziób. Nie miały zębów (główna cecha gadów), ciało było pokryte grubą warstwą piór, a długie, zakrzywione pazury pozwalały pewnie siedzieć na gałęziach wysokich drzew. Pomimo powyższego nie można stwierdzić, że wszystkie współczesne ptaki pochodzą od Confuciusornisa: jest prawdopodobne, że w epoce mezozoicznej ptaki pojawiały się i wymierały niezależnie od siebie kilka razy.
3. Gansus (110 milionów lat temu)
Jak już zrozumiałeś z pierwszych punktów, bardzo trudne (lub nawet niemożliwe) jest pełne zrozumienie ewolucji ptaków, które żyły dziesiątki milionów lat temu. Gansusa- kolejny gatunek prehistorycznego ptaka, który jest przedstawiany w kręgach paleontologicznych jako najstarszy przedstawiciel podklasy prawdziwych ptaków (czyli bezpośredni przodek wszystkich współczesnych ptaków). Teoria ta budzi wiele kontrowersji, a mimo to już dawno wymarła gansus najlepszy pretendent do miana przodka współczesnych kaczek i nurów.
4. Hesperornis (75 milionów lat temu)
Starożytne ptaki miały wystarczająco dużo czasu na rozwój i deewolucję w drugiej połowie ery mezozoicznej. Fascynujące jest to, że ptaki z rodzaju Hesperornis latały w drugiej kolejności (to znaczy wyewoluowały z ptaków wcześnie latających, ale stopniowo traciły zdolność latania, podobnie jak pingwin czy indyk). Mogło to wynikać z konkurencji z dużymi pterozaurami późnej kredy Ameryki Północnej, w szczególności z wszechobecnymi pteranodonami, tak że hesperornis musiał zadowolić się lądową niszą ekologiczną.
5. Gastornis (55 milionów lat temu)
Po śmierci dinozaurów, około 65 milionów lat temu, w opuszczonych niszach ekologicznych mogły rozwijać się ptaki. Rolę groźnego dwunożnego drapieżnika przekazano na 2-metrowe ptaki z rodzaju Gastornis (znane również jako diatrymy). Uważa się, że Gastornis polował w stadach, tropiąc swoje ofiary jak mniejsze wersje Tyrannosaurus rex.
6. Eocypselus (50 milionów lat temu)
Czy zastanawiałeś się kiedyś, jak wyglądał prehistoryczny przodek kolibra? Paleontolodzy niewiele na ten temat mówią, ale od dawna wiadomo, że kolibry wyewoluowały z eocypselus– gatunek małego ptaka zamieszkujący zalesione obszary wczesnego eocenu Ameryki Północnej, około 50 milionów lat temu. Skrzydełka eocypselus były większe niż u współczesnego kolibra, więc jego lotu nie można było nazwać wdzięcznym.
7. Icadyptes salasi – przodek pingwinów (40 milionów lat temu)
Można założyć, że starożytne pingwiny, które żyły około 40 milionów lat temu, prowadziły taki sam tryb życia jak współczesne: żyły na kry, nurkowały w poszukiwaniu ryb i przy każdej okazji czyściły pióra. To założenie jest w dużej mierze prawdziwe, z wyjątkiem życia na lodzie. Pod koniec eocenu, ikadypty faktycznie żył w klimacie tropikalnym w pobliżu równika Ameryki Południowej. Pingwiny te były większe od gatunków współczesnych, osiągały 1,5 m wysokości i ważyły około 35 kg.
8. Fororacos (12 milionów lat temu)
Pamiętacie Gastornisa (patrz punkt 6), mierzącego 2 m wzrostu i ważącego ponad 100 kg, który żył dziesięć milionów lat po dinozaurach? Tak więc po 40 milionach lat Fororakos stał się godnym następcą Gastornisa. W dużej mierze Fororakos prowadził taki sam styl życia jak Gastornis. Mieli jednak w swoim arsenale dodatkową broń: długi, potężny dziób przypominający topór, którym zadawali swoim ofiarom głębokie, śmiertelne rany.
9. Argentavis (6 milionów lat temu)
Choć ptaki wyglądały imponująco w erze kenozoiku, nigdy nie dorównywały rozmiarem i majestatem największym pterozaurom. Pod koniec ery miocenu Argentavis był największym ptakiem latającym, o rozpiętości skrzydeł dochodzącej do 7 m i masie 70-72 kg. Imponujący? Ale 60 milionów lat wcześniej pterozaur Quetzalcoatlus miał rozpiętość skrzydeł około 12 m (jak prywatny odrzutowiec). Co dziwne, mniejsze Argentavisy latały jak pterozaury, również wznosząc się dzięki prądom powietrza, zamiast aktywnie trzepotać skrzydłami.
10. Epiornithidae (2 miliony lat temu)
W epoce plejstocenu, trwającej od 2 milionów do 10 tysięcy lat temu, powróciła megafauna. Oprócz tygrysów szablozębnych i mamutów w plejstocenie pojawiły się gigantyczne ptaki, takie jak apiornis madagaskarskie z rodziny Apiornisidae. Ptaki te osiągały wysokość 3-5 m i masę ciała do 500 kg, a ich jaja były około 100 razy większe od standardowego jaja kurzego.
Mieszkańcy lasów chińskiej prowincji Liaoning 130 milionów lat temu. Na pierwszym planie unosi się mały czteroskrzydły dinozaur, Microraptor gooi. Cathayornis lecący po prawej stronie również nie są uważane za ptaki. Ale po lewej stronie na gałęzi siedzi Confuciusornis, reprezentujący jedną z linii ewolucyjnych bliskich ptakom. Jest oczywiste, że w okresie kredowym różne grupy pierzastych zwierząt próbowały opanować środowisko powietrzne
Do niedawna wczesna ewolucja ptaków stanowiła prawdopodobnie najciemniejszy rozdział w zapisie kopalnym. I choć ostatnie odkrycia paleontologiczne wiele wyjaśniły, nie da się tego odczytać w całości. Wiadomo, że ptaki wyewoluowały z gadów. Ale z jakich dokładnie? Nigdy nie odnaleziono bezpośrednich przodków współczesnych ptaków, a upierzenie i zdolność latania pojawiały się wielokrotnie u różnych zwierząt ery mezozoicznej. Hipotetycznych przodków jest więcej niż wystarczająca: wśród nich są pseudosuchianie, ornitosuchianie, pterozaury, dinozaury, a nawet krokodyle. Ale Archaeopteryx, znany wszystkim z obrazka w szkolnym podręczniku, trzeba skreślić z tej listy.
Ptaki, obok owadów, są głównymi mieszkańcami ziemskich przestrzeni powietrznych. Kilka urządzeń pozwala im wznieść się w przestworza i kontrolować swoje ruchy w locie. Po pierwsze, specjalny szkielet. Złożone skrzydło jest w stanie utrzymać cały ciężar ciała w powietrzu. Jego ruchy wahadłowe zależą od budowy obręczy barkowej, utworzonej przez łopatkę, kość kruczą, mostek i obojczyki zrośnięte w widelec. Tam na przykład znajduje się trójkostny otwór, przez który przechodzi ścięgno mięśnia unoszącego skrzydło po jego opuszczeniu. Aby utrzymać pióra ogona, które służą jako ster w locie, koniec kręgosłupa tworzy krótką i szeroką kość - pygostyl. Po drugie, upierzenie pomaga ptakom latać. Sterowanie w locie zapewniają bardzo specyficzne pióra: lotki i pióra ogona. Ale są też pióra, których przeznaczenie jest inne: tworzą opływowy kształt ciała ptaków zarówno podczas lotu, jak i podczas nurkowania, służą jako osłona chroniąca przed ciepłem, a dzięki jasnemu kolorowi pomagają w komunikacji między bliskimi.
Oprócz ptaków jedynymi kręgowcami, które obecnie potrafią latać, są nietoperze i nietoperze owocożerne. Mają jednak zasadniczo inną budowę skrzydeł i brak piór, co sprawia, że ich lot różni się od lotu ptaka. W przeszłości różnorodność stworzeń latających i pierzastych była niezwykle duża. Oprócz dawno znanych pterozaurów i archaeopteryksów paleontolodzy odkryli wiele niezwykłych gatunków, których istnienia nawet nie podejrzewali. Wydaje się, że w świecie zwierząt nie brakowało ludzi chętnych do podboju nieba.
Istnieją dwie główne hipotezy dotyczące nabywania przez zwierzęta lotu trzepoczącego: od szybszego biegania po ziemi lub od skakania i szybowania z niektórych wzniesień - drzew, wzniesień w górach. Ta ostatnia hipoteza znalazła pośrednie potwierdzenie po odkryciu różnych pierzastych dinozaurów w Chinach, w prowincji Liaoning. Obecnie większość naukowców uważa, że gatunki latające pochodzą ze środowiska leśnego, prawdopodobnie jakieś bardzo małe, nie większe od gołębia, gatunki gadów i ptaków. Ich potomkowie szybko przeszli prymitywny etap – szybowania z wzniesień – i nauczyli się naprawdę latać. Jak długo to wszystko trwało, ile gatunków zmieniło się, zanim ptaki nauczyły się latać? Nikt nie powie, ponieważ latające stworzenia znalezione przez paleontologów mogły nie być pierwszymi, a sam początek ewolucji ptaków jest wciąż przed nami ukryty.
Przez długi czas wierzono, że upierzenie ptaków to łuski gadów modyfikowane przez miliony lat ewolucji. Wyniki najnowszych badań podają jednak w wątpliwość tę kwestię. Zarówno upierzenie, jak i łuski, podobnie jak wszystkie formacje powłokowe u kręgowców, pochodzą z komórek zewnętrznej warstwy skóry - naskórka. Łuski gadów składają się z tak zwanej alfa-keratyny, białka o krótkich łańcuchach peptydowych. Powstaje z wystających obszarów jednej zewnętrznej warstwy naskórka. Podczas rozwoju piór u ptaków najpierw pojawia się guzek naskórka, ale tworzy go nie jedna, ale dwie zewnętrzne warstwy. Następnie guzek zagłębia się w skórę, tworząc rodzaj worka - pęcherzyka, z którego wyrasta pióro. Co więcej, materiał pióra jest nieco inny - beta-keratyna, zbudowana z długich łańcuchów peptydowych, co oznacza, że jest bardziej elastyczna i mocna, zdolna do podtrzymywania płytek piórowych. Alfa-keratyna występuje także u ptaków, służy do tworzenia osłony dzioba, pazurów i łusek na stępie. Ponadto pióra ptaków mają strukturę rurową, a łuski gadów są solidne. Najwyraźniej pióro jest innowacją ewolucyjną, która z biegiem czasu udowodniła swoją użyteczność.
Upierzenie, które z łatwością przybiera różne kształty i kolory, otworzyło przed ptakami niemal nieograniczone możliwości różnego rodzaju lotów, rozwoju struktur sygnalizacyjnych i identyfikacyjnych oraz rozwoju wielu nisz ekologicznych. To upierzenie pomogło ptakom osiągnąć ogromną różnorodność, którą obecnie widzimy. Prawie dziesięć tysięcy gatunków to więcej niż wszystkich innych kręgowców lądowych.
Jeśli większość pierzastych dinozaurów nie potrafiła latać, po co im puch i pióra? Na pewno nie do latania. W każdym razie nie od razu na lot. Możliwe, że wśród jaszczurek drapieżnych powstały różne formacje puszyste jako osłona termoizolacyjna, na co wskazują dane paleoklimatyczne. W połowie i na końcu okresu triasu (230-210 milionów lat temu), kiedy pojawiły się pierwsze dinozaury, na Ziemi nastąpił trzask zimna. Wzdłuż obrzeży ogromnego kontynentu Pangei, jedynego wówczas, pojawiły się równoleżnikowe strefy klimatyczne o chłodnym, wilgotnym klimacie. Mieszkające tam zwierzęta przystosowały się do zimna, w tym za pomocą upierzenia. Wręcz przeciwnie, centrum Pangei zajmowały obszary suche i pustynne o wysokim poziomie promieniowania słonecznego, ponieważ zachmurzenie w tych częściach było rzadkie. Aby chronić się przed promieniowaniem, gady ponownie użyły puchu i piór. Z biegiem czasu pióra na końcach przednich kończyn, na ogonie i na głowie mogły przekształcić się w wydłużone pióra, które służyły jako ozdoby lub znaki identyfikacyjne. Stały się podstawą pojawienia się latających piór u niektórych dinozaurów. W podobny sposób upierzenie mogły uzyskać inne gady, wśród których byli odlegli przodkowie ptaków.
Nie występuje u ptaków
Przez prawie 150 lat, od pierwszego odkrycia, Archeopteryx był uważany za przodka współczesnych ptaków. Tak naprawdę poza wiedzą o tym stworzeniu naukowcy przez długi czas nie mieli innych informacji na temat pochodzenia ptaków. Wydawałoby się, że takie cechy jak upierzenie i skrzydła niezaprzeczalnie wskazują, że Archaeopteryx był najstarszym ptakiem. Natomiast pod względem budowy czaszki, kręgosłupa i pozostałych części szkieletu przypominał dinozaury drapieżne. Obserwacje te dały podstawę do hipotezy o pochodzeniu ptaków od starożytnych jaszczurek, która obecnie stała się szczególnie popularna.
Jak to często bywa w nauce, poparcie znalazła także hipoteza alternatywna. Długo wyrażane wątpliwości co do bezpośredniego związku archaeopteryksa z ptakami (są zbyt różne anatomicznie) zamieniły się w przekonanie, ponieważ od początku lat 80. paleontolodzy odkryli pierzaste dinozaury, starożytne ptaki i ich bliskich krewnych. Znaleziono także nowe szkielety archaeopteryksa. Dziś znanych jest dziesięć z nich, wszystkie pochodzące z epoki górnej jury (145 milionów lat temu) z rzeki Altmühl w Bawarii. Ostatni okaz, lepiej zachowany od pozostałych, opisany pod koniec 2005 roku, ostatecznie przekonuje, że Archaeopteryx pochodzi od drapieżnych dinozaurów, ale nie ma nic wspólnego z nowoczesnymi ptakami. Jest kimś innym: nie dinozaurem, ale też nie ptakiem. Musiałem szukać innego kandydata do roli przodka ptaków.
Kurtka puchowa w dinozaura
Istnienie pierzastych dinozaurów podejrzewano od dawna, jednak nie było na to dowodów. Pojawiły się w latach 90. w Chinach, w prowincji Liaoning. Tam paleontolodzy odkryli cały cmentarz leśnej flory i fauny sprzed 130–120 milionów lat. Tym, co czyni wydarzenie wyjątkowym, jest naturalny obszar odkryty w wyniku wykopalisk. Ze względu na lepsze warunki pochówku zwykle dostępne są do badań morskie lub bliskowodne zbiorowiska zwierząt i roślin. Dawni mieszkańcy lasów, stepów czy gór najczęściej nie są zachowani w stanie kopalnym, ponieważ bakterie szybko zamieniają je w pył. A oto migawka życia leśnego w okresie środkowej kredy, zarejestrowana przez popiół wulkaniczny.
Pierwszy odkryty szkielet jaszczurki z krótkimi rowkami przypominającymi puch na obrysie całego ciała – Sinosauropteryx prima – wywołał liczne spory: nie wszyscy zgodzili się, że małe rowki na skamieniałej glinie pochodzą z puchu. Następnie wykopali kolejne stworzenie, które bez wątpienia miało już odciski piór na ogonie i przednich łapach. Ze względu na podobieństwo do Archaeopteryxa nadano mu nazwę Protarchaeopteryx Robusta. Na kończynach innego dinozaura, Caudipteryx zoui, pióra stały się jeszcze grubsze, a ciało pokryte było puchem.Obecnie opisano kilkanaście jaszczurek o zaskakująco zróżnicowanych piórach: od krótkich po naprawdę asymetryczne pióra na kończynach, wskazujące na zdolność latania. Ponadto szkielet tych drapieżnych dinozaurów ujawnił pewne cechy charakterystyczne tylko dla ptaków: widelec, haczykowate wyrostki na żebrach i pygostyl. Ale nadal nie były to ptaki, ale małe drapieżniki, które poruszały się głównie biegając. Z długimi ogonami, zębatymi, pokrytymi łuskowatą skórą, ze skróconymi przednimi nogami i długimi szponiastymi palcami. Sądząc po budowie szkieletu, większość z nich tak naprawdę nie potrafiła latać, to znaczy machać skrzydłami. Znany jest tylko jeden gatunek, który wzniósł się o jeden stopień wyżej. To Microraptor gui – ciekawy okaz małego dromeozaura, znaleziony tam, w Liaoning. Wszystkie w pięknym upierzeniu, z grzebieniem na głowie. Jego przednie nogi pokryte były asymetrycznymi (z wąskimi zewnętrznymi i szerokimi wewnętrznymi błonami) lotkami dokładnie przypominającymi ptasie. Tylne nogi również były pokryte latającymi piórami, dłuższe w śródstopiu i krótsze w dolnej części nogi. Okazuje się, że to nic innego jak czteroskrzydły pierzasty dinozaur, który potrafił latać z drzewa na drzewo. Okazał się jednak kiepskim lotnikiem. W przypadku braku widzenia obuocznego (kiedy pole widzenia obu oczu pokrywa się), Microraptor nie mógł dokładnie wycelować w miejsce lądowania i zszedł między drzewa, najwyraźniej dość niezdarnie.
Wydaje się, że można założyć, że ptaki pochodzą od drapieżnych dinozaurów szybujących wśród drzew. Jednak zbyt duże różnice anatomiczne między nimi nie pozwalają na to. Nie ma więc co się spieszyć i rejestrować pierzastych dinozaurów jako przodków ptaków.
Ustaleni konkurenciObok pierzastych dinozaurów żyły enantiornis, co po grecku oznacza „antyptaki”, stworzenia szczególnie ważne dla zrozumienia ewolucji ptaków. Sądząc po znaleziskach, była to największa i najbardziej zróżnicowana grupa lotników, która żyła w okresie kredowym.
Zewnętrznie enantiornhis bardzo przypominał współczesne ptaki. Były wśród nich gatunki małe i duże, bezzębne i uzębione, biegające, ptactwo wodne, nadrzewne i co najważniejsze wszystkie latały doskonale. W szkielecie było też dużo znajomości: te same kości skrzydeł, tułowia i kończyn tylnych. Tylko niektóre rzeczy wyrażają się inaczej w łopatce, inne w pięcie, podudzie i kręgosłupie. Na pierwszy rzut oka drobne różnice. Efektem końcowym jest inny system podnoszenia skrzydeł i praca nóg. Większość prawdziwych ptaków może poruszać łapami w różnych kierunkach: skręcić do wewnątrz, skręcić na zewnątrz. Pomaga to drapieżnikom, orłom i sokołom, zręcznie chwycić i przytrzymać zdobycz. Nogi enantiornis (z których wiele, nawiasem mówiąc, było także drapieżnikami) są zbudowane inaczej, dlatego chodziły raczej po ziemi, niezdarnie kołysząc się z boku na bok, jak gęsi. Wszystko to znacznie oddala Enantiornis od prawdziwych ptaków. Okazuje się, że ich podobieństwo zewnętrzne ma charakter formalny. Tak jak ogon ichtiozaurów wodnych jaszczurek jest podobny do ogona ryby, tak łapy i skrzydła enantiornis są podobne do łap i skrzydeł prawdziwych ptaków.
Wiele cech anatomicznych upodabnia Enantiornis do mięsożernych dinozaurów. Potwierdzają to odkrycia dotyczące zarodków znajdujących się w kopalnych jajach w Mongolii. Okazało się, że kości szkieletu u tych prymitywnych ptaków ukształtowały się ostatecznie bardzo wcześnie. Stawy niewyklutych piskląt były już kościste, jak u dinozaurów, a nie chrzęstne. U piskląt współczesnych ptaków stawy przez długi czas pozostają chrzęstne i dopiero po kilku miesiącach zostają zastąpione rosnącą kością. Dodatkowo na przekrojach kości enantiornis widoczne są linie opóźnienia wzrostu, przypominające słoje na pniach drzew. Sugeruje to, że ich kości nie osiągnęły ostatecznego rozmiaru w ciągu jednego sezonu, ale powstawały cyklicznie przez kilka lat, zwalniając w zimnych porach roku. Oznacza to, że antyptaki nie były w stanie utrzymać temperatury ciała na stałym poziomie – podobnie jak gady. Podobno przodkami enantiornis były mięsożerne dinozaury. Około 67 milionów lat temu oba gatunki wymarły, nie pozostawiając po sobie żadnych potomków.Przodek, który może nie istnieć
Przez długi czas wierzono, że prawdziwe ptaki, czyli ptaki wachlarzowate, jak je nazywają, pojawiły się na początku ery kenozoicznej, czyli nie wcześniej niż 65 milionów lat temu. I nagle ze Stanów Zjednoczonych, Mongolii i Chin zaczęły napływać znaleziska w wieku 100 i 130 milionów lat. Początkowo nie wierzyli nawet w ustalenia dotyczące wieku, ale późniejsze prace potwierdziły, że owszem, w czasach dinozaurów i enantiornis znaleziono już ptaki wachlarzowate. Wyglądały jak współczesne, a nawet osiągnęły pewną różnorodność. Skąd się wzięły, skoro omówione powyżej pierzaste i latające stworzenia nie nadają się na ich przodków? Teraz jest tylko jedno założenie.
W 1991 roku amerykański paleontolog Shankar Chatterjee opisał niezwykłe stworzenie, które znalazł w Teksasie, pod wieloma względami podobne do ptaków. Jego wiek wynosi 225 milionów lat, czyli jest o 80 milionów starszy od wieku Archeopteryksa. Stworzenie nie bez powodu nazwano Protoavis texensis – „proto-ptakiem”. Jego obszerna czaszka zawierała dość duży mózg z półkulami i móżdżkiem, którego inne kręgowce nie miały w późnym triasie, kiedy żył. Sądząc po budowie czaszki, Protoavis miał widzenie obuoczne i szeroko rozstawione, duże oczy, co wskazuje na jego zdolność do zręcznego polowania i dobrego poruszania się w otaczającym świecie, co jest typowe dla ptaków. Ogólnie szkielet Protoavisa ma wiele cech podobnych do ptaków wachlarzowatych, jednak proporcje ciała, krótkie i mocne kończyny oraz położenie środka ciężkości wskazują, że nie potrafił on latać. I najwyraźniej nie miał piór. Mimo to Protoavis jest bardziej podobny do prawdziwego ptaka niż Archeopteryx i w tej chwili to właśnie Protoavis można uznać za najbliższego przodka współczesnych ptaków. Jeśli tak jest, to ich ewolucję należy przeprowadzić nie od dinozaurów, ale od starszych gadów, zjednoczonych w grupie archozaurów.
Odkrycie protoavisów pozwoliło znaleźć odpowiedź na kolejne pytanie: czym ptaki różnią się od dinozaurów? Ponieważ ptaki zużywają ogromne ilości energii podczas lotu, ich tempo metabolizmu jest znacznie wyższe niż u gadów. U ptaków zużycie tlenu podczas metabolizmu na kilogram masy ciała jest 3-4 razy większe niż u gadów. Ponieważ tempo metabolizmu jest wysokie, toksyny muszą być szybko usuwane z organizmu. Wymaga to dużych, mocnych pąków. U współczesnych ptaków w kościach miednicy znajdują się trzy głębokie jamy, w których znajdują się te duże nerki. Te same wgłębienia na nerki występują również w kościach miednicy Protoavis. Oczywiście jego organizm miał wysoki poziom metabolizmu, nietypowy dla gadów.
Wszystko byłoby dobrze, ale rekonstrukcja Protoavis nie budzi zaufania wielu paleontologów. Jego szczątki przeplatały się z kośćmi innych gadów, więc w takich warunkach nie dziwi mylenie i liczenie części dwóch, a nawet kilku różnych zwierząt jako jednego stworzenia. Ogólnie rzecz biorąc, na ostateczne wnioski musimy poczekać na inne znaleziska, a współczesne ptaki pozostaną na razie bez bezpośrednich przodków.
Jednak jak starożytne ptaki bez bezpośrednich potomków. Ponieważ nie jest możliwe prześledzenie ewolucji ptaków sekwencyjnie od początku do końca. Nadal jest mnóstwo luk. W szczególności nie znaleziono żadnych pośrednich powiązań między starożytnymi fantailami, które nadal zachowały gadzie cechy – zęby wyrastające z pęcherzyków płucnych, żebra brzuszne i długi rząd kręgów w ogonie – a współczesnymi grupami ptaków. Nagle, jakby znikąd, pod koniec ery mezozoicznej pojawiły się starożytne gęsi, nury, albatrosy, kormorany i inne ptaki wodne.
Jako hipoteza
Widzieliśmy więc wiele niesamowitych pierzastych stworzeń, które żyły na Ziemi przynajmniej pod koniec mezozoiku, czyli 145–65 milionów lat temu. W tamtym czasie świat był pełen zwierząt próbujących zawładnąć przestrzenią powietrzną. Oprócz wszechobecnych enantiornis, morza Ameryki Północnej zamieszkiwały zębate, podobne do głuptaków ichthyornis. Hesperornis żył w późnej kredzie w morzach starożytnej Eurazji. W Europie występowały gargantuavisy, ptaki niewiadomego pochodzenia wielkości indyka. Lasy Mongolii i Chin zamieszkiwały nadrzewne Ambiorthus, Liaoningornis i pierzaste dinozaury. Istnieje wiele innych pojedynczych form, których pozycja na drzewie ewolucyjnym ptaków jest trudna do ustalenia. Można wyraźnie prześledzić tylko dwie gałęzie: od protoavisów do ptaków wachlarzowatych i od pierzastych dinozaurów do Archaeopteryx, a następnie enantiornis.
Znanych jest wiele form kopalnych, które nie wyszły poza planowanie. Podczas gdy prawdziwy lot trzepoczący osiągały jedynie pterozaury (nie będziemy tu o nich rozmawiać, ponieważ w ogóle nie są spokrewnione z ptakami), mikroraptory gooi, enantiornis i prawdziwe ptaki wachlarzowate. Wszystkim udało się opanować środowisko powietrzne. Pterozaury panowały w powietrzu przez 160 milionów lat, enantiornithes przez co najmniej 80 milionów lat. Obydwa prawdopodobnie wyprzedziły w konkurencji ptaki wachlarzowate, które rozprzestrzeniły się szeroko po całej planecie w ciągu ostatnich 65 milionów lat.
W ciągu ostatnich kilku dekad paleontolodzy wykazali, że ewolucja równoległa jest powszechną ścieżką wśród żywych istot. Było kilka prób przekształcenia się bezkręgowców w stawonogi, starożytnych ryb wylądowania na lądzie i przekształcenia się w płazy, gadów przekształcenia się w ssaki, wśród roślin zdobycia kwiatów i przekształcenia się w okrytozalążkowe. Ale zwykle tylko jeden lub dwa z nich odnosiły sukcesy w przyszłości.
