для чего перья динозаврам
Зачем динозаврам перья?
6-06-2013, 10:30 | Наука и техника / Размышления о науке | разместил: VP | комментариев: (0) | просмотров: (1 375)
Динозавры приобрели перья задолго до того, как на сцену вышли первые птицы. Но разве они умели летать?
Один из «неоспоримых» аргументов креационистов, отрицающих эволюцию, гласит: половина крыла бесполезна. Но вместо того чтобы смутить биологов, подобные высказывания демонстрируют лишь печальное непонимание основ теории эволюции. В действительности вопрос о том, зачем перья нелетающим существам, очень важный и интересный.
Самые ранние нитеподобные перья появились у динозавров задолго до возникновения самих птиц и присутствовали у огромного числа видов, которые даже не надеялись когда-нибудь подняться в воздух. Какова же их первоначальная функция? Что побуждало их расти дальше и со временем видоизменяться? 
К сожалению, точного ответа пока нет. Скорее всего, надо учесть целый ряд факторов, причём в разные периоды эволюции одни преобладали над другими, а потом менялись местами. Тем не менее у палеонтологов есть немало соображений по этому поводу, которые довольно хорошо объясняют по крайней мере некоторые типы перьев у некоторых групп динозавров.
Можно начать с очевидного: даже птицам перья нужны не только для полёта. Почти все эти функции принесли бы пользу и динозаврам. Перечислим только самые показательные — те, которые демонстрируют селективное давление на перья, благодаря которому они продолжали развиваться.
Первым делом в голову, конечно же, приходит терморегуляция. Птицы, как правило, поддерживают высокую температуру тела, что невозможно без «изоляционного материала». Насчёт физиологии динозавров много неясного, но по крайней мере некоторые из них имели схожий с птицами обмен веществ. Конечно, некоторым терморегуляция не требовалась вовсе (вспомните таких пушистых существ, как утконос или моль), но перья могли пригодиться для обогрева яиц или новорожденных детёнышей, а мы знаем, что многие динозавры были прекрасными родителями и даже вили гнёзда. Аналогичным образом перья могли давать прохладу (и снова яйца и молодняк первыми говорили за это спасибо), причём не только благодаря тени, но и тому, что в опахало поступала кровь, отдававшая тепло в окружающую среду.
Второй большой вопрос связан с расцветкой и узором. Чешуйки могут быть лишь определённого размера, а их окраска, по-видимому, ограничена. Перья, напротив, способны достигать огромных размеров даже у маленьких животных, а разнообразие расцветок и узоров, кажется, превосходит возможности чешуек. И разумеется, фантастические конструкции и формы, которые к тому же можно в нужный момент развернуть и свернуть, их лёгкость — всё это более функционально, чем костлявые гребни или продолговатые чешуйки.
Например, можно менять цвет соответственно времени года: зимой это камуфляж, летом — средство привлечь полового партнёра (менять таким же образом цвет кожи намного труднее). Более того, можно сменить сам тип оперения: сбросить большие демонстративные перья, когда они не нужны, или нарастить маленькие с острыми краями, чтобы подчеркнуть очертания тела. 
Известен по крайней мере один динозавр, который использовал перья для защиты. Остья перьев делают их обладателя неудобной добычей и даже мешают некоторым паразитам (но радуют других — особенно блох).
Некоторые птицы пользуются перьями в весьма странных целях — может, это пережиток времён динозавров? У одних птиц есть перья, похожие на щетинки, которые выступают в роли ресничек, очищающих глаза от пыли и т. п., а у других перья используются как сенсорный аппарат наподобие усов у млекопитающих. Водоплавающие птицы держатся на плаву благодаря воздуху в перьях, и хотя большинству динозавров плавание едва ли было доступно, по крайней мере некоторые из них проводили значительную часть жизни в воде или около неё. Наконец, отдельные пустынные птицы мочат перья в воде, чтобы охладить кладку или напоить птенцов.
Перья выгодны и тем, кто ещё не летает, но уже быстро двигается. Длинные перья на передних конечностях помогали поддерживать равновесие во время бега или лазания, а тот, кто видел бегущего страуса, знает, что он хлопает крыльями, чтобы вписаться в поворот. Перья позволяют не только летать, но и парить или хотя бы контролируемо падать, ведь они существенно увеличивают площадь поверхности, почти не повышая массу тела. Наконец, есть гипотеза о том, что нептичьи динозавры взбегали вверх по деревьям с расправленными крыльями. По крайней мере некоторые птицы это практикуют, особенно птенцы, у которых крылья ещё не выросли.
Всё без исключения из вышеперечисленного могло принести пользу нептичьим динозаврам. Даже небольшое количество самых маленьких пёрышек позволяло телу сохранять своё тепло или становилось новым элементом цветного узора, на который могли положить глаз половые партнёры. Эти крошечные преимущества постепенно накапливались, пока перья увеличивались в размерах, приобретали разнообразные формы, становились сложнее и покрывали тело животного ещё больше. Половинка крыла невероятно полезна во многих отношениях, хотя полетать с нею не получится.
Аргумент креационистов основан на неверном допущении, что перья возникли только ради полёта и могут пригодиться только для полёта. Это не так, и нет причин считать, что раньше было по-другому. Наоборот, функция перьев менялась в ответ на появление новых изобретений эволюции (того же опахала) и селективное давление, и чудесным образом мы можем даже наблюдать некоторые свидетельства этого в самих перьях. Например, увеличение размеров пера приводит к изменению формы сустава, дабы длинные перья можно было сложить. Такими перьями можно было прикрыть яйца в гнезде.
100 млн лет назад перья вовсе не были отличительной чертой птиц.
Для чего перья динозаврам
Один из «неоспоримых» аргументов креационистов, отрицающих эволюцию, гласит: половина крыла бесполезна. Но вместо того чтобы смутить биологов, подобные высказывания демонстрируют лишь печальное непонимание основ теории эволюции. В действительности вопрос о том, зачем перья нелетающим существам, очень важный и интересный.
Краснохвостый туканет из Южной Америки (фото Rodrigo Buendia / AFP / Getty Images). Самые ранние нитеподобные перья появились у динозавров задолго до возникновения самих птиц и присутствовали у огромного числа видов, которые даже не надеялись когда-нибудь подняться в воздух. Какова же их первоначальная функция? Что побуждало их расти дальше и со временем видоизменяться?
К сожалению, точного ответа пока нет. Скорее всего, надо учесть целый ряд факторов, причём в разные периоды эволюции одни преобладали над другими, а потом менялись местами. Тем не менее у палеонтологов есть немало соображений по этому поводу, которые довольно хорошо объясняют по крайней мере некоторые типы перьев у некоторых групп динозавров.
Можно начать с очевидного: даже птицам перья нужны не только для полёта. Почти все эти функции принесли бы пользу и динозаврам. Перечислим только самые показательные — те, которые демонстрируют селективное давление на перья, благодаря которому они продолжали развиваться.
Первым делом в голову, конечно же, приходит терморегуляция. Птицы, как правило, поддерживают высокую температуру тела, что невозможно без «изоляционного материала». Насчёт физиологии динозавров много неясного, но по крайней мере некоторые из них имели схожий с птицами обмен веществ. Конечно, некоторым терморегуляция не требовалась вовсе (вспомните таких пушистых существ, как утконос или моль), но перья могли пригодиться для обогрева яиц или новорожденных детёнышей, а мы знаем, что многие динозавры были прекрасными родителями и даже вили гнёзда. Аналогичным образом перья могли давать прохладу (и снова яйца и молодняк первыми говорили за это спасибо), причём не только благодаря тени, но и тому, что в опахало поступала кровь, отдававшая тепло в окружающую среду.
«Ресницы» птицы-носорога. В действительности это короткие перья, напоминающие щетину. (Фото Archosaurus Musings.) Второй большой вопрос связан с расцветкой и узором. Чешуйки могут быть лишь определённого размера, а их окраска, по-видимому, ограничена. Перья, напротив, способны достигать огромных размеров даже у маленьких животных, а разнообразие расцветок и узоров, кажется, превосходит возможности чешуек. И разумеется, фантастические конструкции и формы, которые к тому же можно в нужный момент развернуть и свернуть, их лёгкость — всё это более функционально, чем костлявые гребни или продолговатые чешуйки.
Например, можно менять цвет соответственно времени года: зимой это камуфляж, летом — средство привлечь полового партнёра (менять таким же образом цвет кожи намного труднее). Более того, можно сменить сам тип оперения: сбросить большие демонстративные перья, когда они не нужны, или нарастить маленькие с острыми краями, чтобы подчеркнуть очертания тела.
Известен по крайней мере один динозавр, который использовал перья для защиты. Остья перьев делают их обладателя неудобной добычей и даже мешают некоторым паразитам (но радуют других — особенно блох).
Некоторые птицы пользуются перьями в весьма странных целях — может, это пережиток времён динозавров? У одних птиц есть перья, похожие на щетинки, которые выступают в роли ресничек, очищающих глаза от пыли и т. п., а у других перья используются как сенсорный аппарат наподобие усов у млекопитающих. Водоплавающие птицы держатся на плаву благодаря воздуху в перьях, и хотя большинству динозавров плавание едва ли было доступно, по крайней мере некоторые из них проводили значительную часть жизни в воде или около неё. Наконец, отдельные пустынные птицы мочат перья в воде, чтобы охладить кладку или напоить птенцов.
Перья выгодны и тем, кто ещё не летает, но уже быстро двигается. Длинные перья на передних конечностях помогали поддерживать равновесие во время бега или лазания, а тот, кто видел бегущего страуса, знает, что он хлопает крыльями, чтобы вписаться в поворот. Перья позволяют не только летать, но и парить или хотя бы контролируемо падать, ведь они существенно увеличивают площадь поверхности, почти не повышая массу тела. Наконец, есть гипотеза о том, что нептичьи динозавры взбегали вверх по деревьям с расправленными крыльями. По крайней мере некоторые птицы это практикуют, особенно птенцы, у которых крылья ещё не выросли.
Всё без исключения из вышеперечисленного могло принести пользу нептичьим динозаврам. Даже небольшое количество самых маленьких пёрышек позволяло телу сохранять своё тепло или становилось новым элементом цветного узора, на который могли положить глаз половые партнёры. Эти крошечные преимущества постепенно накапливались, пока перья увеличивались в размерах, приобретали разнообразные формы, становились сложнее и покрывали тело животного ещё больше. Половинка крыла невероятно полезна во многих отношениях, хотя полетать с нею не получится.
Аргумент креационистов основан на неверном допущении, что перья возникли только ради полёта и могут пригодиться только для полёта. Это не так, и нет причин считать, что раньше было по-другому. Наоборот, функция перьев менялась в ответ на появление новых изобретений эволюции (того же опахала) и селективное давление, и чудесным образом мы можем даже наблюдать некоторые свидетельства этого в самих перьях. Например, увеличение размеров пера приводит к изменению формы сустава, дабы длинные перья можно было сложить. Такими перьями можно было прикрыть яйца в гнезде.
100 млн лет назад перья вовсе не были отличительной чертой птиц.
Почему никто не верит, что динозавры были покрыты перьями
Автор фото, BBC World Service
Динозавры вошли в массовую культуру в виде страшных чешуйчатых ящеров, и с этим трудно что-либо поделать
Ученые уже давно поняли, что ужасные чешуйчатые ящеры или динозавры на самом деле были больше похожи на птиц. Однако это представление пока не до конца утвердилось в головах большинства людей.
Автор фото, BBC World Service
Велосираптор, который обитал в Монголии 70 млн лет назад, видимо, охотился на ранних птиц
Постепенно эти гигантские ящеры овладевали воображением людей. Их ископаемые останки служили напоминанием об исчезнувшем мире, который был совершенно не похож на нынешний.
Автор фото, BBC World Service
Ричард Оуэн провел заседание Британской ассоциации содействия науке внутри фигуры игуанодона
Оуэн призвал на помощь известного скульптора Бенджамина Уотерхауса Хокинса, вместе с которым создал в парке Хрустального дворца на юге Лондона первый «Парк юрского периода», который существует до сих пор. Фигуры динозавров в натуральную величину были представлены в условиях их природного обитания. Оуэн прославился тем, что провел заседание Британской ассоциации содействия науке внутри фигуры игуанодона.
Но уже в те дни по поводу этих гигантских созданий велись ожесточенные научные споры. Никто не знал, как передвигался игуанодон. Опирался ли он, подобно слону, на все четыре конечности, или же волочил брюхо по земле подобно крокодилу? Скульпторы изготовили оба варианта такого ящера.
Оба оказались ошибочными. Мы знаем сегодня, что игуанодон опирался на две мощные задние ноги, и что его передние конечности были меньше и слабее. Он должен был бегать на двух ногах.
Ученые часто находили вместе с костями игуанодонов странные образования, напоминающие рога. Считалось, что они украшали носы ящеров подобно рогам носорога. Однако впоследствии было доказано, что эти острые наросты росли на конечностях ящеров и использовались при поединках с соперниками.
Пернатые динозавры
Пернатые динозавры
Учёными-палеонтологами доказано, что целый ряд групп динозавров имел покров из перьев. Это предположение было выдвинуто специалистами достаточно давно: они ранее лишь предполагали, что некоторые динозавры-хищники были покрыты частично или даже полностью перьями, но бесспорные доказательства этого факта появились только в самом конце двадцатого века. Это случилось, когда в Китае в провинции Ляонин группа исследователей обнаружила ископаемые останки группы мелких хищных динозавров. У почти всех найденных окаменелостей были перьевые отпечатки. Сейчас научные данные железно подтвердили наличие перьев у плотоядных динозавров. Найдено восемь семейств хищных ящеров с перьями, и все они относятся к тераподам.
Считается, что перья служили представителям динофауны для теплоизоляции, то есть или для согревания тела животного или же, наоборот, для защиты от перегревания. Далее, в процессе эволюции на определённых участках тела динозавров (голова, передние конечности, хвост) росли перья, несущие чисто демонстрационную функцию. Они были предназначены либо для привлечения самок, либо для распознавания вида среди сородичей. А ещё позже древесные ящеры использовали перья для планирования по воздуху.
Перьевой покров у различных групп динозавров, естественно, сильно отличался. Некоторые виды древних ящеров имели перья, похожие на птичьи, то есть внутри пера находился твёрдый центровой стержень от которого отрастали более мягкие бородки. Обычно эти длинные перья локализовались на хвосте или на передних конечностях. Также были группы динозавров, покрытые волосяным мелким пухом, похожим на шерсть современных млекопитающих животных. Но самый интересный покров имели динозавры семейств Троодонтов и Дромеозавров. Их оперение было смешанным, так как состояло из покровных и контурных перьев, а также включало участки с пуховым покрытием.
А вот Дромеозавры использовали перья для планирования в воздухе, так как жили на деревьях, и наличие контурных перьев обеспечивало им удачное парение между деревьями. Микрораптор — самый известный среди древесных парящих динозавров. Он проживал 125 млн. лет назад в лесах Китая. У микрораптора были перья не только на хвосте и передних конечностях, но и задние конечности были оперены. Это оперение делало микрораптора четырёхкрылым. Следует отметить, что длинные контурные перья микрорапторов были оснащены ассиметричными бородками во всех местах локализации.
Доказано, что в основном перья имелись у динозавров, не выраставших более одного метра. Но есть и исключения из правил. Например, на Земле жил плотоядный динозавр Yutyranus huali, который вырастал в длину до 9 метров, был в родстве с Тираннозавром и имел весьма достойное оперение. Палеонтологи нашли оперение у динозавра Скирумимуса Sciurumimus albersdoerferi (семейство Мегалозавров), но, правда, найденные останки с отпечатками перьев принадлежали детёнышу. Чуть позже появилась теория, что особи этого семейства имели оперение только в детском возрасте, а взрослые животные теряли перьевой покров.
А пернатый динозавр любой вид динозавр обладание перья. Хотя сюда входят все виды птицы, недавние данные подтверждают гипотезу о том, что многие, если не все виды динозавров, не являющиеся птицами, также обладали перьями той или иной формы. Было высказано предположение, что перья изначально развились для целей теплоизоляция, как и остается их целью в пуховые перья птенцов птиц сегодня, до их возможной модификации у птиц в структуры, поддерживающие полет.
Поскольку научные исследования динозавров начались в начале 1800-х годов, считалось, что они тесно связаны с современными рептилии, Такие как ящерицы. Само слово «динозавр», придуманное в 1842 году палеонтологом. Ричард Оуэн, происходит из Греческий для «грозной ящерицы». Эта точка зрения начала меняться во время так называемого ренессанс динозавров в научных исследованиях в конце 1960-х, а к середине 1990-х появились значительные доказательства того, что динозавры были гораздо более тесно связаны с птицы, которые произошли непосредственно от теропод группа динозавры [1] и сами являются подгруппой динозавров.
Знания о происхождении перьев появились в результате открытия новых окаменелостей в течение 2000-х и 2010-х годов, а также благодаря технологиям, которые позволили ученым более внимательно изучить окаменелости. Среди нептичьи динозавры, перья или похожий на перо покров были обнаружены в десятках роды через прямые и косвенные ископаемые свидетельства. [2] Хотя подавляющее большинство открытий перьев было сделано в целурозавровые тероподыперьевидные покровы также были обнаружены как минимум в трех орнитисхианы, предполагая, что перья могли присутствовать на последнем общем предке Орнитосцелида, а динозавр группа, включающая как тероподы и орнитисхианы. [3] Возможно, что перья впервые появились у еще более ранних архозавров, в свете открытия очень похожих на перья пикнофибры в птерозавры. [4] Крокодилы также обладают бета-кератин аналогично тем из птицы, что предполагает, что они произошли от общих предковых генов. [5]
Содержание
История исследования
Вскоре после публикации 1859 г. Чарльз Дарвинс О происхождении видов, Британский биолог Томас Генри Хаксли предположил, что птицы были потомками динозавров. Он сравнил скелетную структуру Компсогнат, маленький теропод динозавр, и первый птица’ Литографический археоптерикс (оба были найдены в Верхняя юра Баварский известняк из Solnhofen). Он показал, что, кроме его рук и перьев, Археоптерикс был очень похож на Компсогнат. Таким образом Археоптерикс представляет переходное ископаемое. В 1868 г. он опубликовал О животных, которые занимают промежуточное положение между птицами и рептилиями, делая дело. [6] [7] Первая реставрация пернатого динозавра была Томаса Генри Хаксли изображение в 1876 г. пернатого Компсогнат чтобы сопровождать лекцию об эволюции птиц, которую он прочитал в Нью-Йорке, в которой он предположил, что вышеупомянутый динозавр мог обладать перьями. [8] Ведущий динозавр знаток времени, Ричард Оуэн, не согласен, утверждая Археоптерикс как первая птица вне линии динозавров. В течение следующего столетия утверждают, что птицы были динозавр потомков исчезли, появились более популярные гипотезы происхождения птиц, в том числе:крокодиломорф’ и ‘Текодонт’предки, а не динозавры или другие архозавры.
‘Возрождение динозавров’
В 1969 г. Джон Остром описанный Deinonychus antirrhopus, а теропод который он обнаружил в Монтане в 1964 году, и чье скелетное сходство с птицами казалось безошибочным. Остром стал одним из ведущих сторонников теории, согласно которой птицы являются прямыми потомками динозавров. Дальнейшие сравнения скелетов птиц и динозавров, а также кладистический анализ усиленный аргумент для ссылки, особенно для ветви теропод, называемой манирапторы. Скелетные сходства включают шея, то лобок, то запястья (полулунный запястный), ‘руки’ и грудной пояс, то лопатка, то ключица и Грудина. В целом, птицы и динозавры-тероподы обладают более чем сотней различных анатомических особенностей. [ нужна цитата ] Другие исследователи обратили внимание на эти общие черты и другие аспекты биологии динозавров и начали предполагать, что по крайней мере некоторые динозавры-теропод были пернатыми.
В то же время, палеохудожники начали создавать современные реставрации высокоактивных динозавров. В 1969 г. Роберт Т. Баккер привлек бег Дейноних. Его ученик Грегори С. Пол изображен нептичий манирапторан динозавры с перьями и прародителями, начиная с конца 1970-х годов. В 1975 г. Элеонора Киш начал рисовать точные изображения динозавров, ее Гипакрозавр быть первым показанным с его камуфляж. [9]
До открытия окаменелостей пернатых динозавров доказательства были ограничены исследованиями Хаксли и Острома. сравнительная анатомия. Некоторые основные орнитологи, включая Смитсоновский институт куратор Сторрс Л. Олсон, оспорили ссылки, в частности, сославшись на отсутствие окаменелостей пернатых динозавров. [ нужна цитата ] Однако к 1990-м годам большинство палеонтологов считали птиц выжившими динозаврами и относили их к « нептичьим динозаврам » (все вымершие), чтобы отличить их от птиц (Avialae).
Открытия окаменелостей
Самыми важными открытиями в Ляонине стали окаменелости пернатых динозавров с постоянным потоком новых находок, дополняющих картину связи между динозаврами и птицами и дополняющих теории эволюционного развития перьев и полета. Тернер и другие. (2007) сообщили о перьях на локтевой кости Велоцираптор монгольский, и они сильно коррелируют с крупными и хорошо развитыми вторичными перьями. [15]
Поведенческие доказательства в виде овирапторозавр на своем гнезде показал еще одну связь с птицами. Его предплечья были сложены, как у птицы. [16] Хотя нет перья были сохранены, вероятно, они присутствовали для изоляции яиц и молоди. [17]
Однако не все китайские открытия окаменелостей оказались достоверными. В 1999 году предполагаемая окаменелость предположительно пернатого динозавра по имени Археораптор liaoningensis, нашел в Провинция Ляонин, Северо-Восточный Китай, оказался подделкой. Сравнивая фотографию экземпляра с другой находкой, китайский палеонтолог Сюй Син пришли к выводу, что он состоит из двух частей разных ископаемых животных. Его требование сделано Национальная география просмотрите свои исследования, и они тоже пришли к такому же выводу. [18] Нижняя часть «Археораптор«композит произошел от законного пернатого дромеозаврида, теперь известного как Микрораптор, а верхняя часть от ранее известной примитивной птицы по имени Янорнис.
В 2016 году было объявлено об открытии хвоста пернатого динозавра, сохранившегося в янтаре, возраст которого оценивается в 99 миллионов лет. Лида Син, исследователь из Китайский университет наук о Земле в Пекин, нашел образец на янтарном рынке в Мьянма. Это первое окончательное открытие материала динозавров в Янтарь. [25] [26] [27] [28]
Текущие знания
Сохранились нептичьи виды динозавров со следами перьев
Сейчас известно, что у нескольких динозавров, не являющихся птицами, были перья. Прямые доказательства наличия перьев существуют у нескольких видов.. Во всех примерах описанные доказательства состоят из отпечатков перьев, за исключением тех родов, которые, как предполагается, имели перья на основании скелетных или химических доказательств, таких как наличие гусиных шишек (точки привязки перьев крыльев на передних конечностях) или пигостиль (сросшиеся позвонки на конце хвоста, которые часто поддерживают большие перья). [29]
Примитивные типы перьев
Покровные структуры, из которых выросли перья птиц, видны на спинных шипах рептилий и рыб. Подобный этап их эволюции со сложной оболочкой птиц и млекопитающих можно наблюдать у живых рептилий, таких как игуаны и Гоноцефал агамиды. Считается, что перьевые структуры произошли от простых полых нитей через несколько стадий возрастающей сложности, заканчивая большими, глубоко укоренившимися перьями с прочными перьями (рахис), зазубрины и бородки, которые птицы показывают сегодня. [30]
Согласно модели, предложенной Prum (1999), на стадии I фолликул образует цилиндрическое эпидермальное углубление вокруг основания перьевого сосочка. Первое перо появилось, когда недифференцированный трубчатый воротник фолликула развился из старых кератиноцитов, выталкиваемых наружу. На стадии II внутренний, базилярный слой воротничка фолликула дифференцировался на продольные гребешки с неразветвленными кератиновыми волокнами, а тонкий периферический слой воротника стал листопадным влагалищем, образовав пучок неразветвленных зубцов с базальным аиром. Стадия III состоит из двух нововведений в развитии, IIIa и IIIb, каждая из которых могла произойти первой. Стадия IIIa включает в себя спиральное смещение зубчатых гребней, возникающих внутри воротника. Зубчатые гребни на передней средней линии фолликула сливаются вместе, образуя рахис. Далее следует создание заднего локуса заусениц, что дает неопределенное количество зазубрин. В результате получилось перо с симметричной, в первую очередь разветвленной структурой с рахисом и неразветвленными зазубринами. На стадии IIIb бородки, спаренные внутри периферийных бородковых пластин гребешков, образуют разветвленные бородки с ветвями и бородками. В результате получается перо с пучком разветвленных зубцов без рахиса. На стадии IV дифференцированные дистальные и проксимальные бородки образуют замкнутую пластинчатую лопатку (a контурное перо). Закрытая лопасть образуется, когда гребешки на дистальных бородках образуют крючковатую форму для прикрепления к более простым проксимальным бородкам соседней бородки. Нововведения в развитии стадии V привели к дополнительному структурному разнообразию в замкнутом перистом перо. Здесь несимметричные маховые перья, двулепестковые перистый перья [ требуется разъяснение ] филоплюмы, [ требуется разъяснение ] порошок вниз, [ требуется разъяснение ] и щетина [ требуется разъяснение ] эволюционировал. [31]
Некоторые данные также свидетельствуют о том, что более производные типы перьев могли служить целям изоляции. Например, исследование Овираптор перья на крыльях и положение гнезд позволяют предположить, что удлиненные перья на крыльях, очевидно, могли служить для заполнения промежутков между изоляционной камерой тела насиженных особей и внешней средой. Эта «стена» из перьев крыльев могла защитить яйца от перепадов температур. [35]
Появляется все больше доказательств, подтверждающих гипотезу демонстрации, которая утверждает, что ранние перья были окрашены и повысили репродуктивный успех. [36] [37] Окраска могла обеспечить первоначальную адаптацию перьев, подразумевая, что все последующие функции перьев, такие как терморегуляция и полет, были кооптированный. [36] Эта гипотеза была подтверждена открытием пигментированных перьев у многих видов. [38] [39] [40] [41] Гипотезу о демонстрации поддерживает тот факт, что ископаемые перья наблюдались в кладе наземных травоядных динозавров, поэтому маловероятно, что перья использовались как хищные орудия или средство полета. [42] Кроме того, у некоторых экземпляров перья радужные. [43] Пигментированные и переливающиеся перья, возможно, обеспечивали большую привлекательность для самок, обеспечивая более высокий репродуктивный успех по сравнению с неокрашенными перьями. [44] Текущие исследования показывают, что вполне вероятно, что у теропод была острота зрения, необходимая для того, чтобы видеть изображения. В исследовании Стивенса (2006) бинокулярное поле зрения для Велоцираптор по оценкам, от 55 до 60 градусов, что примерно соответствует температуре современных сов. Острота зрения для Тиранозавр было предсказано, что оно будет примерно от человеческого до 13 раз больше, чем у людей. [45] Однако, поскольку оба Велоцираптор и Тиранозавр имеют довольно обширные эволюционные отношения с более базальными тероподами, неясно, какая часть этих данных по остроте зрения может быть экстраполирована. [ нужна цитата ]
Идея о том, что предшественники перьев появились до того, как они были использованы для изоляции, уже высказана в Gould and Vrba, 1982. [46] Первоначальная польза могла быть метаболической. Перья в основном состоят из кератинового белкового комплекса, который имеет дисульфидные связи между аминокислотами, которые придают ему стабильность и эластичность. Метаболизм аминокислот, содержащих серу, может быть токсичным; однако, если серные аминокислоты не катаболизируются в конечных продуктах мочевины или мочевой кислоты, а вместо этого используются для синтеза кератина, высвобождение сероводорода значительно снижается или предотвращается. Для организма, метаболизм которого происходит при высоких внутренних температурах 40 ° C или выше, может быть чрезвычайно важно предотвратить избыточное производство сероводорода. Эта гипотеза может быть совместима с необходимостью высокой скорости метаболизма тероподных динозавров. [47] [48]
Точно неизвестно, в какой момент архозавр филогения самые ранние простые «праотцы» возникали либо один раз, либо независимо несколько раз. Нитчатые структуры явно присутствуют в птерозавры, [49] и длинные, полые иглы были зарегистрированы в образцах орнитисхий динозавры Пситтакозавр и Тяньюлонг. [50] [51] В 2009 году Xu et al. отметил, что полые, неразветвленные, жесткие покровные структуры, обнаруженные на образце Бейпиаозавр были поразительно похожи на покровные структуры Пситтакозавр и птерозавры. Они предположили, что все эти структуры могли быть унаследованы от общего предка намного раньше в эволюции архозавры, возможно, в орнитодир из Среднего Триасовый или раньше. [52] Совсем недавно находки в России базальных неорнитишиан Кулиндадромей сообщают, что, хотя голень и хвост казались покрытыми чешуей, «различные покровные структуры были обнаружены, непосредственно связанные с элементами скелета, что подтверждает гипотезу о том, что простые нитевидные перья, а также сложные перьевидные структуры, сопоставимые с таковыми у теропод, были широко распространены среди людей. вся клады динозавров «. [53]
Отображаемые перья также известны от динозавров, которые являются очень примитивными представителями рода птиц, или Avialae. Самый примитивный пример: Эпидексиптерикс, у которого был короткий хвост с очень длинными лентообразными перьями. Как ни странно, окаменелость не сохраняет перья крыльев, что позволяет предположить, что Эпидексиптерикс был либо вторично нелетающим, либо этот показ перьев развился раньше летных перьев в птичьей линии. [54] Плюшевые перья встречаются почти во всех линиях Тероподы распространены в северном полушарии, а перистые перья засвидетельствованы так далеко вниз по дереву, как Орнитомимозаврия. Дело в том, что только взрослый Орнитомим имели похожие на крылья структуры, что говорит о том, что перья из меловых перьев эволюционировали для спаривания. [55]
Филогения и вывод перьев у других динозавров
Ископаемые отпечатки перьев крайне редки, и для их формирования требуются исключительные условия хранения. Таким образом, только несколько нептичьих пернатых динозавров роды были идентифицированы. Было обнаружено, что все ископаемые образцы пера демонстрируют определенное сходство. Из-за этого сходства и благодаря исследованиям развития многие ученые считают, что перья у динозавров эволюционировали только один раз. [ нужна цитата ] Затем перья передавались бы всем более поздним, более производным видам, если бы некоторые линии не потеряли перья вторично. Если динозавр попадает в точку эволюционного древа в пределах известных перьевых родословных, значит, у его предков были перья, и вполне возможно, что они тоже были. [ нужна цитата ] Эта техника, называемая филогенетический брекетинг, также можно использовать для определения типа перьев, которые могли иметь вид, поскольку история развития перьев в настоящее время достаточно хорошо известна. У всех видов пернатых были нитевидные или перистые (пуховые) перья, при этом перья с мелкими перьями встречаются у более похожих на птиц групп. Следующее кладограмма адаптировано из Godefroit и другие., 2013. [56]
Филогенетический брекетинг также может использоваться для доказательства отсутствия пернатых покровов путем вывода. Например, наличие чешуйчатых покровов в определенной кладе будет сильным показателем того, что члены этой клады будут иметь одинаковые покровы, поскольку независимая эволюция перьев несколько раз маловероятна, независимо от того, присутствуют ли ископаемые свидетельства для всех родов в кладе.
Серый обозначает кладу, о которой на момент написания не было известно ни одного экземпляра с перьями, некоторые из которых имеют ископаемые остатки чешуи. Присутствие или отсутствие пернатых экземпляров в данной кладе не подтверждает, что все члены в кладе имеют указанные покровы, если только не подтверждено репрезентативными ископаемыми свидетельствами членов этой клады.