Исследовательский проект «Родственники динозавров, живущие рядом с нами»
ДОНЕЦКАЯ НАРОДНАЯ РЕСПУБЛИКА
УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ АДМИНИСТРАЦИИ ГОРОДА ДОНЕЦКА
МУНИЦИПАЛЬНОЕ ДОШКОЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«ЯСЛИ-САД КОМБИНИРОВАННОГО ТИПА № 165 ГОРОДА ДОНЕЦКА»
Республиканский конкурс исследовательских работ
и творческих проектов детей «Мои первые шаги в науку»
Номинация «Окружающий мир глазами детей»
Исследовательский проект
«Родственники динозавров, живущие рядом с нами»
Сведения об авторе: Федосеев Арсений Евгеньевич,
МДОУ «Ясли-сад №165 г.
Донецка»,
подготовительная группа
Сведения о руководителе проекта:
Марченко Юлия Анатольевна,
воспитатель МДОУ «Ясли-сад №165 г. Донецка»
Донецк 2019
Исследовательский проект
«Родственники динозавров, живущие рядом с нами»
1. Введение
… Уж много миллионов лет на свете динозавров
нет,
На всей большой планете! Никто не знает – почему?
Наверное, не потому, что их пугали дети!
Но может так, на всякий случай,
Родителей не будем мучить – теряться, драться, удирать…
А будем их оберегать?
Монт А.
Мы, люди, живем на такой замечательной планете
под названием Земля.
Я, Федосеев Арсений, попросил
маму и папу помочь мне изучить историю возникновения динозавров и попытаться
найти среди ныне живущих животных родственников динозавров. Летом я наблюдал
за юркими прыткими ящерицами, и мне очень захотелось продолжить наблюдать за
подобными животными в домашних условиях. Но ящерицу мы не захотели забирать
из живой природы. Папа предложил в зоомагазине купить живого «дракончика»
— обыкновенного тритона, который так похож на ящерицу. Мы решили
узнать, является ли это животное представителем динозавров и есть ли ещё на
Земле животные – потомки или, как говорят, родственники динозавров.
Тема моего исследования «Родственники динозавров, живущие в наше время».
Цель исследования: обобщить и пополнить знания по теме «Динозавры»; уточнить знания о потомках динозавров при проведении исследовательской деятельности.
Задачи проекта:
— изучить теоретический материал по теме «Динозавры»;
— провести сравнительный анализ между представителями амфибий (обыкновенный тритон) и рептилий (прыткая ящерица), выявить наиболее общие черты и особенности строения тела с динозаврами;
— выяснить, какие животные, живущие в наше время, могут считаться «родственниками» динозавров.
Объект исследования: обыкновенный тритон и прыткая ящерица.
Гипотеза: современные животные, такие как тритон и прыткая ящерица могут являться родственниками динозавров.
2. Основная часть.
2.1.Теоретическая часть
Для
того чтобы узнать, как и когда появились динозавры, в первую очередь, мы с родителями
нашли информацию о динозаврах в книгах.
Мы просмотрели детскую энциклопедию «Динозавры»,
«Хочу все знать», изучили другие детские энциклопедии. В детском саду
поддержали мой интерес, так возник проект «Родственники динозавров,
живущие в наше время». Изучив разнообразную информацию, мы узнали, что динозавры – это древние доисторические пресмыкающиеся (рептилии), которые принадлежат к
подклассу архозавров. Термин «динозавр» пришёл к нам из греческого языка.
Первая часть слова, «deinos», переводится как «ужасный», «могучий» или
«невиданный». Вторая, «sauros», значит «ящер». Исследователи то и дело находят
очередные останки доисторических рептилий, и наши знания о них постепенно
пополняются.
Ученые палеонтологи много спорят о том, какими
были динозавры, это связано с тем, что никто не видел динозавров, а представление
об их строении, внешнем виде, особенностях поведения делаются на
основании находок их окаменелых скелетов и следов их жизнедеятельности. К
сожалению, динозавры вымерли очень много лет назад.
Почему
они вымерли? До сих пор нет точного ответа на этот вопрос. Одни учёные считают,
что на Земле сильно похолодало. Другие специалисты считают, что из космоса
упали твёрдые объекты, подняв клубы песка и пыли, что привело к солнечному
затмению и смене климата. Третьи доказывают, что динозавры отравились
растениями.
Динозавры были самыми удивительными животным из всех когда – либо живших на земле. Первые динозавры были хищниками. Растительноядные появились позднее, воспользовавшись буйством окружающей растительности. Одни были размером с цыпленка, другие величиной с современный лайнер. Подобно нынешним рептилиям, гладкая кожа динозавров была покрыта чешуей, размножались они путем откладывания яиц, а яйца имели твердую скорлупу.
Из энциклопедии «Большая
иллюстрированная энциклопедия динозавров» мы узнали, что
особенный расцвет динозавров пришелся на юрский период,
который начался более 20 миллионов лет назад. Именно в юрском периоде исчезли
огромные амфибии, зато в болотах заквакали лягушки.
Моря бороздили морские
рептилии-ихтиозавры и плезиозавры. В небе на расправленных крыльях парили
летающие ящеры, такие как птерозавр. Стрекозы и рыбы были его добычей. В это
время на Земле обитало уже немало маленьких юрких зверков, похожих на нынешних
землероек. Но «главными» животными на суше в юрский период стали динозавры. Они
встречались повсюду, среди них были:
Ø Травоядные: брахиозавр, стегозавр, апатозавр;
Ø Хищники: тираннозавр, цератозавр, аллозавр.
Останки динозавров обнаружены на всех континентах Земли. До недавнего времени считалось, что в Антарктиде динозавров не было. За последние несколько лет на скалистых побережьях этого ледяного континента нашли ископаемые останки панцирного динозавра и некрупного растительноядного динозавра.
Я и мой папа сделали предположение (выдвинули гипотезу)
– если динозавров было так много, и они были так разнообразны, то должны
были остаться не только окаменелости, но и их потомки – представители
динозавров в наше время.
По нашему мнению наш питомец тритон — родственник
динозавров. Со своими товарищами в детском саду я решил провести
исследование и ответить на все возникшие вопросы.
2.2. Практическая часть.
1) Исследовательская деятельность. «Сравниваем возможных родственников динозавров — тритона и прыткую ящерицу».
Ознакомившись с внешним видом множества динозавров, отметив их разнообразие, я был удивлен, когда увидел принесенного из зоомагазина странного «зверька» — тритона. Это же настоящий динозаврик! И как он похож на ящерицу! Может они родственники?
Что бы это выяснить, мы решили хорошо
изучить особенности нашего нового питомца. Мы с папой оборудовали
настоящий аквотеррариум – аквариум с наличием суши (см. Приложение №1).
Нового обитателя живого уголка – самочку обыкновенного тритона мы назвали
Гретой, и стали изучать литературу о тритонах, быть может, это самые
близкие родственники вымерших динозавров.
Обыкновенный тритон – довольно симпатичное животное, которое наделено уникальной способность жить как в воде, так и на суше – это представитель хвостатых земноводных, которых называют еще амфибиями. У них есть жабры и легкие, что позволяет чувствовать себя комфортно на суше и в воде.
Тритоны, в том числе и обыкновенные, получили свое название в честь бога Тритона, который мог находиться и на суше и в воде. Это божество обычно изображают верхом на дельфине, слегка погруженным в морские волны.
Амфибии хладнокровные животные, нагреваясь и остывая, в соответствии с
температурой окружающей среды. Поэтому мы очень следим за нашим аквотеррариумом
– вода должна быть чистой и с постоянной температурой, для этого у нас есть
специальная лампа и фильтр для воды. Максимальное температурное значение для
водного пространства, которое тритон домашний сможет переносить, составляет
22°С. Поскольку тритоны являются хищными амфибиями, они отдают предпочтение
живому корму, состоящему из личинок и рыбок небольшого размера.
Прыткая ящерица. Ящерицы – обитатели наших степей и приусадебных участков, не раз были мною рассмотрены в летнее время. Действительно, глядя на ящерицу можно увидеть много общего с тритоном. Ящерица, как и тритон похожа на маленького динозаврика.
Ящерица названа прыткой, благодаря своей способности
резко изменять направление движения, чтобы запутать преследователя. Ящерица –
ловкая охотница, которая способна поймать муху в прыжке, очень быстро бегает,
ловко лазает по деревьям. Мы с папой очень заинтересовались сравнением
этого животного с динозавром.
Из литературы мы узнали много интересного про
особенности жизни ящериц.
Изучение внешнего вида, условий жизни и особенности поведения позволили нам найти много общего между тритоном и ящерицей. Оба животных имеют плоский хвост, который немного округлый. Также у них похожи: лапки, тельце, голова. Плюс оба животных имеют подвижные веки, которые прикрывают глаза. Они являются хищниками, но по-разному добывают пищу: тритон в воде, а ящерица на суше. Именно разное отношение к воде и является главным отличием тритона и ящерицы. Тритон – земноводное существо и вода для него — родной дом, а ящерица – сухопутное животное.
А как же связь с динозаврами? Амфибии или земноводные являются
решающим звеном между обитающими в воде рыбами и наземными млекопитающими, а
также рептилиями. Но это не рептилии! Они имеют ряд существенных
отличий. Мы решили составить таблицу, в которой сравнить тритона и
ящерицу с динозаврами.
Для этого сравнения мы выбрали самые известные
сведения о динозаврах. Динозавры откладывали яйца, на голове у них имелись маленькие
слуховые отверстия (по бокам головы), кожа динозавров была чешуйчатая и,
вероятно, сухая, динозавры дышали на суше, а в воде они не дышали, передвигались
травоядные динозавры на четырех лапах, имели когти.
Для того, что бы сравнить тритона и ящерицу друг с другом и с динозаврами мы с папой составили таблицу:
Основные критерии сравнения | Динозавры | ТРИТОН | ЯЩЕРИЦА |
Кто это? | Доисторические пресмыкающиеся (рептилии) | Амфибии (земноводные) | Рептилии (пресмыкающиеся) |
Размножение – как появляются детеныши? | Откладывали яйца, которые имели очень прочную скорлупу | Самка откладывает икру | Самка откладывает яйца |
Слуховая система
| В
черепе динозавров имелись маленькие косточки, передававшие звук от барабанной
перепонки к участкам мозга, отвечающим за слух. | Хвостатые амфибии, которые тесно связаны с водой, барабанной перепонкой не обеспечены. | Маленькие отверстия по бокам головы. |
Кожные покровы- | Предположительно кожа чешуйчатая, сухая | Влажная, гладкая, кожа покрытая слизью | Сухая чешуйчатая кожа |
Дыхание | Дыхательные пузыри (как у птиц) | Дышат одновременно и легкими, и жабрами, и даже кожным покровом. | Могут дышать исключительно легкими |
Способ передвижения-как передвигались? | Передвигается хищники на двух задних лапах, травоядные на четырех, имели когти | Лапы имеют по сторонам тела, имеют
перепонки для плаванья. | На четырех лапах расположенных по сторонам тела, имеют когти |
«Уши»
динозавра, представляли собой маленькие отверстия по бокам головы.
В данной таблице видно, что по основным критериям сравнения больше сходства между динозаврами и ящерицей: ящерицы, как и динозавры, откладывают яйца, их кожа чешуйчатая, и отверстия по бокам головы имеются в том же месте где, по мнению ученных, были слуховые отверстия у динозавров.
Наш
питомец Грета, если и является родственником динозавров, то очень
далеким. Папа нашел научную справку в Большой
иллюстрированной энциклопедии динозавров: около 60
миллионов лет, земноводные были хозяевами на планете, пока не уступили пальму
первенства рептилиям, в том числе архозаврам (предкам динозавров), которые
развились из амфибий. Ящерицы имеют определенное сходство с динозаврами, и
их можно назвать родственниками динозавров, однако, как утверждают ученные,
больше всех сходства с динозаврами имеют современные крокодилы и черепахи,
которые тоже являются рептилиями! Мы составили схему, из которой видно,
как проходил процесс развития животных, от доисторических видов, до
современных, ныне живущих (см.
Приложение №3).
Экспериментальная деятельность.
2) «Получаем отпечатки следов динозавров».
Как же останки динозавров дошли до наших дней? Как проходил процесс получения отпечатков, благодаря которым мы знаем столько информации об этих существах. Я пробовал оставить следа на камне – не получилось, т.к. камень твердый, пробовал оставить следы на песке – песок сыпется и не сохраняет надолго форму следа. Я узнал из энциклопедии, что во времена жизни динозавров влажность почвы была повышена, было много болот. Я предположил, что почва, наверно, была вязкой как тесто, на котором, должны были хорошо оставаться отпечатки следов. Я решил проверить это предположение. В детском саду, вместе с товарищами, я провел эксперимент с соленым тестом и получил замечательные отпечатки следов игрушечных динозавров (Приложение №4).
Ход проведения эксперимента:
· Гипотеза: в период господства динозавров было очень
много болот и почва, по которой ходили динозавры, была влажной
и мягкой, как тесто, но потом она застыла, окаменела, а отпечатки остались.
· Подготовка к эксперименту. 1) Приготовление теста: 1 стакан муки, стакан соли мелкого помол, половина стакана воды. 2) выбор игрушечного пластикового динозавра – мелкого и крупного (следы, оставленные на «почве» будут разнообразные, для дальнейшего определения – какие следы оставили игрушечные динозавры).
· Проведение эксперимента: на подкладке расположить раскатанный кусок соленого теста, нанести следы игрушечными динозаврами разного размера. После нанесения следов – высушить тесто в печке (в духовке).
Высушив пласт теста с отпечатками следов в печке, я сравнил полученный слепок с камнями, на которых имеются настоящие отпечатки древних растений. Следы «динозавров» я разукрасил акварельными красками.
Вывод: наше предположение
подтвердилось – вязкая почва (тесто) окаменев (застыв) сохранила
конфигурацию оставленных отпечатков.
Благодаря находкам таких отпечатков, ученые палеонтологи делают заключения о том, какими были динозавры – их размеры, их способность передвигаться, их предпочтения в среде обитания.
2) «Как получились отпечатки на камнях?»
Для того, что бы узнать, как получаются отпечатки на камнях, я попробовал сделать отпечатки разных растений на мягком пластилине (см. Приложение №5).
Ход проведения эксперимента:
· Гипотеза: на мягкой почве, как на пластилине, при надавливании могут оставаться подробные и четкие отпечатки любых предметов.
· Проведение эксперимента: для проведения этого эксперимента
мне понадобился кусок пластилина, веточки растений, листочки и пресс –
деревянный брусок. Я приложил к пластилину веточку ели и надавил на неё
прессом – убрав пресс и веточку, я увидел четкий отпечаток на пластилине.
Вывод: отпечатки получились путем вдавливания предметов в мягкую поверхность. Вероятно, так и получались отпечатки на мягкой породе почвы, которая со временем затвердела и превратилась в камень.
4. Заключение.
Мне очень понравилось работать над этим проектом. Я смог найти ответы на интересующий меня вопрос, и узнал, что существуют современные животные, являющиеся родственниками динозавров.
В детском саду я и мои друзья продолжили изучать тему «Динозавры». Всех ребят заинтересовала история возникновения динозавров и загадка их исчезновения. Всем очень понравились эксперименты с отпечатками следов. Мы много рисовали и лепили динозавров.
Вывод. Наша гипотеза подтвердилась частично: современные животные, такие как тритон и прыткая ящерица имеют как
общие признаки, так и существенные отличия от динозавров, но больше общих с
динозаврами признаков имеют ящерицы – рептилии.
Наш питомец Грета очень
далекий родственник, можно сказать далекий предок динозавров, и имеет
только внешние сходства с этими загадочными существами.
В результате своих исследований я узнал, что самыми близкими родственниками динозавров, ныне живущими на планете Земля, являются рептилии (пресмыкающиеся) — крокодилы, черепахи и ящерицы, а также птицы!
Как много секретов еще скрывает в себе природа нашей замечательной планеты – планеты Земля.
5. Список литературы.
1. Атлас динозавров / под ред. Р.Метьюс, Русич, Минск: 2003 г.
2. Большая иллюстрированная энциклопедия динозавров. – Москва: «Махаон», 2008 г.
3. Динозавры (Детское справочное бюро) / под ред. Налетовой О. В., Затолокиной В. Л. и др. Астрель, М.: 2002 г.
4. Диозавры-хищники. – Д. Диксон, М.: ООО «Издательство АСТ», 2002 г.
5. «Детская энциклопедия Кирилла и Мефодия», на диске.
6.
Доисторическая
жизнь — М.
: «Планета детства», 2000 г.
7. Животные. 5000 удивительных фактов / под ред. Д.Джонсона, М.Кей, С. Паркер, Росмэн, М.: 2005 г.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение №1
Наш аквотеррариум и мой питомец — тритон Грета!
Обыкновенные тритоны являются представителями большого класса животных: «Земноводные»
Прыткая ящерица – представитель рептилий (пресмыкающихся).
Приложение № 2.
Кто же больше похож на динозавра – тритон или ящерица?
Кто же является родственником динозавров?
Приложение №3
Сравнительный анализ показал, что ящерица имеет больше сходства
с динозаврами, её можно назвать далеким родственником динозавров.
А самыми прямыми родственниками динозавров, по мнению ученных, являются птицы и крокодилы!
Приложение №4
Экспериментальная деятельность.
«Получаем отпечатки следов динозавров».
Приложение №5
Экспериментальная деятельность.
«Как получились отпечатки на камнях?»
Исследовательский проект «Родственники динозавров» | Проект (4 класс) на тему:
Слайд 1
Дерябина Ангелина, учащаяся 4 класса МБОУ « Шлинская ООШ» Учиться на «отлично». Участвует в научно-практической конференции «Шаги молодых в науку» третий раз. Ангелина неоднократный победитель районных творческих конкурсов.Слайд 2
Родственники ДИНОЗАВРОВ Проект подготовила Дерябина Ангелина ученица 4 класса МБОУ « Шлинской ООШ» Руководитель: Симкова С .
Н .
Слайд 3
Цель исследования : узнать , существуют ли в наше время родственники динозавров . Задача исследования : сравнить существующих животных с различными видами динозавров . Гипотеза : я думаю , что в наше время существуют животные — родственники динозавров . Например: жирафы , носороги , крокодилы , черепахи , птицы .
Слайд 4
Исторические сведения о динозаврах Динозавры(от греч . «ужасные ящеры») — животные , относящиеся к классу рептилий . Эпоха динозавров длилась на Земле более 160 млн . лет . Множество их видов по – разному приспосабливались к окружающей среде .
Слайд 5
Сравнение динозавров с млекопитающими Диплодок Жираф . Благодаря своей длинной шее может объедать листья с верхушек деревьев , как диплодок .
Слайд 6
Анкилозавр Броненосец . Верхняя часть головы , спина , бока и хвост покрыты прочным костяным панцирем , как у анкилозавра .
Слайд 7
Трицератопс Носорог . У него большое , грузное тело и рог на носу . Выглядит как трицератопс .
Слайд 8
Жираф , броненосец , носорог не являются родственниками динозавров , так как они — млекопитающие , а динозавры — рептилии .
Слайд 9
Сравнение динозавров с рептилиями Архозавр Крокодил Некоторые крокодилы очень напоминали динозавров , появились раньше первых динозавров и дожили до наших дней. Поэтому динозавры со временем не превратились в крокодилов. Крокодилы – это другая группа животных. Крокодилы и динозавры- близкие родственники .
Слайд 10
Пока динозавры хозяйничали на суше , птерозавры – в воздухе , в морях хозяйничали морские рептилии . До наших дней дожили черепахи , ящерицы и змеи . Все они не являются родственниками динозавров .
Слайд 11
Птерозавры или летающие ящеры появились позже динозавров . Летающих динозавров никогда не существовало . Птерозавры – группа рептилий , близкая к динозаврам , но не родня птицам .
Слайд 12
Сравнение динозавров с птицами Струтиомим Страус Страусоподобный динозавр с длинными руками бегал со скоростью до 70 км / ч.
Слайд 13
Синорнитозавр был размером с индейку и умел махать крыльями.
Слайд 14
Археоптерикс — самая древняя из известных нам птиц . У него были крылья , а тело покрывали перья. Он летал как курица с одного места на другое , спасаясь от хищников или гоняясь за насекомыми и мелкой рыбой. Жил на морских побережьях.
Слайд 15
Вывод: Таким образом , проводя исследовательскую работу , моя гипотеза о существовании родственников динозавров в наше время подтвердилась. Это – птицы и крокодилы. То есть , голуби , которых мы кормим в парках , являются ближайшими родственниками динозавров и их прямыми потомками . А крокодилы — просто близкие родственники.
Слайд 16
Источники информации: Мир динозавров. Москва, «Махаон», 2011г., интерактивная энциклопедия. Большая иллюстрированная энциклопедия динозавров. Джон Мэлам . Стив Паркер¸ Москва, «Махаон», 2013 г. Большая энциклопедия вопросов и ответов. Дж. Джонсон, Э. Кей, К. Оливер, С. Паркер и П. Раили , Москва, « Росмэн », 20013 г.
Детская иллюстрированная энциклопедия. Москва, « Росмэн », 2013 г. Тейлор Б., Смит М., Берни Д., Кент П. Интернет: 1. http://www.e-reading.ws/chapter.php/1018423/40/Pratchett_-_Nauka_Ploskogo_Mira.html 2. http ://www.infoniac.ru/news/Sovremennye-pticy-blizkie-rodstvenniki-dinozavrov.html 3. http ://www.sivatherium.narod.ru/postcard/veka_02/veka_02.htm
Слайд 17
Спасибо за внимание!
Как динозавры уменьшились и стали птицами
Из Журнал Quanta ( найти оригинал здесь ).
Современные птицы произошли от группы двуногих динозавров, известных как тероподы, к которым относятся высокий Tyrannosaurus rex и более мелкие велоцирапторы. Тероподы, наиболее тесно связанные с птицами, обычно весили от 100 до 500 фунтов — гиганты по сравнению с большинством современных птиц — и у них были большие морды, большие зубы и немного между ушами. Например, у велоцираптора был череп, как у койота, и мозг размером примерно с голубиный.
В течение десятилетий единственным ископаемым связующим звеном между птицами и динозаврами для палеонтологов был археоптерикс, гибридное существо с оперенными крыльями, но с зубами и длинным костлявым хвостом динозавра. Эти животные, по-видимому, приобрели свои птичьи черты — перья, крылья и полет — всего за 10 миллионов лет — всего лишь вспышка во времени эволюции. «Кажется, археоптерикс полностью проявил себя с характеристиками современных птиц», — сказал Майкл Бентон, палеонтолог из Бристольского университета в Англии.
Чтобы объяснить эту чудесную метаморфозу, ученые выдвинули теорию, которую часто называют «обнадеживающими монстрами». Согласно этой идее, крупные эволюционные скачки требуют крупномасштабных генетических изменений, качественно отличных от рутинных модификаций внутри вида. История гласит, что только такие существенные изменения в коротком временном масштабе могли объяснить внезапное превращение из 300-фунтового теропода в доисторическую птицу размером с воробья Iberomesornis .
Но становится все более очевидным, что история о том, как динозавры породили птиц, гораздо более тонкая. Открытия показали, что специфические особенности птиц, такие как перья, начали появляться задолго до эволюции птиц, что указывает на то, что птицы просто адаптировали ряд ранее существовавших особенностей для нового использования. И недавние исследования показывают, что несколько простых изменений, среди которых принятие во взрослом возрасте более похожей на детскую форму черепа, вероятно, сыграли важную роль в окончательном толчке к птичьему капюшону. Мало того, что птицы намного меньше, чем их предки-динозавры, они очень похожи на эмбрионы динозавров. Такие приспособления, возможно, проложили путь к отличительным чертам современных птиц, а именно к их способности летать и их удивительно проворным клювам. Работа демонстрирует, как огромные эволюционные изменения могут быть результатом серии небольших эволюционных шагов.
Призрачный прыжок
В 1990-х годах приток новых окаменелостей динозавров из Китая преподнес небольшой сюрприз.
Хотя у многих из этих окаменелостей не было крыльев, у них было богатое оперение, от пушистых щетинок до полностью сочлененных перьев. Открытие этих новых промежуточных видов, заполнивших разрозненную летопись окаменелостей, вызвало изменение в том, как палеонтологи представляли переход от динозавров к птицам. Перья, которые когда-то считались уникальными для птиц, должны были развиться у динозавров задолго до того, как появились птицы.
Сложный новый анализ этих окаменелостей, который отслеживает структурные изменения и показывает, как образцы связаны друг с другом, подтверждает идею о том, что черты птиц эволюционировали в течение длительного периода времени. В исследовании, опубликованном прошлой осенью в Current Biology , Стивен Брусатте, палеонтолог из Эдинбургского университета в Шотландии, и его сотрудники исследовали окаменелости целурозавров, подгруппы теропод, которые произвели археоптерикса и современных птиц. Они отследили изменения ряда свойств скелета с течением времени и обнаружили, что не существует большого прыжка, отличающего птиц от других целурозавров.
«Птица не просто произошла от T. rex за одну ночь, классические черты птиц эволюционировали одна за другой; сначала двуногое передвижение, затем перья, затем поперечный рычаг, затем более сложные перья, которые выглядят как перья гусиного пера, затем крылья», — сказал Брусатте. «Конечным результатом является относительно плавный переход между динозаврами и птицами, настолько, что вы не можете просто провести границу между этими двумя группами».
Но как только эти птичьи черты появились, птицы взлетели. Изучение целурозавров Брусатте показало, что как только появились археоптерикс и другие древние птицы, они начали развиваться намного быстрее, чем другие динозавры. Обнадеживающая теория монстров была почти с точностью до наоборот: всплеск эволюции не произвел птиц. Скорее, птицы произвели всплеск эволюции. «Похоже, что птицы столкнулись с очень успешным новым строением тела и новым типом экологии — полетом небольшого размера — и это привело к эволюционному взрыву», — сказал Брусатте.
Как важно быть маленьким
Хотя большинство людей могли бы назвать перья или крылья ключевой характеристикой, отличающей птиц от динозавров, небольшой рост группы также чрезвычайно важен. Новые исследования показывают, что предки птиц быстро уменьшались в размерах, что указывает на то, что миниатюрный размер был важной и полезной чертой, вполне возможно, важным компонентом в эволюции птиц.
Как и другие особенности птиц, уменьшение размера тела, вероятно, началось задолго до того, как эволюционировали сами птицы. Исследование, опубликованное в Наука в прошлом году обнаружила, что процесс миниатюризации начался намного раньше, чем ожидали ученые. Некоторые целурозавры начали сокращаться еще 200 миллионов лет назад — за 50 миллионов лет до появления археоптерикса. В то время большинство других линий динозавров становились больше. «Миниатюризация необычна, особенно среди динозавров, — сказал Бентон.
Это сокращение ускорилось, когда предки птиц отрастили крылья и начали экспериментировать с планирующим полетом.
В прошлом году команда Бентона показала, что эта линия динозавров, известная как паравы, сокращается в 160 раз быстрее, чем растут другие линии динозавров. «Другие динозавры становились больше и уродливее, в то время как эта линия постепенно становилась все меньше и меньше», — сказал Бентон. «Мы считаем, что это ознаменовало событие интенсивного отбора, происходящего в тот момент».
Быстрая миниатюризация предполагает, что более мелкие птицы должны были иметь сильное преимущество перед более крупными. «Возможно, это сокращение открывало новые места обитания, новый образ жизни или даже имело какое-то отношение к изменению физиологии и роста», — сказал Брусатте. Бентон предполагает, что преимущество быть размером с пинту могло появиться, когда предки птиц переселились на деревья, которые были полезным источником пищи и укрытия.
Но какими бы ни были причины, маленький рост, вероятно, был полезным предшественником полета. Хотя более крупные животные могут планировать, для настоящего полета с помощью взмахов крыльев требуется определенное соотношение размера крыльев и их веса.
Птицам нужно было стать меньше, прежде чем они могли подняться в воздух больше, чем на короткий полет.
Детское лицо
В 2008 году Архат Абжанов, биолог из Гарвардского университета, был по локоть в яйцах аллигаторов. Поскольку аллигаторы произошли от общего предка с динозаврами, они могут служить полезным эволюционным сравнением с птицами. (Несмотря на внешний вид, птицы более близки к аллигаторам, чем ящерицы.) Абжанов изучал позвонки аллигаторов, но больше всего его поразила птичья форма их голов; Эмбрионы аллигаторов были очень похожи на цыплят. Окаменевшие черепа детенышей динозавров демонстрируют ту же закономерность — они напоминают взрослых птиц. Имея в виду эти два наблюдения, у Абжанова возникла идея. Возможно, птицы произошли от динозавров, остановив свой путь развития на раннем этапе жизни.
Чтобы проверить эту теорию, Абжанов вместе с Марком Нореллом, палеонтологом из Американского музея естественной истории в Нью-Йорке, Бхартом-Анджаном Бхулларом, в то время докторантом лаборатории Абжанова, и другими коллегами собрали данные об окаменелостях со всего мира, в том числе о древних птицах, таких как археоптерикс, и окаменелых яйцах развивающихся динозавров, погибших в гнездах.
Они отслеживали, как форма черепа менялась, когда динозавры превращались в птиц.
Со временем, как они обнаружили, лицо разрушилось, а глаза, мозг и клюв выросли. «Первые птицы были почти идентичны поздним эмбрионам велоцирапторов, — сказал Абжанов. «Современные птицы стали еще более похожими на младенцев и еще меньше изменились по сравнению со своей эмбриональной формой». Короче говоря, птицы напоминают крошечных инфантильных динозавров, способных к размножению.
Этот процесс, известный как педоморфоз, представляет собой эффективный эволюционный путь. «Вместо того, чтобы придумывать что-то новое, он берет то, что у вас уже есть, и расширяет его», — сказал Нипам Патель, биолог-эволюционист из Калифорнийского университета в Беркли.
«Мы все больше и больше видим, что эволюция работает гораздо элегантнее, чем мы предполагали ранее», — сказал Бхуллар, который осенью откроет собственную лабораторию в Йельском университете. «Многочисленные изменения, происходящие в черепе птицы, могут быть связаны с педоморфозом, с одним набором молекулярных изменений в раннем эмбрионе».
Почему педоморфоз важен для эволюции птиц? Возможно, это способствовало миниатюризации или наоборот. Изменения в размере часто связаны с изменениями в развитии, поэтому отбор на малый размер мог остановить развитие взрослой формы. «Хороший способ сократить последовательность развития — перестать расти на меньших размерах», — сказал Бентон. Детский череп у взрослых также может помочь объяснить увеличенный размер мозга птиц, поскольку у детенышей животных обычно голова больше по сравнению с телом, чем у взрослых. «Отличный способ увеличить размер мозга — это сохранить детский размер во взрослой жизни», — сказал он.
(Действительно, педоморфоз может лежать в основе ряда важных переходов в эволюции, возможно, даже развития млекопитающих и человека. Наши большие черепа по сравнению с черепами шимпанзе могут быть случаем педоморфоза.)
Более того, педоморфоз помог сделать череп чистым листом, на котором отбор мог создавать новые структуры. Стирая морду, он, возможно, проложил путь к другой наиболее важной особенности птиц: клюву.
Рождение клюва
Проблема с изучением того, что произошло глубоко в эволюционном времени, заключается в том, что невозможно точно знать, что произошло. Ученые никогда не смогут точно расшифровать, как птицы произошли от динозавров или какой набор признаков был необходим для этой трансформации. Но с пересечением трех областей — эволюции, генетики и биологии развития — теперь они могут начать исследовать, как могли возникнуть определенные особенности.
Одним из предметов особого интереса Абжанова является клюв, замечательная структура, которую птицы используют для поиска пищи, очищения, создания гнезд и ухода за птенцами. Он предполагает, что широко распространенный успех птиц связан не только с их способностью летать, но и с их удивительным разнообразием клювов. «Современные птицы развили пару пальцев на лице», — сказал он.
Вооружившись своим пониманием эволюции птиц, Абжанов, Бхуллар и их сотрудники смогли изучить генетические механизмы, которые помогли сформировать клюв.
В новом исследовании, опубликованном в прошлом месяце в Evolution , исследователи показывают, что всего несколько небольших генетических изменений могут превратить морду птицы в морду, напоминающую динозавра.
У современных птиц две кости, известные как предчелюстные кости, сливаются, образуя клюв. Эта структура весьма отличается от структуры динозавров, аллигаторов, древних птиц и большинства других позвоночных, у которых эти две кости остаются отдельными, формируя морду. Чтобы выяснить, как могло возникнуть это изменение, исследователи определили активность двух генов, экспрессирующихся в этих костях, у целого ряда животных: аллигаторов, кур, мышей, ящериц, черепах и эму, живых видов, напоминающих древних птиц.
Они обнаружили, что у рептилий и млекопитающих было два участка активности, по одному с каждой стороны развивающейся носовой полости. У птиц на руке было гораздо большее единственное пятно, охватывающее переднюю часть лица. Исследователи пришли к выводу, что рисунок аллигатора может служить заменителем рисунка динозавров, учитывая, что у них похожие морды и предчелюстные кости.
Затем исследователи отменили специфический для птиц паттерн экспрессии генов в куриных эмбрионах, используя химические вещества, чтобы заблокировать гены в середине лица. (По этическим соображениям цыплятам не давали вылупиться.)
Результат: у обработанных эмбрионов появилось лицо, более похожее на динозавра. «По сути, они вырастили из эмбриона птицы нечто, больше похожее на морфологию вымерших динозавров», — сказал Тимоти Роу, палеонтолог из Техасского университета в Остине, ранее сотрудничавший с Абжановым.
Результаты показывают, как простые молекулярные изменения могут вызвать серьезные структурные изменения. Абжанов сказал, что птицы «по-новому используют существующие инструменты, чтобы создать совершенно новое лицо». «Они не развили новый ген или путь, они просто изменили контроль над существующим геном».
Подобно исследованиям Брусатта и других, работа Абжанова бросает вызов многообещающей теории монстров, и делает это в генетическом масштабе. Создание клюва не потребовало какого-то особого эволюционного скачка или масштабных генетических изменений.
Скорее, Абжанов показал, что те же самые силы, которые формируют микроэволюцию — незначительные изменения внутри видов, — также движут макроэволюцией, эволюцией совершенно новых признаков и новых групп видов.
В частности, небольшие изменения в том, как регулируются гены, вероятно, привели как к первоначальному созданию клюва, который развивался в течение миллионов лет, так и к разнообразной форме птичьих клювов, которая может измениться всего за несколько поколений. «Мы показываем, что простые нормативные изменения могут иметь большое влияние», — сказал Абжанов.
Бхуллар и Абжанов планируют глубже изучить вопрос о том, как эволюционировали клюв и птичий череп, используя один и тот же подход для управления различными особенностями развития черепа и мозга. «Мы только что коснулись поверхности этой работы, — сказал Бхуллар.
Перепечатано с разрешения Quanta Magazine , редакционно-независимого подразделения SimonsFoundation.org , чьей миссией является расширение понимания науки общественностью путем освещения научных разработок и тенденций в математике, физических науках и науках о жизни.
Официально: птицы — это буквально динозавры. Вот откуда мы знаем
Отбросьте любые предубеждения о динозаврах, которые, вероятно, ориентированы на рептилий и искажены Спилбергом; настоящие динозавры за окном. Да, птицы — это динозавры. Шон Харрелл берет интервью у эксперта по эволюции динозавров профессора Роджера Бенсона, чтобы узнать о последних исследованиях происхождения птиц.
В последней статье Роджера Бенсона рассказывается о пернатом птицеподобном динозавре размером с курицу, который, как выяснилось, обладает слухом, способным соперничать с сипухой — специализированным ночным хищником. В сочетании с короткими мускулистыми руками, оканчивающимися одним гигантским когтем для копания, Shuvuuia Deserti (что означает «птица пустыни») — это не то, что вы обычно ожидаете от динозавра. Таковы открытия окаменелостей последних десятилетий, которые меняют то, как мы сегодня видим птиц.
Профессор палеобиологии Оксфордского университета Роджер исследует эволюцию динозавров, в том числе происхождение птиц, и крупномасштабные эволюционные закономерности. Он объясняет, почему «динозавр» скорее «невероятная птица», чем «ужасная ящерица»…
Действительно ли птицы динозавры? Это оспаривается?
Больше нет никаких сомнений в том, что птицы — это разновидность динозавров. В наши дни спор идет о деталях. Веские доказательства исходят не только от окаменелых костей и сходств, обнаруженных по всему скелету, но и от окаменелых мягких тканей, особенно перьев. У многих динозавров был не просто какой-то покров тела, а характерные птичьи перья. Редкие окаменелости также дают нам представление о поведении птицеподобных динозавров, таких как Mei long , маленький двуногий динозавр мелового периода размером с утку. Он был найден сохранившимся в вулканическом пепле – немного похожем на Помпеи – заснят свернувшись калачиком в спящем положении, очень похожем на то, как сегодня устраиваются на ночлег многие птицы.
Если перья эволюционировали у динозавров, каково происхождение птиц?
Птицы принадлежат к группе динозавров теропод, включающей T. rex . Все тероподы двуногие, и некоторые из них имеют больше птичьих черт, чем другие. Археоптерикс , обнаруженный в 1861 году, долгое время был единственным по-настоящему птицеподобным динозавром — он из позднеюрской эпохи (150 миллионов лет назад). Другие, тесно связанные с птицами, такие как Velociraptor , могут быть из позднего мелового периода (100-66 миллионов лет назад), поэтому у них также было много времени для независимой эволюции. Именно в позднем юрском периоде мы начинаем находить действительно интересных, самобытных птицеподобных динозавров, особенно с недавними окаменелостями из Китая, сохранившимися в мелкозернистых отложениях со дна озер.
Например?
Anchiornis — крылатый динозавр позднеюрского периода с большими перьями на ногах.
Подобные окаменелости предполагают интригующую возможность того, что птицы произошли от планирующего предка, у которого было четыре крыла. Это круто. Кроме того, за последние пару лет был обнаружен Yi qi . Его окаменелость сохранила мягкую ткань с перепонкой крыла, как у летучей мыши.
Могут ли они летать?
Не все динозавры, близкие родственники птиц, могли летать. Но те, кто мог, летали разными способами, предполагая ранние эволюционные эксперименты полета, причем птицы были наиболее успешными из этих экспериментов, и сохранились до настоящего времени.
Были ли велоцираптора в Парке Юрского периода покрыты перьями?
Мы можем с уверенностью считать, что Velociraptor имеет оперение, похожее на птичье, хотя его окаменелости сохранили только кости. У скелета есть перья на локтевой кости (кость крыла — также встречается у современных птиц). Близкие родственники лучше сохранились и имеют полное покрытие тела, от пуха до гусиных перьев.
Они не могли летать, так что перья могли быть связаны с выставкой. Реконструкции немного продвинулись со времен «Парка Юрского периода»… Художники совсем недавно отказались от чешуйчатых, похожих на рептилий изображений. Мы можем думать, что динозавры больше похожи на птиц, чем на рептилий.
Вверху: художественная интерпретация Shuvuuia Deserti , что означает «птица пустыни». 27 Были ли они теплокровными?
Что касается динозавров, наиболее близких к птицам — или, по сути, динозавров в целом — у нас есть так много свидетельств того, что они были теплокровными, если не считать того, что на самом деле воткнули термометр в одно из них. Темпы роста и изоляция являются дымящимся пистолетом. Они быстро растут — мы знаем это из разрезания костей — быстрее, чем рептилии (в том числе из того же периода), но не так быстро, как современные птицы или млекопитающие. У теропод, где мы можем видеть мягкие ткани, мы можем видеть изолирующие перья. Все динозавры были на пути к тому, чтобы стать теплокровными, с более быстрыми темпами метаболизма и очень высокими температурами тела несколько позже появления птиц.
Не было бы вялой T. rex в ожидании добычи; мы должны думать о них как об активных, любопытных животных.
Что бы вы сказали людям, которые сказали бы, что птицы не динозавры?
Если птицы не динозавры, то мы понятия не имеем, кто они. Птицы имеют так много общего с тероподами, что нет других ископаемых групп-кандидатов. Когда вы понимаете, что птицы — это разновидность динозавров, что доказательства накапливаются, все начинает обретать смысл. Птицы унаследовали двуногость от теропод, что объясняет, почему они научились летать, используя только передние конечности, в отличие от летучих мышей или птерозавров. Если бы эта гипотеза была неверной, мы бы ожидали, что сегодня будем столь же неуверенны в происхождении птиц, как и 30 лет назад.
А разве у Трицератопсов , из совсем далекой группы динозавров, не было клюва?
Многие группы потеряли зубы и развили клюв. Трицератопс имел клюв в передней части рта.
У овец также отсутствуют зубы спереди на верхней челюсти. Это для захвата растительности и часто развивается.
Значит, полет — ключ к происхождению птиц?
Палеонтологи спрашивают, что делает археоптерикса ископаемая птица, а не другой похожий на птицу динозавр?», и это способность летать с двигателем. Расположение перьев крыльев гораздо больше похоже на современных птиц. Но чем больше мы знаем о птицеподобных динозаврах, тем больше мы обнаруживаем, что специфические черты птиц имеют более древнее происхождение. Ходьба на двух ногах, наличие перьев, откладывание яиц, теплокровность — все это просто унаследовано от динозавров.
Как у птицеподобных динозавров появился двигательный полет?
Не все с этим согласны, но многие думают, что это были лазающие по деревьям животные, которые парили. Я думаю, что они развили полет с деревьев вниз. С аэродинамической точки зрения легче понять, как это будет работать. Чтобы развить полет с нуля, эволюция должна была бы быстро освоить ряд различных вещей, связанных с управлением полетом и мощностью.
Это сложнее. Когда они научились лазить по деревьям? Мы хотели бы знать!
Археоптерикс считается переходным видом, наиболее близким к происхождению птиц«Не было бы медлительного тираннозавра, ожидающего, когда мимо пройдет добыча; мы должны думать о них как об активных, любопытных животных».
Профессор Роджер Бенсон
Почему птицы были единственными динозаврами, пережившими массовое вымирание в конце мелового периода?
Из летописи окаменелостей мы знаем, что крупнотелые наземные животные сильно пострадали. Выжили только крошечные. Самые маленькие динозавры весили около 500 г, но чтобы выжить в качестве наземного млекопитающего, нужно было весить менее 50 г, и даже тогда шансы были очень малы. Вымерло также множество групп птиц. Выдвигались самые разные причины — например, поедание семян или рыбы (после падения метеорита диаметром 10 км из-за пыли стало не хватать солнечного света, а пресноводные экосистемы были убежищем).
Некоторые места были бы менее ужасны, чем другие — явно близость к зоне удара в Мексике была бы ужасной, — но были глобальные последствия.
Переживут ли только мелкие животные нынешнее шестое массовое вымирание и исчезновение птиц, за которыми сегодня следят ученые BirdLife?
Из летописи окаменелостей мы знаем, что происходят массовые вымирания, но каждое из них имеет свою причину и закономерность. Поэтому мы не можем предсказать, что произойдет дальше, основываясь на прошлых массовых вымираниях. Гораздо лучше посмотреть, что происходит с птицами и другими животными прямо сейчас. Вымирание динозавров самое резкое — оно могло произойти за один год. Нынешнее массовое вымирание кажется намного более быстрым, чем некоторые другие события массового вымирания, с точки зрения скорости снижения численности и скорости исчезновения видов. Это ужасно, но только если так будет продолжаться. И у нас есть некоторый контроль над этим, если люди примут меры.
Другой урок массовых вымираний заключается в том, что биосфера восстановится.
Но не при нашей жизни — только в масштабах времени, которые бесполезны для человеческого общества. Некоторые из наших лучших исследований летописи окаменелостей отслеживают вымирание с точками данных каждые 100 000 лет… Таким образом, сегодня наблюдение за птицами — одна из самых важных вещей, которые мы можем сделать, чтобы поймать виды, прежде чем они бессознательно исчезнут.
Любимая птица?
Мне очень нравится Железная дорога Недоступного Острова, самая маленькая нелетающая птица, живущая ненадежно на крошечном острове. Как он может быть таким маленьким? Ему есть что рассказать нам об эволюции. Ни один динозавр никогда не был таким маленьким. Острова очаровательны для биолога-эволюциониста, и мы не можем рисковать потерять эту информацию из науки, сумму человеческих знаний. Это лишь одна из причин, почему работа BirdLife по защите островных птиц от интродуцированных видов так важна.
Учитывая ваш опыт, что вы чувствуете, когда смотрите на птиц сегодня?
Мне нравится наблюдать за ними, потому что мне нравятся животные, а птицы — одни из самых заметных.
Вы можете сказать, что голубиная лапка похожа на лапку динозавра — птицы так много унаследовали от динозавров, но также и сами по себе очень своеобразны. Я уважаю это и вижу, что они делают что-то принципиально отличное от того, что сделали бы большинство динозавров. Они используют ресурсы так, как не могут ходить по земле животные. В любое время на Земле существовало, вероятно, всего около 1000 видов динозавров, в то время как птицы взяли то, что они унаследовали от динозавров, и сделали с этим гораздо больше, что привело к огромному разнообразию в 11 000 видов. Люди любят динозавров, а люди любят птиц. Что может быть интереснее?
Подпишитесь, чтобы получать последние новости Новости охраны птиц. Вы также будете получать обновления о наших проектах, науке и других способах участия, включая сбор средств.