предки птиц. От кого произошли пернатые?
Динозавры не вымерли?
Примерно 66 млн лет назад произошло одно из крупнейших массовых вымираний в истории жизни на Земле. Палеонтологи называют его «Мел-палеогеновое вымирание». Но большинству людей оно известно как «Вымирание динозавров». Считается, что эта группа рептилий в тот момент навсегда исчезла с лица планеты. Однако, это не так.
Если спросить специалиста, он скажет, что исчезли все нептичьи динозавры. А птицы, которые по современным данным являются хищными динозаврами, пережили вымирание и отлично себя чувствуют. Говорить о птицах, как о живых динозаврах, несколько непривычно. Но давайте разберемся, а есть ли у птиц свои особенные признаки, которыми динозавры похвастаться не могут?
Оперение
Первое, без чего невозможно представить птицу – это перья.
Перья обнаружены у самых разных хищных динозавров. Даже у предков тираннозавра были перьеподобные выросты чешуи, хотя сам ящер-тиран перьев не имел.
Зато развитое оперение было характерно для мелких хищников – дромеозаврид. Самым известным из них является велоцираптор, а самым необычным – микрораптор. Перья этого небольшого, размером с ворону, динозавра имели асимметричное строение. Это важный признак, говорящий о способности к полету. Интересно, что подобное оперение у микрораптора было не только на передних, но и на задних лапах.
Скелет
Скелет птиц также имеет много элементов, характерных для динозавров. Можно вспомнить археоптерикса, обнаруженного в Германии еще в XIX веке. Если бы не отпечаток перьев, его можно было бы принять за мелкого хищного динозавра.
Возьмем в качестве примера гуся и посмотрим, какие черты его скелета имеют динозавровое происхождение.
1) Легкий скелет с полыми костями и сложным крестцом характерен для дромеозаврид и других динозавров.
2) Пояс верхних конечностей. Длинная, как у динозавров, лопатка и вилочковая кость, представляющая сросшиеся ключицы. Такая вилочка была у крупных хищников вроде аллозавра, у дромеозаврид и у археоптерикса.
3) Редуцированные передние конечности с тремя пальцами. Уменьшение передних конечностей характерно для двуногих хищных динозавров, как и сокращение числа пальцев до трех. У некоторых оно зашло дальше, чем у птиц – вспомним тираннозавра с его маленькими лапками и всего двумя пальцами.
4) Нога птицы имеет характерный элемент – цевку. Это вытянутая кость, расположенная между стопой и голенью, из-за чего кажется, что у птиц коленки выгибаются назад. На самом деле цевка образована сросшимися пястными костями, а коленный сустав находится выше. Сросшаяся цевка появляется в юрском периоде манирапторов, от которых ее унаследовали птицы.
5) Хвост. Пожалуй, единственное и важное отличие птиц от динозавров – это короткий хвостовой отдел позвоночника. Длинный рептильный хвост был утрачен в процессе эволюции, и вместо него развилось хвостовое оперение. Хвостовые перья помогают птице маневрировать в полете, взлетать и приземляться.
6) Зубы. Также утрачены птицами для облегчения массы черепа. Но еще в меловом периоде вполне развитые птицы вроде ихтиорниса были зубастыми.
Физиология
Птицы являются теплокровными животными с очень быстрым обменом веществ. Активный машущий полет требует большого расхода энергии, а значит метаболизм и температура тела должны удерживаться на высоком уровне.
Пока что сложно говорить, были теплокровными динозавры или нет. С высокой долей вероятности были, и в первую очередь это относится к небольшим хищникам вроде велоцираптора и прочих дромеозаврид. Считается, что перьевой покров развился у их предков в первую очередь для поддержания постоянной температуры тела. Это давало возможность оставаться активными в любое время суток. Быстрые, проворные хищники, которые вели древесный образ жизни, совершали прыжки с ветки на ветку. Наличие перьев позволяло увеличить длину прыжка за счет планирования, и смягчало удар при падении. Так, помимо функции обогрева тела, перья постепенно превратились в инструмент, позволяющий летать.
Другой важный аспект жизнедеятельности — размножение. И здесь опять ничего нового. Птицы, как и динозавры, откладывают яйца. Не известно ни одного примера живорождения у птиц. Но, стоит отметить, что в плане заботы о потомстве птицы шагнули далеко вперед. Отдельные примеры строительства гнезд, высиживания яиц и воспитания потомства известны у хищных динозавров. Но вряд ли такое поведение было характерно для всех видов, в то время как птицы, оставляющие яйца на произвол судьбы, неизвестны.
Подводя итоги
Как видите, мы выяснили, что те черты строения, которые мы считаем чисто птичьими, на самом деле появились еще у динозавров. Перечисленные особенности можно считать основными. На самом деле сходство между динозаврами и птицами куда сильнее, что подтверждается в том числе данными генетики. Конечно, у нас нет ДНК динозавра для сравнения. Но работа с генным материалом различных птиц позволяет найти гены, отвечающие за формирование, например, длинного хвоста и зубов. Эти гены не исчезли, они «выключены», но если заставить их работать, мы получим птицу с характерным динозавроидным обликом.
Все эти удивительные факты позволяют нам по-новому взглянуть на окружающий мир. Не все динозавры вымерли 66 млн лет назад. Уже в юрском периоде одна из их групп освоила полет, успешно конкурируя с птерозаврами. А в меловом периоде эти летающие динозавры дали начало большому разнообразию видов. Сегодня мы выделяем их в отдельный класс, называя птицами.
За основу статьи взято интервью палеонтолога, доктора биологических наук, доцента СПбГУ, специалиста по мезозойским позвоночным, Павла Скучаса.
быстрый просмотр Запрос
Череп трицератопса Triceratops horridus
Цена по запросу
быстрый просмотр Запрос
Череп динозавра Psittacosaurus sp.
Цена по запросу
быстрый просмотр купить
Коготь динозавра Alxasaurus sp.
1 319 000 ₽
быстрый просмотр купить
Зуб трицератопса
9 900 ₽
смотреть все
От динозавров до современных животных
- Авторы
- Руководители
- Файлы работы
- Наградные документы
Мазур К.О. 1
1МКОУ Газ-Салинская средняя общеобразовательная школа
Чолак Е.Г. 1
1МКОУ Газ-Салинская средняя общеобразовательная школа
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF
Введение
Динозавры … Мы сразу представляем себе огромных животных. Я увлекаюсь динозаврами с 4 лет. У меня есть книги, энциклопедии, и я уже много о них знаю. Рассматривая их изображения в книгах, отдельные динозавры мне показались похожими на животных, живущих на нашей планете.. Несколько лет назад я посетил парк под открытым небом под Челябинском. Там я увидел динозавров в натуральную величину. И еще раз отметил, что похожи на динозавров некоторые современные животные. Так возникло мое исследование.
Тема исследовательской работы: От динозавров до современных животных.
Цель исследования: найти современных животных, которые могут быть родственниками динозавров.
Чтобы достичь поставленной цели, я хочу решить следующие задачи:
— сравнить разных динозавров с современными животными;
— найти у них похожесть во внешнем виде, питании и в поведении.
Объект исследования: динозавры и современные животные
Предмет исследования: общие черты динозавров и современных животных
Методы исследования:
— изучение литературы по теме;
— знакомство с научно-познавательными фильмами;— поиск информации в Интернете;
— сравнение полученной информации.
Начав свое исследование, я выдвинул гипотезу.
Я предполагаю, что в наше время есть животные, похожие на динозавров и, может быть, эти животные и динозавры родственники.
Основная часть
С латинского языка слово «динозавр» переводится как «страшный ящер». Многие из них совсем не были похожи на ящеров и не все были такими страшными и огромными. Да, некоторые, действительно, были огромными, как, например, ультразавр и могли заглянуть в окно четвёртого этажа. Некоторые были очень маленькие, как юлонг в длину 25 сантиметров. Кожа у некоторых была гладкая, а у некоторых покрыта чешуйками. Выглядели все динозавры по — разному, у кого-то длинная шея, у многих длинный хвост, способный уложить одним ударом слона. Были динозавры с гребнем на спине или с острыми и длинными шипами по бокам. Были и хвосты на конце как настоящая булава. Всех динозавров защищал крепкий костяной панцирь. Передвигались ящеры на всех четырёх ногах или только на двух, как кенгуру.
Динозавры жили в воде, на суше. Некоторые были всеядными, а некоторые растительноядными. Ученые выяснили, что динозавры, как и большинство рептилий, откладывали яйца.
Нам известно около шестисот разновидностей динозавров, которые вымерли 65 миллионов лет назад. Существует несколько версий вымирания динозавров. Одна версия — это катастрофа, столкновение с огромным метеоритом. В результате столкновения поднялось много пыли, солнечные лучи не достигали земли. Исчезали многие растения, животные. Наступило похолодание. Динозавры вымирали постепенно, ведь они привыкли к теплому климату.
Может кто-то из нынешних животных родственник динозавра? Я решил сравнить разных животных с динозаврами и ответить на свой вопрос. Чтобы найти животных похожих на динозавров, я думаю надо изучить их внешний облик и поведение. Я изучил их внешний облик, повадки, питание. Все свои наблюдения я записывал в тетрадь. (Приложение. Рисунок 1)
I. Сравнение динозавров с млекопитающими.
В парке «Динозаврик» я заметил, что есть динозавры похожие на барана, жирафа, слона, носорога, броненосца и решил их сравнить.(Приложение. Рисунок 2)
Мне кажется, что у пахицефалозавра твёрдый лоб и похожее строение черепа как у барана для защиты и борьбы с сородичами. (Приложение. Рисунок 3) У брахиозавра длинная шея как и у жирафа.. (Приложение. Рисунок 4) Броненосец
Слон и носорог имеют сходство с трицератопсом. (Приложение. Рисунок 6).У трицератопса большое, грузное тело и рог на носу. И этим он очень похож на носорога. И ещё на голове две пластины как уши у слона.
Слон, жираф, баран и носорог травоядные животные как брахиозавр, пахицефалозавр и трицератопс. Броненосец питается и растительной пищей тоже как и анкилозавр. Панголина питается муравьями и термитами. Все эти животные и динозавры имеют похожий внешний облик. Может быть это родственники динозавров? Я думаю, что нет. И жираф, броненосец, слон, баран и носорог – млекопитающие. Они теплокровные и живородящие. А динозавры были рептилиями. Они были, наоборот, холоднокровными и откладывали яйца для выведения потомства. Поэтому, жираф, броненосец, слон, баран и носорог не могут быть родственниками динозавров. Наверно, современных родственников динозавров можно найти среди рептилий, раз динозавры тоже рептилии.
II. Сравнение динозавров с рептилиями.
В то время, когда жили динозавры, рептилии были главной группой животных на Земле. Рептилий было много видов. Сейчас сильно сократилась группа рептилий и остались черепахи, крокодилы, змеи и ящерицы. До сих пор существует одна из рептилий, которая очень похожа на маленького динозавра. Это новозеландская гаттерия. Гаттерия жила в одно время с динозаврами и за 130 миллионов лет почти не изменилась, только в размерах. Она внешне очень похожа, хотя и отличаются от динозавров строением тела. Гаттерия ведёт ночной образ жизни. У неё отрастает хвост как у ящерицы и на её голове имеется как бы третий глаз — самый натуральный. Он помогает ей контролировать температуру тела.
«Ящерицы тоже жили в одно время с динозаврами. Многие ящерицы тоже вымерли. Но ящерицы и динозавры это разные группы рептилий и не могут ящерицы произойти от динозавров, так как ящерицы были древнее динозавров на целых 30 миллионов лет» [1, с.118-120]
Одни из самых древних из пресмыкающихся,которые живут сейчас — это черепахи. Черепахи появились раньше динозавров и жили в одно время с динозаврами. Были найдены останки древних черепах и учёные считают, что черепахи произошли именно от них. Древние черепахи смогли выжить во время катастрофы, от которой погибли динозавры. Если посмотреть на фото древних черепах, то современные черепахи очень похожи по внешнему виду на них.
Крокодилы
Все рептилии произошли от архозавров: динозавры – сухопутные рептилии, птерозавры – воздушные рептилии, крокодилы – обитатели рек и болот. Получается, что крокодилы и динозавры самые близкие из родственников. (Приложение. Рисунок 9)
Оказалось, что способ существования динозавров и крокодилов похож, они также охотятся и съедают свою добычу, также одинаково они ухаживают за потомством. Крокодилы и динозавры меняют цвет своей кожи, в зависимости от температуры окружающей среды. Крокодилы и динозавры — пресмыкающиеся. Жили они в одно время. Крокодилы живут в пресноводных водоёмах . Динозавры жили везде, и на море, и в воздухе, и на суше. На черепе крокодила перед глазницами имеются такие же впадины, как у динозавров. Кости таза у крокодила также похоже на кости таза ящеров.
В энциклопедии я увидел саркозуха — доисторического гигантского крокодила. Он был похож на современных аллигаторов и достигал в длину 10 метров. Динозавр барионикс, тираннозавр тоже похожи на крокодилов. (Приложение. Рисунок 10)
Получается, что динозавры и крокодилы, наверно, как братья. Динозавры вымерли, а крокодилы остались. В одно время с динозаврами жили также лягушки, скаты, акулы, вараны, миноги.
III. Сравнение динозавров с рыбами
Глядя на некоторых динозавров, я заметил, что есть сходство с рыбами. Эти динозавры жили в воде. Ученые доказали, что самой первой морской рептилией был ихтиозавр. Он внешне очень похож на дельфина. Динозавр лиопревродон внешне похож на акулу, оба были хищниками, имели острые зубы. Мозазавры внешне очень похож на щуку. У этих динозавров очень многое от рыб. Сходство в строении, образе жизни, питании. Но, например, акулы жили намного раньше похожих с ними динозавров. И рыбы и динозавры — это существа, которые жили в одно время, некоторые рыбы похожи с динозаврами, но не могли произойти от них. (Приложение. Рисунок 11)
IV.Сравнение динозавров с птицами.
Если динозавры делились на птицетазовых, может они прямые родственники с птицами? Некоторые динозавры имели такую кость у челюстей, которая похожа на клюв у птиц. Учёные заметили, что у динозавров и птиц есть схожесть в строении скелета. У современного голубя кости ног очень похожи по строению на кости ног динозавров — хищников, таких как дейноних.(Приложение. Рисунок 12) Динозавры — рептилии, а птицы совсем не похожи на рептилий. Но у них много есть похожего, ноги птиц покрыты чешуей, птицы откладывают яйца в твердой скорлупе. Многие ученые считают, что именно птицы – ближайшие современные родственники динозавров. Первые птицы имели такие же зубы, как и рептилии. Зубы у птиц со временем исчезли. Кости таза ящеров и птиц очень схожи. Со временем птицетазовые динозавры уменьшили свои размеры. Птерозавры жили на территории современной Северной Америки. Он умели летать, благодаря огромным крыльям и лёгким полым костям. Размах крыла птеранодона достигает 9 метров.
Я увидел картинку струтиомима и подумал, что он очень похож на страуса. (Приложение. Рисунок 13). Струтиомим и страус примерно одного размера, оба откладывают яйца и всеядные,. Внешний вид очень похож и есть небольшое различие в строении костей. Первого динозавра, которого я увидел, был птеродактиль. Он похож на альбатроса. (Приложение. Рисунок 14) Ещё он похож на летучую мышь в миниатюре. У альбатроса и птеродактиля похожее питание: моллюски, мелкая рыба, яйца. Похожи в том, что откладывали яйца, они оба летающие.
V. Заключение
Я сравнивал существующих млекопитающих, рептилий, рыб и птиц с различными видами динозавров и пришёл к выводу, что птицы — единственные потомки динозавров. Если посмотреть внешне, то птицы и динозавры не так похожи, у них похоже строение костей. Крокодилы также являются родственниками динозавров. Они развивались вместе с динозаврами и наверно, похожи как братья. Я считаю, что гипотеза о существовании родственников динозавров в наше время подтвердилась.
Этих животные выжили потому, что они могли регулировать температуру тела даже во время катастрофы, от которой погибли динозавры. В наше время на Земле обитает множество самых разных рептилий, птиц. Но многим из них угрожает вымирание из-за того, что люди безжалостно истребляют их ради мяса, кости и красивых шкур.
И человек должен задумать над тем, чтобы животные не исчезали. В этом помогают всемирные организации по сохранению животных, создание Красных книг, сохранение численности видов, охрана вымирающих видов — создание заповедников, борьба с браконьерством. Как говорил писатель Николай Сладков: «Природа — наш друг, а с другом надо дружить».
VI. Список литературы:
1. Моя первая энциклопедия «Динозавры»/перевод с английского//TIME-LIFE.Русич, 1997
2.Фокин, В. А. Динозавры — далёкие предки современных пресмыкающихся / В. А. Фокин, Е. М. Фокина. // Юный ученый. — 2015. — № 2 (2).С. 118-120. — URL: https://moluch.ru/young/archive/2/84/
3. Чего мы не знали о динозаврах // NATIONAL GEOGRAPHIC , Россия — №203, октябрь 2020
4.Энциклопедия «Динозавры. 33 оживающих динозавра»
6. Интернет — источники:
Гаттерия https://zoogalaktika.ru/ocherki/sphenodon-punctatus
Откуда взялись черепахи? https://uvazhaemyi-dk.livejournal.com/102904.html
пахицефалозавр
жираф
броненосец
носорог
архозавры
новозеландская гаттерия
древние черепахи
черепаха
лиопревродон
мазозавры
дейноних
струтиомим
страус
VII. Приложение
Рисунок 1
Рисунок 2
Рисунок 3
Рисунок 4
Рисунок 5
Рисунок 6
Рисунок 7
Рисунок 8
Рисунок 9
Рисунок 10
Рисунок 11
Рисунок 12
Рисунок 13
Рисунок 14
Просмотров работы: 256
10 животных с доисторическими корнями.
Животные. интересно, какой была бы жизнь, если бы доисторические животные и люди сосуществовали. Кого не захватывает захватывающая концепция гигантской хищной ящерицы, преследующей их по улице? Или просто помахать рукой проходящему мимо стегозавру?
Тем не менее, люди уже делят планету с видами, которые так же стары, как динозавры, и другими, которые являются их прямыми потомками. Некоторые не сильно изменились за последние десятки миллионов лет, а другие практически неузнаваемы.
1. Крокодилы
Это то, за чем вы пришли: большие, страшные рептилии, верно? Что ж, крокодилы имеют общее наследие с динозаврами как часть группы, известной как архозавры («правящие рептилии»), которые восходят к раннему триасовому периоду (250 миллионов лет назад). Между тем, самый ранний крокодил появился около 95 миллионов лет назад, в позднем меловом периоде. Современные крокодилы произошли от доисторических аллигаторов, таких как дейнозухи; низко над землей обитающие в воде хищники с длинной мордой, мощным хвостом и множеством-много зубов.
Интересно, что, кроме крокодилов, единственными архозаврами, дожившими до наших дней, являются птицы. Это означает, что крокодилы тесно связаны с утками в вашем местном пруду, поэтому будьте осторожны в следующий раз, когда пойдете их кормить (на всякий случай).
Продолжение статьи ниже
Подробнее о природе
Самый ранний крокодил эволюционировал около 95 миллионов лет назад.2. Казуары
Судя только по ее гигантским клешневидным лапам, легко понять, почему люди считают эту гигантскую птицу прямым потомком динозавров, таких как велоцирапторы. Они являются третьим по величине видом птиц в мире и, как известно, нападают на людей. Этих существ можно найти в северной Австралии, Папуа-Новой Гвинее и Индонезии, и у них характерная голубая шея. Несколько забавных фактов для вас: они производят зеленые яйца, а также очень хорошо плавают.
Еще одной характеристикой, которая может связать казуаров с динозаврами, является их шлем — кожистый гребень на голове, от которого происходит их название («касу» означает «рогатый» на папуасском языке, а «вери» означает «голова»). Использование этого придатка, похожего на челку, является предметом некоторых дискуссий. Некоторые ученые считают, что его можно использовать для уменьшения жара 1 , в то время как другие предполагают, что он используется, чтобы помочь казуару издавать громкий крик 2 , который может достигать частот, которые слишком низки для человеческого восприятия.
Вот такой же замечательный зверь и единственный выживший из генетической линии, возникшей в раннем триасе. Туатары являются членами группы рептилий Rhynchocephalia, которая расцвела до полного разнообразия между 240 и 60 миллионами лет назад. Они живут на островах у побережья Новой Зеландии, питаясь жуками, пауками и улитками, а также мелкими птицами, которых обезглавливают своими пилообразными зубами. Туатара может жить около 100 лет и на удивление хорошо себя чувствует при низких температурах.
Обычно их называют живыми динозаврами, но чтобы проиллюстрировать, насколько генетически изолированные туатары превратились в вид, давайте посмотрим на некоторые статистические данные. 3 Среди животных группы «амниотные позвоночные» насчитывается 30 000 современных видов, разделенных на шесть основных групп: птицы (не менее 15 845), ящерицы и змеи (10 078), млекопитающие (5 416 видов), черепахи (341), крокодилы (25) и, эмм, туатара (1).
В каком-то смысле для акул считается оскорблением считать их современными динозаврами, потому что они намного старше. Их предки превратились в узнаваемые формы, похожие на акул, более 450 миллионов лет назад, в силурийский период. Они пережили каждое крупное вымирание с тех пор, как моря были заполнены трилобитами. Напротив, динозавры — это просто вспышка на сковороде.
С такой длинной родословной возможности для разнообразия 4 с точки зрения их состава и внешнего вида огромны. Как и во многих других видах из этого списка, в генеалогическом древе акул скрываются гиганты, такие как Мегалодон . И хотя мы можем подумать, что акулы-молоты странные, их Т-образные головы ничто по сравнению со спиралевидной структурой зубов размером с обеденную тарелку Helicoprion или спинным плавником в форме наковальни Stethacanthus . Некоторые виды акул даже развили способность светиться в темноте, что сделало бы « Челюсти » совершенно другим фильмом с визуальной точки зрения.
Несмотря на то, что они имеют многомиллионное происхождение от рептилий и имеют много общих генетических признаков, таких как откладывание яиц, ящерицы и динозавры пошли разными путями развития. Это наиболее очевидно, если рассмотреть их ноги. Если вы представите любого из ваших любимых динозавров, их ноги упираются прямо в землю, как у лошадей или людей. Напротив, у ящериц и крокодилов ноги расставлены в стороны.
На самом деле, несмотря на то, что слово «динозавр» означает «ужасный ящер», ящерицы являются лишь отдаленными родственниками любых архозавров, отделившись от своего общего предка, когда они впервые появились в позднем триасе. Они — и их двоюродные змеи под знаменем чешуйчатых — продолжали приспосабливаться и изменяться, в результате чего появилось более 10 000 живых видов и сотни вымерших. В зависимости от обстоятельств у ящериц было время, чтобы развить умопомрачительный арсенал способностей; плавать, скользить, взбираться на деревья и свисать с потолков, карабкаться по отвесным поверхностям, ходить по воде, терять и отращивать собственные хвосты. Эта крайняя приспособляемость почти наверняка является ключом к их выживанию перед лицом нескольких значительных событий вымирания.
Они не потомки динозавров, не ящерицы и не эволюционировали в птиц, но крабы заслуживают особого упоминания в этом списке за то, что они разработали такой личный арсенал, который, фунт за фунтом, заставит анкилозавра подумать дважды.
Омары и другие ракообразные-фильтраторы впервые появились за миллионы лет до динозавров, и на самом деле существа, которых мы называем мечехвостами (более тесно связанные с пауками, чем с современными крабами), появились около 450 миллионов лет назад. Но настоящие крабы — явление эпохи динозавров, поскольку они появились между 200 и 150 миллионами лет назад. На самом деле они процветали так хорошо, что ученые назвали период их наибольшего разнообразия, в течение которого эволюционировали 80% современных групп крабов: «меловая крабовая революция». 5 Их диверсификация проложила путь крабам, обитающим в самых разных средах. Это заложило основу для того, чтобы они пережили массовое вымирание, уничтожившее три четверти видов растений и животных на Земле, включая динозавров.
Страусы, казуары, киви и эму относятся к группе крупных нелетающих птиц, называемых бескилевыми. Их связь с динозаврами? Орнитолог Питер Худ 6 Смитсоновского института выдвинули теорию о том, что маленькие динозавры эволюционировали в маленьких птиц, некоторые из которых прилетели в среду, где их успех как вида зависел от пребывания на земле. Он чувствовал, что бескилевые эволюционировали «назад» в потерю способности летать, иначе не могло бы быть никакого объяснения их внезапному появлению на различных островных массивах суши. Обратная эволюция также может объяснить мохнатые перья и «челюсть рептилии» страуса, который, возможно, вырос до своего нынешнего размера, чтобы отбиваться от более крупных хищников.
Черепахи пользуются исключительным успехом как вид. Они являются частью группы рептилий Testudine, включая черепах и черепах, обитающих на всех континентах, кроме Антарктиды, которые эволюционировали, чтобы жить на суше и в соленой и пресной воде. Они имеют общее происхождение с динозаврами, впервые появившись около 230 миллионов лет назад, и демонстрируют замечательную устойчивость, учитывая, что их собратья уничтожаются. Черепахи также пережили одно массовое вымирание в конце триасового периода, которое оставило эволюционное пространство для эволюции динозавров, а также вымирание в конце мелового периода, которое затем уничтожило динозавров.
Очевидно, что эти панцири очень крепкие, потому что сразу после той катастрофы черепахи стали сильно диверсифицироваться. Есть некоторые споры о том, считаются ли черепахи архозаврами или они более тесно связаны со змеями и ящерицами. Доктор Терри Клири из Музея Бирмингема объяснила проблему: «Вероятно, они произошли от какой-то рептилии, которая постепенно расширила свои ребра, и они стали ее панцирем. Но у нас не так много информативных переходных окаменелостей». 7
Черепахи имеют общего предка с динозаврами. 9. ЦыплятаЭволюционная связь между динозаврами и птицами хорошо известна даже в не всегда научно достоверном мире Парка Юрского периода. Более недавнее открытие состоит в том, что один конкретный динозавр — тираннозавр — имеет некоторые общие молекулярные структуры с обычным цыпленком.
В 2003 году Джек Хорнер и Мэри Швейцер пытались извлечь из раскопок гигантскую окаменелую бедренную кость тираннозавра рекса, и для этого им пришлось сломать кость пополам. 8 Внутри они обнаружили молекулы структурного белка коллагена, который принимает разные формы у разных животных, действуя как своего рода белковый отпечаток пальца. Поскольку не было другого коллагена динозавров, с которым можно было бы работать, они сопоставили коллаген тираннозавра с современными животными, включая людей, мышей и лосося. Ближайшее совпадение было обнаружено у кур и страусов — двух видов, которые имеют на удивление мало общего с генетической точки зрения, а аллигаторы заняли третье место.
Если какое-то животное и заслуживает того, чтобы его называли ужасной ящерицей, то это змея. Они так долго населяли наши кошмары и играли центральную роль в наших фобических мифологиях. Даже у злодея Волан-де-Морта из Гарри Поттера есть змея в качестве домашнего питомца. Как могли бы сказать Битлз, в их движениях есть что-то.
Змея — еще один вид, который эволюционировал до того, каким мы его знаем сегодня, избавившись от ключевых активов — в первую очередь от ног и нескольких костей в черепе, которые препятствовали полной подвижности. 9 Морской чешуйчатый рак мелового периода Pachyrhachis Problematicus (как описано Майклом Колдуэллом и Майклом Ли в журнале Nature) можно считать примитивной змеей. 10 У него гибкое стройное тело и подвижный череп с дополнительными суставами для более крупной добычи, а также рабочий таз и задние конечности.
О, и если вы уже не находите змей достаточно жуткими, учтите вот что: из-за того, что у них такие узкие тела, змеи располагают свои почки одна впереди другой, а не рядом. По той же причине змеи либо предпочитают правое легкое левому, либо обходятся только одним. Спи сладко!
Итак, в следующий раз, когда вы обнаружите, что наблюдаете за Крисом Праттом, пытающимся изобразить своего велоцираптора-шепчущего в Jurassic World, подумайте, насколько реалистичнее было бы, если бы он оказался лицом к лицу с тремя разъяренными эму или с обиженным крокодилом.
Мы все время гуляем с динозаврами, и мы должны быть и благодарны, и поражены тем, что это продолжается.
1. Крест Касвари, 2. Cassowary Call, 3. Статистика Туатара, 4. Разнообразие акул, 5. Клицечная крабовая революция, 6. Эволюция мелких динозавров, 7. Происхождение морских черепах, 8. Раскопки гигантского окаменелого тираннозавра, 9. Эволюция змей, 10. Морская чешуйчатая чешуя мелового периода
Вдохновение
Больше похоже на этоИнформационный бюллетень BBC Earth
0010 BBC Earth доставлено прямо на ваш почтовый ящик
Как динозавры уменьшились и стали птицами
Из Quanta Magazine ( найти оригинальную историю здесь ).
Современные птицы произошли от группы двуногих динозавров, известных как тероподы, в число которых входят 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.
На протяжении десятилетий единственным ископаемым связующим звеном между птицами и динозаврами у 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 промежутке времени 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 понимали переход от динозавров к птицам. Перья, которые когда-то считались уникальными для птиц, должны были развиться у динозавров задолго до того, как появились птицы.
Новый сложный 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 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 снижение 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 аллигатора. 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 из земного шара, включая древних птиц, таких как археоптерикс, и окаменелые яйца развивающихся динозавров, погибших в гнезде. 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 птичьем черепе, 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 их 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, с помощью которой птицы находят пищу, очищаются, строят гнезда и заботятся о своих детенышах. 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».
Как и исследования 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, которые могут 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 улучшение понимания науки общественностью путем освещения научных разработок и тенденций в математике, физических науках и науках о жизни.