Связанный контент
- Ученые раскрывают тайну полёта птиц V
Окаменелость доисторической птицы из рода энантиорнитина показывает перья на задних лапах - свидетельство дополнительной пары крыльев. Предоставлено Xiaoting Zheng et al / Science
Примерно 150 миллионов лет назад птицы начали развиваться. Крылатые существа, которых мы видим в небе сегодня, произошли от группы динозавров, называемых тероподами, в состав которых входили тиранозавры, в течение периода времени в 54 миллиона лет, известного как юрский период. Почему способность летать эволюционировала у некоторых видов - сложный вопрос, но ученые согласны с тем, что крылья появились потому, что они, должно быть, были полезны: они могли бы помочь наземным животным взлететь в воздух или помочь скользящим существам, которые колебались их руки производят укол.
По мере того, как исследователи продолжают исследовать происхождение полета, исследования окаменелостей показали, что у теропод - особенно у целозаровых динозавров, которые очень похожи на современных птиц - были большие перья как на передних, так и на задних конечностях. Однако обширные доказательства этих перьев на ногах не было у самых ранних птиц. Но теперь, новое исследование окаменелостей, о котором сообщалось сегодня в журнале Science, показывает несколько примеров этой четырехкрылой анатомии у самых старых общих предков современных птиц.
У современных птиц есть два типа перьев: опущенные перья, которые покрывают внешнюю часть тела, и пуховые перья, которые растут под ними. Исследователи, изучающие около 120 миллионов лет окаменелостей 11 примитивных птиц из Музея естественной истории Шаньдун Тянью в Китае, обнаружили, что один тип оперения с лопастями, также известный как перистые перья, был аккуратно сохранен в скелетных окаменелостях этих образцов, а также задние конечности каждого существа. После этой находки исследователи должны были летать высоко: перья крыльев птиц, известные как летающие перья, представляют собой длинные жесткие перья размером с пену асимметричной формы, похожие на найденные в окаменелостях. Веерные перья образуют широкие поверхности крыльев птиц - без этих поверхностей птицы не могут оставаться в воздухе.
У некоторых крылатых динозавров существовали перья Pennaceous, которые состоят из многих сплющенных зубцов. Обнаружение их на задних лапах ранних пташек говорит о том, что до того, как птицы использовали два крыла для полета, они могли зависеть от четырех. Однако в течение миллионов лет птицы постепенно теряли перья на этом дополнительном наборе крыльев.
Исследование добавляет к существующим теориям, которые предполагают, что первые птицы полетели с четырьмя крыльями. Изучение ископаемого остатка первобытной птицы из рода Archeopteryx в 2004 году выявило длинные перья на спине и ногах животного, что помогло бы его скольжению. Два года спустя в другом исследовании размером с ворону, жившем около 150 миллионов лет назад, сообщалось, что перья доисторической птицы напоминали перья на крыльях современных птиц.
Один из наиболее полных скелетов, исследованных в сегодняшнем исследование показало, что на кости задних конечностей были перистые перья каждой ноги. Самое длинное перо растянулось почти на два дюйма, что примечательно, учитывая, что ноги, которые они покрывали, были длиной от одного дюйма до двух с половиной дюймов. Фактически, образцы от группы птиц, названной Enantiornithes, которые внешне напоминают современных птиц, показали симметрично спаренные большие перья, сохраненные вдоль их костей задней лапы. Такое расположение перьев присутствует на крыльях современных птиц.
Исследователи предполагают, что второй набор крыльев мог обеспечить дополнительный подъем или создать сопротивление в воздухе. Они также могли бы помочь птицам маневрировать в воздухе.
Если эти задние крылья действительно послужат функциональной цели в бою, они займут важное место в эволюции птиц. Движение птиц характеризуется сочетанием пернатых рук для полета и ног для ходьбы по суше. Это исследование предполагает, что если после этих пернатых задних ног развились ходячие ноги, которые сегодня присутствуют у птиц, то потеря перьев на задних ногах - и, следовательно, дополнительная пара крыльев - отражает период изменений, в течение которого руки стали специализированными для полет и ноги, для передвижения.
Сегодня перья ног менее развиты, чем перья крыльев, обычно они намного меньше и пушистые, и они служат защитой и изоляцией для ног. Эти пушистые кусочки тоже редки - вместо этого ноги покрыты чешуей, которая образуется, только если рост пера запрещен. Исследования современных птиц показывают, как это работает. По мере того, как птенцы развиваются из эмбрионов и вырастают во взрослых, пернатые ноги могут превращаться в чешуйчатые или наоборот, изменяя экспрессию определенных генов.
Согласно последним исследованиям, недавнее открытие о перьях на задних лапах птиц позволяет предположить, что подобные генетические и более постоянные изменения могли произойти на ранних этапах эволюции птиц. Этот сдвиг привел к потере задних крыльев птиц, толкнув существ по эволюционному пути, который позволил бы им летать всего двумя.
