GISMETEO: Почему у птиц нет зубов? — Животные
GISMETEO: Почему у птиц нет зубов? — Животные | Новости погоды.Перейти на мобильную версию
- Животные
Почему птицы утратили свои зубы? Может, чтобы улучшить летные качества или более эффективно справляться с пищей? Согласно исследованию, птицы отказались от зубов, чтобы сократить период инкубации. Этот вывод бросает вызов давним научным взглядам на эволюцию клюва.
© shutterstock.comЕсли инкубационный период для яиц динозавров составлял несколько месяцев, то современные птенцы появляются на свет через несколько дней или недель. Это связано с тем, что нет необходимости ждать, пока у эмбриона начнут развиваться зубы — процесс, который может занимать 60 % времени инкубации, говорят исследователи Цзу-Руй Ян и Мартин Сандер из Боннского университета.
«Мы полагаем, что потеря зубов у птиц была побочным эффектом отбора в целях быстрого роста эмбрионов и, следовательно, более короткой инкубации», — говорят авторы.
В предыдущих исследованиях предполагалось, что птицы — живые потомки древних летающих ящеров — утратили свои зубы, чтобы улучшить полет. Но, по словам Ян и Мартина, это не объясняло, почему некоторые нелетающие динозавры в эпоху мезозоя обзавелись схожими беззубыми клювами в ходе независимой эволюции.
По другой версии, клювы больше подходят для потребления птичьей пищи. Однако некоторые динозавры с совершенно иным рационом также отказались от зубов в пользу остроконечных клювов.
Ян и Сандер заявили, что их результаты основаны на исследовании, в котором было обнаружено, что инкубационный период яиц нелетающих динозавров длится дольше, чем считалось ранее, — от трех до шести месяцев. Причиной было медленное образование зубов. Ученые пришли к такому выводу, исследуя линии роста — почти как кольца деревьев — в окаменелых зубах двух эмбрионов динозавров.
Кроме того, в яйце эмбрион в большей степени подвержен внешним угрозам, таким как хищники и стихийные бедствия, а более быстрое рождение повышает шансы на выживание. У млекопитающих нет таких проблем, так как эмбрионы защищены внутри матери.
Более быстрая инкубация могла позволить ранним птицам и некоторым динозаврам откладывать яйца в открытых гнездах, а не закапывать, как раньше. Однако авторы признают, что их гипотеза не согласуется с беззубостью черепах, которые все еще имеют длительный период инкубации.
Больше интересного в «Телеграме» Читайте нас в «Дзене»
Американский мелкий чиновник украл сотни тысяч долларов и потратил их на необычных животных
Сотрудник мэрии американского Уилксвилля похитил порядка 310 тыс.
долларов бюджетных средств.
Почему кошки так долго спят?
Объедки с человеческого стола помогают собакам избежать сложностей с ЖКТ в пожилом возрасте
Как правильно выгуливать собаку? Советы кинолога
Австралийские клопы-хищники научились применять для охоты клей
Есть ли у наземных млекопитающих шансы вырасти до размеров динозавров?
В США домашним попугаям понравилось общаться по видеозвонкам
За три месяца в эксперименте приняли участие 18 разных пернатых, в том числе африканские серые, кореллы и ара.
Прочь из яйца, теряя зубы
Наталья Резник
«Троицкий вариант» №13(257), 03 июля 2018 года
У птиц нет зубов, их заменяет клюв.
Есть две гипотезы, объясняющие, почему птицы простились с зубами. Возможно, таким образом они уменьшили вес тела, что создает преимущество при полете. Кроме того, благодаря удивительному разнообразию форм клюва птицы приспосабливаются к разным условиям существования: и рыбу ловят, и воду процеживают, и в узенькую дырочку суются. Однако эти предположения не объясняют существования беззубых, клювастых двуногих динозавров. Они не летали, поэтому необходимость уменьшения веса для них не была такой уж критичной, тем не менее клювы у динозавров в ходе эволюции возникали неоднократно и независимо. А появившиеся в мезозое птицы были как раз зубастыми, и полету это не мешало. Над морем парили огромные зубастые пелагорнитиды и мелкие, размером с голубя ихтиорнисы. А если рассуждать об особенностях формы клюва, то пасть млекопитающих также способна выполнять весьма специфические задачи, достаточно вспомнить утконоса или муравьеда.
Приспособление к полету и особенности питания лишь отчасти объясняют утрату зубов.
Специалисты Боннского университета (Германия) под руководством профессора Мартина Сандера (Martin Sander) предположили, что современные птицы, равно как и некоторые группы динозавров, расстались с зубами, чтобы их потомство быстрее вылуплялось из яиц [1]. Отправной точной для этой гипотезы послужили исследования американских и канадских палеонтологов под руководством Грегори Эриксона (Gregory M. Erickson), профессора Университета штата Флорида. Ученые предположили, что скорость развития эмбрионов птиц и рептилий зависит от наличия зубов [2].
Птицы — ближайшие родичи динозавров, относятся к кладе Sauria, в которую входят и двуногие ящеротазовые рептилии — тераподы. Раньше срок инкубации их яиц определяли, исходя из величины яйца, сопоставления размеров детенышей и взрослых особей, а также с учетом скорости метаболизма птичьих эмбрионов. Основываясь на этих данных, исследователи полагали, что инкубационный период яиц терапод составлял от 45 до 82 дней, что сопоставимо со сроками развития птичьих яиц (11–82 дня).
Зубы взрослых крокодилов и млекопитающих имеют некое подобие суточных колец — линии роста фон Эбнера, которые отражают суточный ритм минерализации зубов в процессе развития. Подсчитывая эти линии, специалисты определяют сроки образования зубов у млекопитающих и скорость замены зубов у крокодилов и динозавров. Однако в последнее время в распоряжении палеонтологов оказывается всё больше динозавровых эмбрионов на разных стадиях развития. Эриксон и его коллеги решили поискать линии фон Эбнера на зубах невылупившихся динозавров и нашли их. Они исследовали зубы эмбрионов двух групп: цератопсов и гадрозавров. Представитель первой группы,
У P. andrewsi средняя ширина линии составляет 10,04 мкм, и 15,26 мкм — у H. stebingeri. Учитывая, что зубы начинают образовываться по прошествии 42% инкубационного периода, минимальный срок развития эмбриона у P. andrewsi должен был длиться примерно 83 дня, а у H. stebingeri — 171 день, существенно медленнее, чем у птиц, хотя примерно на 5–6% меньше, чем у современных рептилий. Эриксон предположил, что скорость развития эмбриона замедляется из-за скорости образования дентина. Такая медленная инкубация в сочетании с редким размножением ставила ящеротазовых динозавров в невыгодное положение.У рептилий большие кладки, они не имеют возможности заботиться о них несколько месяцев и закапывают в землю или песок. Там яйца легко могут погибнуть от хищников или превратностей погоды. Если сократить инкубацию и присматривать в это время за кладкой, шансы потомства на выживание существенно возрастают. Мартин Сандер и его аспирант предположили, что птицы расстались с зубами именно для того, чтобы ускорить развитие яиц.
Ученые исследовали остатки множества ящеротазовых диноавров и птиц мезозоя (гесперорниса, ихтиорниса), и оказалось, что динозавры в ходе эволюции неоднократно частично или полностью теряли зубы. Кроме того, беззубыми были некоторые птерозавры и птицы — Confuciusornis и Gobipteryx.
Исследователи считают, что беззубость птиц развивалась постепенно (см. рис. 1). У многих рептилий, древних и современных, выпавшие зубы заменяются новыми, и так всю жизнь. Сначала предки птиц утратили способность к замене зубов во взрослом возрасте, у некоторых видов, например динозавра Limusaurus, жившего в юрском периоде, или у птиц раннего мелового периода Sapeornis, новые зубы не вырастали. Затем зубы перестали формироваться даже у эмбрионов. Тем не менее современные птицы сохранили генетические механизмы закладки зубов. У цыплят, например, есть гены, регулирующие эмбриональное развитие зубов, и даже какие-то жалкие зачатки. Однако ключевые регуляторные факторы, необходимые для формирования зубов, в том числе ген костного морфогенетического белка Bmp4, не экспрессируются в цыплячьих эмбрионах в нужное время и в нужном месте [3].
Согласно палеонтологическим данным, зуб эмбриона прирастал не более чем на 30 мкм в сутки. Таким образом, яйца всех динозавров, имеющих зубы, должны были развиваться медленно. Эти расчеты согласуются с имеющимися данными о гнездах динозавров: у большинства они напоминают гнезда современных рептилий, которые свои яйца закапывают и мало о них заботятся. Только тираннозавры, по-видимому, сооружали открытые гнезда и заботились о кладке, так что она могла развиваться быстрее, чем в зарытой яме.
Итак, беззубость делает эмбриональное развитие более экономичным, коротким и безопасным. Поэтому некоторые динозавры, а затем и их потомки — птицы — от зубов отказались ради сокращения срока инкубации. Из этого правила есть исключение — черепахи. Зубов у них нет, а инкубационный период долог, 42–112 дней, что противоречит гипотезе ускорения развития как движущей силе возникновения беззубого клюва. Медленно развиваются и яйца большеногов — птиц, которые закапывают свои яйца в кучи листьев.
Гипотеза Мартина Сандера нуждается в доказательствах. Они могут быть палеонтологическими. Для этого нужно собрать больше данных о сроках развития ископаемых динозавров и птиц. Если у зубастых птиц он будет длинным, а у рептилий, теряющих зубы, — сокращенным, это послужит аргументом в пользу гипотезы. Однако такой метод не позволяет определить период инкубации у беззубых таксонов. Ученые надеются, что информацию о влиянии беззубости на время инкубации можно будет получить, подавляя работу специфических генов, ответственных за образование зубов.
1. Yang T. -R., Sander P. M. The origin of the bird’s beak: new insights from dinosaur incubation periods // Biol. Lett. 2018, 14: 20180090, DOI:10.1098/rsbl.2018.0090.
2. Erickson G. M., Zelenitsky D. K., Kay D. I., Norell M. A. Dinosaur incubation periods directly determined from growth-line counts in embryonic teeth show reptilian-grade development // PNAS, 2017, 114, 540–545, DOI:10.
1073/pnas.1613716114.
3. Chen Y. et al., Conservation of early odontogenic signaling pathways in Aves // PNAS, 2000, 97, 10 044–10 049, DOI:10.1073/pnas.160245097.
Как у птиц выпадали зубы
Да, у птиц были зубы. Согласно новому исследованию, они заменили их клювами более 100 миллионов лет назад.
Дэн Носовиц
12 декабря 2014 г.
Челюсть мутанта (справа) ясно показывает зубы по сравнению с нормальным цыпленком (слева). Фото: д-р. Джон Фэллон и Мэтью Харрис Птичий клюв — замечательная вещь. Он может быть тусклым или эффектно окрашенным, заостренным или тупым, длинным или приземистым, тонким или комично большим. С его помощью можно рвать плоть, исследовать цветы или раскалывать самые крепкие орехи. Птицы — не единственные животные с клювами, но это единственная крупная группа животных, у которых клюв является исключительным вариантом.
У современных птиц нет зубов. Но почему?
Новое исследование, опубликованное в последнем выпуске журнала Science, исследует эволюцию птичьего клюва, восходя к предкам современных птиц: динозаврам. У всех птиц есть ген, который деактивирует формирование зубов (да, у птиц могут расти зубы, мы доберемся до этого через минуту). Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде обнаружили, что этот ген восходит к общему предку всех современных птиц, который жил около 100 миллионов лет назад.
Чтобы решить эту загадку, исследователи использовали недавно созданную базу данных геномов, которая каталогизирует генетическую историю почти всех ныне живущих отрядов птиц — всего 48 видов. Они искали два конкретных типа генов: один отвечает за дентин, вещество, из которого (в основном) состоят зубы, а другой — за эмаль, которая их защищает. Обнаружив эти гены, исследователи обнаружили мутации, которые их деактивировали, и прочесали летопись окаменелостей, чтобы выяснить, когда эти мутации развились.
Они пришли к выводу, что потеря зубов и развитие клюва были двухэтапным процессом, хотя в основном эти этапы происходили одновременно. В документе говорится: «На первой стадии началась потеря зубов и частичное развитие клюва в передней части как верхней, так и нижней челюсти. Вторая стадия включала одновременное прогрессирование потери зубов и развитие клюва от передней части обеих челюстей к задней части рострума». (Рострум — это еще одно слово, обозначающее клюв, а «передний» в основном означает «направленный вперед».)
Развитие птичьего клюва и потеря птичьих зубов, по мнению исследователей, произошли примерно в одно и то же время; в летописи окаменелостей есть ранние птицы, такие как Ichthyornis, у которых есть частичный клюв в передней части рта и зубы сзади, что является промежуточным этапом развития. Марк Спрингер из Калифорнийского университета в Риверсайде говорит, что исследователи не смогли точно определить потерю зубов, но наличие определенных мутаций «указывает на то, что дентин (и зубы) были утрачены не позднее ~101 миллиона лет назад».
Потеря эмали, вероятно, первый шаг в процессе удаления зубов, может быть более точно датирована примерно 116 миллионами лет назад.
Новое исследование подробно описывает, как птицы поменяли зубы на клювы, но почему это произошло, до сих пор остается загадкой. Интересно, что мутации, ответственные за чудесное превращение, можно преодолеть. Еще в 2006 году ученым из Манчестерского и Висконсинского университетов удалось манипулировать генами курицы так, чтобы у нее действительно выросли зубы.
«Раньше люди думали, что птицы потеряли свои зубы, чтобы облегчить свой скелет, чтобы они могли лучше летать», — объяснил Стивен Брусатте, палеонтолог, в настоящее время работающий в Эдинбургском университете, который много изучал и много писал о пересечении динозавров и птиц. .. «Да, может быть, но определенно потеря зубов не совпала с эволюцией полета, потому что было много птиц, которые могли летать, у которых были зубы». Он говорит конкретно об археоптериксе, которого многие считают «первой птицей».
Археоптерикс летал, у него были перья и грызуны. «Почему целая основная группа животных лишилась зубов?» — говорит Брусатте. «Это был действительно открытый вопрос». Другими словами, ответ неизвестен.
Но Брусатте уверен, что идея о том, что птицы потеряли свои зубы, чтобы снизить вес, имеет смысл только с повествовательной, а не научной точки зрения. Летающие млекопитающие, такие как летучие мыши, могут летать, не отказываясь от зубов вместо клюва. В конце концов, клюв — это не жертва. «Клювы можно использовать для еды самых разных вещей», — говорит он. «Возможно, клювы в некотором смысле даже более универсальны, чем зубы».
Брусатте отмечает, что клювы отлично подходят для нарезки, особенно (но не исключительно) растительных остатков; есть много нептичьих животных, которые носят клювы именно для этой цели. Есть рыба-попугай, которая может похвастаться клювом, чтобы откалывать твердые кораллы на рифах; панголин, чешуйчатое млекопитающее, у которого нет зубов и которое раздавливает насекомых, которых он ест, своим нёбом и брюхом; и черепахи, которые различаются почти так же, как и птицы, и могут использовать свои клювы разной формы, чтобы есть растения или других животных.
Мы до сих пор точно не знаем, почему у птиц выпадают зубы. Но именно эта неуверенность заставляет Брусатта двигаться вперед. «Когда возникают большие вопросы, это делает науку довольно увлекательной», — говорит он.
Есть ли у птиц зубы? (Все, что вам нужно знать)
Почему у птиц выпадают зубы?
Что у птиц вместо зубов?
Пережевывают ли птицы пищу?
Как едят птицы?
Птицы проглатывают пищу целиком?
Птицы едят досыта?
Часто задаваемые вопросы о птичьих зубах
Вы когда-нибудь задумывались, почему куриные зубы так редки? Тщательный осмотр птичьего клюва и пищеварительной системы может выявить некоторые сюрпризы, но он не обнаружит никаких зубов. Вместо этого птицы развили сложные клювы, пищеварительную систему и поведение, чтобы сделать возможным кормление.
У птиц нет настоящих зубов, но было время в их эволюционной истории, когда они были. С тех пор птичий клюв превратился в ошеломляющее множество различных форм и размеров, уникальных для каждого вида птиц.
Удивительно, но ген роста зубов все еще присутствует у современных птиц. Ученые доказали это, манипулируя куриными генами, производя курицу-мутанта с клювом, полным зубов.
Мы точно не знаем, почему у современных птиц выпали зубы, но, вероятно, это как-то связано со снижением веса и сокращением времени инкубации. Потеря зубов явно пошла на пользу птицам, которые теперь могут процветать благодаря своим специализированным клювам и пищеварительной системе. Об этом свидетельствует обилие и разнообразие птиц, наблюдаемых сегодня.
Некоторые современные птицы имеют структуры в клюве, очень похожие на зубы. Гуси, например, имеют острые зазубрины на зубах и языке, которые используются для стрижки травы и растительных остатков. Эти структуры известны как tomia, и они действительно выполняют некоторые функции зубов. Однако томия не классифицируется как зубы, поскольку у них отсутствует дентин, эмаль и другие ткани настоящих зубов.
Продолжайте читать, пока мы узнаем больше о том, почему у птиц нет зубов и как они выживают без них.
Крупным планом клюв гуся, где можно увидеть томию
Почему у птиц выпадают зубы?
Считается, что птицы произошли от динозавров около 150 миллионов лет назад. В то время у динозавров были зубы, и они передались ранним птицам.
Исследования показывают, что птицы потеряли свои зубы около 100 миллионов лет назад. Мы точно не знаем, почему птицы потеряли зубы все эти миллионы лет назад, но были выдвинуты некоторые интересные теории.
Продолжайте читать, чтобы узнать о некоторых возможных причинах потери зубов у эволюционирующих птиц.
Одной из наиболее очевидных причин потери зубов у птиц является снижение веса. Птицы демонстрируют множество других стратегий снижения веса, которые очень важны для полета. Зубы тяжелые, и не менее важны укрепленный череп и мощные мышцы, необходимые для жевания.
Эта теория может быть частично верной, но это далеко не все. Мы знаем это, потому что у многих ранних птиц были и зубы, и способность летать.
Еще одна интересная теория о том, почему у птиц выпадали зубы, касается развития птенцов. Идея состоит в том, что, поскольку зубы растут и развиваются долго, они увеличивают количество времени, которое родители должны защищать и инкубировать яйца.
Потеряв зубы, птицы могли повысить выживаемость как яиц, так и родительских птиц.
Краснозобый крохаль – у уток также есть томиа, которые помогают срезать траву и растительную массу
Что у птиц вместо зубов?
У птиц есть клювы, которые часто сильно зависят от их рациона и поведения. Существует ошеломляющее множество различных форм купюр, в том числе довольно замечательных форм и размеров. На некоторых птичьих клювах есть структуры, напоминающие зубы, и они известны как томия.
У гусей, например, есть зубчатые томии, которые проходят по всей длине их клювов и помогают им срезать траву и растения, которыми они питаются. У соколов есть пара томий на верхней челюсти, которыми они убивают свою добычу.
Птенцы также имеют на клюве структуру, известную как яичный зуб. Яичный зуб вовсе не настоящий зуб, а скорее острый закаленный острие, которое вылупившаяся птица использует, чтобы вырваться из своей скорлупы.
Крупный план птенца американской малиновки с видимым яичным зубом
Пережевывают ли птицы пищу?
Мы пережевываем пищу, чтобы начать процесс пищеварения и облегчить ее проглатывание. У птиц нет зубов и сильных челюстных мышц, так как же они пережевывают пищу? Чтобы ответить на этот вопрос, нам сначала нужно заглянуть внутрь тела птицы, а не в рот.
Птицы, которые питаются твердой пищей, такой как семена, должны иметь какой-то способ расщепления пищи и сделать ее более удобоваримой. Этот процесс начинается в зобе, своего рода органе хранения пищи.
Пища в урожае не переваривается, но немного размягчается во время хранения. Пища попадает из зоба в желудок, где сильнокислые пищеварительные соки начинают ее расщеплять. Затем эта размягченная пища перемещается в желудок, где она «пережевывается».
Птичий желудок — мощный орган, выстланный жесткой грубой тканью, известной как койлин. Пища измельчается в желудке с помощью мелких камней и песка, которые птицы проглатывают.
Крупный план домашнего крапивника, поедающего жука
Как едят птицы?
Птицы используют свои клювы, языки и гравитацию для сбора пищи и подачи ее в пищеварительную систему. У них нет рук, как у нас, поэтому их специализированные клювы используются с удивительной ловкостью.
То, как птицы проглатывают целые продукты, может иметь большое значение для предотвращения удушья. По этой причине рыбоядные птицы, такие как зимородки, обычно заглатывают свою добычу головой вперед.
Птицы обычно берут кусочек пищи и запрокидывают голову, чтобы проглотить его. Большинство птиц проглатывает пищу целиком, но семена часто приходится измельчать, а добычу крупных животных необходимо рвать на полоски.
Самец американского щегола, питающийся семенами
Проглатывают ли птицы пищу целиком?
Птицы питаются огромным разнообразием различных источников пищи, от жидкого нектара до крошечных семян, крупных фруктов и животных даже больше, чем они сами.
Каждая из этих диет требует особой стратегии для животных без зубов!
Большинство птиц обходятся без зубов, сосредоточившись на источниках пищи, которые можно проглотить целиком. Однако некоторые птицы, такие как попугаи и хищники, способны раздавить и разорвать свою пищу на удобные порции, которые можно проглотить.
Эта способность действительно важна для птиц, питающихся крупной добычей, но способность рвать пищу не менее важна для птиц, питающихся травой или питающихся крупными плодами.
Белоголовый орлан, разрывающий лосося
Птицы едят, пока не насытятся?
Птицам ежедневно требуется удивительно большое количество пищи. Меньшим птицам, как правило, требуется больше пищи, чем более крупным, часто до тридцати процентов их массы тела каждый день!
Птицам нужно так много еды, потому что у них от природы высокая температура тела и им требуется большое количество энергии для подпитки их полета. Птицы не пропустят трапезу, не наевшись досыта, и сохранят лишнюю пищу в зобе, прежде чем она будет переварена.