Лісові мешканці китайській провінції Ляонін 130 мільйонів років тому. На передньому плані парить маленький чотирикрилий динозавр - мікрораптор гуї. Літаючі праворуч катайорніси теж птахами не вважаються. А ось зліва на гілці сидить конфуціусорніса, що представляє одну з близьких до птахів еволюційних ліній. Очевидно, що освоїти повітряне середовище в крейдяному періоді намагалися різні групи пернатих тварин

До недавніх пір рання еволюція птахів являла собою чи не саму темну сторінку літопису викопних істот. І хоча останні палеонтологічні відкриття багато чого прояснили, прочитати її повністю не вдається. Відомо лише те, що птахи походять від рептилій. Але від яких саме? Прямі предки сучасних птахів так і не знайдені, а оперення і здатність до польоту неодноразово виникали у різних тварин мезозойської ери. Гіпотетичних предків - хоч відбавляй: серед них числяться псевдозухий, орнітозухіі, птерозаври, динозаври і навіть крокодили. А ось археоптерикса, знайомого кожному по картинці в шкільному підручнику, з цього списку доводиться викреслити.

Птахи поряд з комахами - головні мешканці повітряних просторів Землі. Піднятися в небо і керувати своїми рухами в польоті їм дозволяють кілька пристосувань. По-перше, особливий скелет. Складно влаштоване крило здатне утримувати всю тяжкість тіла в повітрі. Його махові рухи залежать від будови плечового поясу, утвореного лопаткою, коракоідом, грудиною і зрощеними в вилочку ключицями. Там, наприклад, є трехкостное отвір, через який проходить сухожилля м'язи, що піднімає крило вгору після його опускання. Щоб утримати пір'я хвоста, службовці в польоті кермом, кінець хребта утворив коротку і широку кістку - пігостіль. По-друге, допомагає літати птахам і оперення. Керованість в польоті забезпечують цілком певні пір'я: махові і рульові. Але є також пір'я, призначення яких в іншому: вони створюють обтічну форму тіла пернатих як при польоті, так і при пірнанні, служать теплозахисним покривом і, будучи яскраво пофарбовані, допомагають в спілкуванні між родичами.


Скелет археоптерикса з чіткими відбитками пір'я. Знайдений в 1861 році на півдні Німеччини
Крім птахів серед хребетних в даний час вміють літати тільки кажани і крилани. Однак у них принципово інша будова крила і немає пір'я, від чого їх політ несхожий на пташиний. У минулому ж різноманітність літаючих і оперених істот було надзвичайно велике. Крім давно відомих птерозаврів і археоптериксів палеонтологи виявили велику кількість незвичайних видів, про існування яких навіть не підозрювали. Схоже, тваринний світ не відчував нестачі в бажаючих підкоряти небо.

Існують дві основні гіпотези набуття тваринами махають польоту: від більш швидкого бігу по землі або від стрибків і планування з якихось піднесених місць - дерев, підняттів в горах. Остання гіпотеза отримала непрямі підтвердження після знахідок в Китаї, в провінції Ляонін, різноманітних оперених динозаврів. Зараз більшість вчених вважають, що літаючі види вийшли з середовища мешкали в лісі, ймовірно, якихось зовсім дрібних, не більше голуба, видів рептилій і птахів. Їхні нащадки швидко пройшли примітивну стадію - планування з піднесених місць - і навчилися літати по-справжньому. Скільки на все це пішло часу, скільки видів змінилося до здобуття птахами польоту? Ніхто не скаже, так як знайдені палеонтологами літаючі істоти могли бути не першими, і саме початок еволюції пернатих і раніше від нас приховано.

Довгий час вважали, що оперення птахів - це видозмінена мільйонами років еволюції луска рептилій . Однак результати новітніх досліджень змушують у цьому сумніватися. І оперення, і луска, як, втім, все покривні освіти у хребетних тварин, зароджуються з клітин зовнішнього шару шкіри - епідермісу. Луска рептилій складається з так званого альфа-кератину - білка з короткими пептидними ланцюгами. Вона утворюється з виступаючих ділянок одного зовнішнього шару епідермісу. При розвитку пера у птахів спочатку також з'являється горбок епідермісу, але формується він не одним, а двома його зовнішніми шарами. Потім цей горбок занурюється всередину шкіри, утворюючи подобу мішечка - фолікул, з якого й виростає перо. Причому матеріал для пера трохи інший - бета-кератин, складений довгими пептидними ланцюгами, а значить, більш еластичний і міцний, здатний підтримувати пір'яні пластинки. Альфа-кератин у птахів також присутній, він йде на освіту покриву дзьоба, кігтів і луски на цівку. Крім того, перо птахів має трубчасту будову, а луска рептилій суцільна. По всій видимості, перо - це еволюційна новація, з часом довела свою корисність.

Оперення, яке легко набуває різну форму і забарвлення, відкрило перед пернатими майже необмежені можливості до різних видів польоту, розвитку сигнальних і розпізнавальних структур , освоєнню багатьох екологічних ніш. Саме оперення допомогло птахам досягти того величезного розмаїття, яке ми зараз спостерігаємо. Майже десять тисяч видів - це більше, ніж всі інші наземні хребетні.


Так міг виглядати археоптерикс - пернате істота розміром з ворону, нащадок перших оперених динозаврів

Під термопокровом

Якщо більшість оперених динозаврів не вміли літати, навіщо їм знадобилися пух або пір'я? Ясно, що не для польоту. У всякому разі, не відразу для польоту. Можливо, різноманітні пухові освіти виникли у хижих ящерів як термоізоляційний покрив, на що вказують дані палеоклімата. У середині і наприкінці тріасового періоду (230-210 мільйонів років тому), коли з'явилися перші динозаври, на Землі сталося похолодання. По околицях величезного материка Пангеї, єдиного на той час, з'явилися широтні кліматичні зони з прохолодним вологим кліматом. Жили там тварини пристосовувалися до холоду, в тому числі за допомогою оперення. Навпаки, центр Пангеї займали сухі й пустельні області з високим рівнем сонячної радіації, так як хмарність у тих краях бувала рідко. Для захисту від випромінювання рептиліям знову ж годилися пух і пір'я. З часом пір'ячко на кінцях передніх кінцівок, на хвості і на голові могли перетворитися в подовжені пір'я, що служили прикрасами або розпізнавальними ознаками. Вони-то і стали основою для появи літальних пір'я у деяких динозаврів. Подібним чином оперення могли придбати й інші рептилії, серед яких виявилися далекі предки птахів.

У птахах не значиться

Протягом без малого 150 років, з моменту першої знахідки, археоптерикс вважався прабатьком сучасних пернатих. Фактично, окрім знань про цю істоту, жодних інших даних про походження птахів у вчених довгий час не було. Здавалося б, такі ознаки, як оперення і крила, незаперечно говорили про те, що археоптерикс - найдавніша птах. З іншого боку, за будовою черепа, хребта та інших частин скелета він був схожий з хижими динозаврами. Ці спостереження породили гіпотезу про виникнення птахів від стародавніх ящерів, що стала зараз особливо популярною.

Як часто трапляється в науці, одночасно знайшла підтримку і альтернативна гіпотеза. Давно висловлювані сумніви щодо прямої спорідненості археоптериксів і птахів (дуже різняться вони анатомічно) перетворилися на переконання, оскільки з початку 1980-х років палеонтологи знайшли і оперених динозаврів, і найдавніших птахів, та їх близьких родичів. Знайшли і нові скелети археоптериксів. Сьогодні їх відомо десять, все - верхньоюрського віку (145 мільйонів років тому) з річки Альтмюль в Баварії. Останній екземпляр, який зберігся краще інших, описаний в кінці 2005 року, остаточно переконує, що археоптерикс походить від хижих динозаврів, але до сучасним птахам відношення не має. Він - дещо інше: не динозавр, але й не птах. Довелося пошукати іншого кандидата на роль предка пернатих.

Пуховик для динозавра

Про існування оперених динозаврів здогадувалися давно, але підтверджень тому не було.

Вони з'явилися в 1990-х роках на території Китаю, в провінції Ляонін. Там палеонтологи виявили ціле кладовище лісової флори та фауни віком 130-120 мільйонів років. Що робить подія унікальним, так це розкрита розкопками природна зона. Зазвичай для вивчення доступні морські або навколоводних співтовариства тварин і рослин через кращих умов поховання. Лісові, степові або гірські мешканці минулого найчастіше не зберігаються в викопному стані, тому що швидко переробляються бактеріями в прах. А тут - миттєвий знімок з життя лісу середини крейдяного періоду, зафіксований вулканічним попелом.


Каудіптерікс - оперений динозавр, що мешкав на території Китаю в крейдяному періоді
Перший же виявлений скелет ящера зі схожими на пух короткими борозенками по контуру всього тіла - сінозавроптерікс (Sinosauropteryx prima) викликав численні суперечки: не всі були згодні, що маленькі борозенки на скам'янілої глині ??залишилися від пуху. Потім відкопали інша істота, у якого вже, без сумніву, на хвості і передніх лапах збереглися відбитки пір'я. За схожість з археоптерикса йому присвоїли ім'я протархеоптерікс (Protarchaeopteryx robusta). На кінцівках іншого динозавра - каудіптерікса (Caudipteryx zoui) - пір'я росли ще густіше, а тулуб покривав пух.

Тепер описано більше десятка ящерів, оперених диво різноманітна: від короткого пуху до справжніх асиметричних пір'я на кінцівках, свідчать про здатність до польоту. Крім того, в скелеті цих хижих динозаврів виявилися деякі характерні тільки для птахів ознаки: вилочка, гачковидні відростки на ребрах, пігостіль. Але все ж це були не птиці, а невеликі хижаки, які пересувалися в основному бігом. З довгими хвостами, зубасті, вкриті лускатої шкірою, з укороченими передніми лапами і довгими пазуристими пальцями. Судячи з будовою скелета, в масі своїй по-справжньому літати, тобто махати крилами, вони не могли. Відомий лише один вид, що піднявся на сходинку вище. Це мікрораптор гуї (Microraptor gui) - найцікавіший екземпляр маленького дромеозаврів, знайдений там же, в Ляонине. Весь в дрібному оперенні, з чубчиком на голові. Його передні лапи покривали асиметричні (з вузькими зовнішніми і широкими внутрішніми опахалами) махові пера в точності, як у птахів. Задні лапи теж були в літальних пір'ї, довших на плюсне і укорочених на гомілці. Виходить не що інше, як чотирикрилий пернатий динозавр, який міг перелітати з дерева на дерево. Літун з нього, втім, виходив навіжений. У відсутність бінокулярного зору (коли поле зору обох очей перекривається) мікрораптор не міг точно націлюватися на місце посадки і опускався на дерева, мабуть, досить ніяково.

Здавалося б, можна припустити, що птахи походять від парівшіх серед дерев хижих динозаврів. Однак зробити це не дозволяють занадто істотні анатомічні відмінності між ними. Так що не варто поспішати і записувати оперених динозаврів в предки птахів.


Енанціорніс Nanantius valifanovi Kurochkin. Описано російськими палеонтологами в 1996 році. Він і йому подібні мешкали в крейдяному періоді майже всюди на Землі. Енанціорніси чудово літали і довгий час існували разом з динозаврами і стародавніми пернатими
Відбулися конкуренти

Пліч-о-пліч з опереними динозаврами мешкали енанціорніси, що по- грецьки означає "протівоптіци" - істоти особливо важливі для розуміння еволюції пернатих. Судячи зі знахідок, це була найчисленніша і різноманітна група літунів, що мешкали в крейдяному періоді.

Зовні енанціорніси сильно нагадували сучасних птахів. Серед них зустрічалися дрібні і великі види, беззубі і зубасті, бігаючі, водоплавні, деревні, і, головне, - вони всі прекрасно літали. У скелеті виявилося теж багато знайомого: ті ж кістки крила, тулуба і задніх кінцівок. Тільки дещо інакше зчленовується в лопатці, дещо - в п'яті, гомілки і хребті. Дрібні на перший погляд відмінності. А в підсумку - інша система піднімання крила і робота ніг. Більшість справжніх птахів можуть вертіти лапами в різних напрямках: загорнути всередину, вивернути назовні. Хижакам, орлам і соколам, це допомагає спритно схоплювати і утримувати жертву. Ноги ж енанціорнісов (багато з яких, до речі, теж були хижаками) влаштовані інакше, через що вони ходили по землі, швидше, незграбно перевалюючись з боку на бік, як гуси. Все це сильно віддаляє енанціорнісов від справжніх птахів. Виходить, що їх зовнішня схожість - формальна. Як хвіст водних ящерів іхтіозаврів схожий на хвіст риб, так лапи і крила енанціорнісов схожі на лапи і крила справжніх птахів.


Яйце енанціорніса знайдено в пустелі Гобі. Його вік 70 мільйонів років
Багато анатомічні особливості ріднять енанціорнісов з хижими динозаврами. Це підтверджують і знахідки в Монголії ембріонів всередині копалин яєць. Виявилося, що кістки скелета остаточно формувалися у цих примітивних пернатих дуже рано. Суглоби у невилупівшіхся пташенят вже були кісткові, як у динозаврів, а не хрящові. У пташенят ж сучасних птахів суглоби довго залишаються хрящовими і тільки через кілька місяців заміщаються зростаючої кісткою. До того ж на поперечних зрізах кісток енанціорнісов видно лінії затримок росту, подібні річним кільцям на стовбурах дерев. Це говорить про те, що кістки у них не виростали за один сезон до остаточних розмірів, а формувалися циклами протягом декількох років, вповільнюючись в холодні сезони року. Значить, протівоптіци не могли підтримувати температуру тіла на постійному рівні - так само як і рептилії. По всій видимості, саме хижі динозаври були предками енанціорнісов. Приблизно 67 мільйонів років тому і ті й інші вимерли, не залишивши після себе нащадків.

Предок, якого може і не бути

Довгий час вважалося, що справжні птахи, або, як їх ще називають, веерохвостие, з'явилися на початку кайнозойської ери, тобто не раніше 65 мільйонів років тому. І раптом посипалися знахідки віком 100, 130 мільйонів років з території США, Монголії та Китаю. Визначень віку спочатку навіть не повірили, але подальші роботи підтвердили - так, за часів динозаврів і енанціорнісов веерохвостие пернаті вже водилися. Виглядали вони зовсім як сучасні і досягли навіть деякої розмаїтості. Звідки ж вони взялися, якщо розглянуті вище оперення і літаючі істоти не годяться їм у прабатьки? Зараз існує лише одне припущення.

У 1991 році американський палеонтолог Шанкар Чаттерджі описав знайдене їм в штаті Техас незвичайну істоту, багато в чому схоже з птахами. Його вік - 225 мільйонів років, що на 80 мільйонів древнє віку археоптерикса. Істота назвали протоавісом техаським (Protoavis texensis) - "протоптіцей", і не без підстав. Його об'ємистий череп вміщував досить великий мозок з півкулями і мозочком, якого в позднетріасовое час, коли він жив, не було в інших хребетних. Судячи з будовою черепа, протоавіс володів бінокулярний зір і широко розставленими великими очима, що говорить про його здатність спритно полювати і добре орієнтуватися в навколишньому світі, як це властиво птахам. У скелеті протоавіса взагалі багато схожих з веерохвостимі птахами рис, але пропорції тіла, короткі і потужні кінцівки, положення центра ваги вказують на те, що він не міг літати. І оперення у нього, мабуть, не було. Незважаючи на це, протоавіс більше схожий на справжню птицю, ніж археоптерикс, і на цей момент саме протоавіса можна вважати найбільш близьким предком сучасних птахів. Якщо це так, то їх еволюцію слід вести не від динозаврів, а від більш древніх рептилій, об'єднуються у групу архозавров.

Знахідка протоавіса дозволила знайти відповідь ще на одне питання: чим же все-таки відрізняються птахи від динозаврів ? Оскільки птахи витрачають на політ величезна кількість енергії, рівень обміну речовин у них значно вище, ніж у рептилій.

Детальніше »