Птица ихтиорнис сохранила зубы и приобрела большой мозг
Палеонтологи изучили несколько черепов (в том числе хорошо сохранившийся экземпляр) ихтиорниса — птицы, жившей в позднем мелу. Детальная трехмерная реконструкция показала, что Ихтиорнис обладал мозгом, по размеру сопоставимым с мозгом современных птиц, а также зубами динозавровых предков. Результаты исследования опубликованы в Nature.
У современных видов птиц строение черепа сильно зависит от особенностей питания и образа жизни, но все они имеют черты, отличающие их от черепов динозавровых предков. Например, у современных птиц нет зубов, клюв покрыт роговой оболочкой, есть подвижное нёбо и челюсти. По сравнению с предками-рептилиями, мозг увеличился в размерах, а вслед за ним увеличилась и черепная коробка. Окружающие черепную коробку мышцы-аддукторы, сжимающие челюсти, наоборот уменьшились. Впрочем, как появлялись эти признаки, до сих пор изучено слабо, поскольку черепа ископаемых птиц плохо сохраняются.
Ихтиорнис (Ichthyornis dispar)
— птица из позднего мела, жившая около 100-66 миллионов лет назад в
Северной Америке.
Бхарт-Аньян Бхуллар (Bhart-Anjan Bhullar) из Йельского университета и его коллеги изучили четыре черепа ихтиорниса, не описанные ранее. Один был их собственной находкой, другие черепа палеонтологи взяли из музейных коллекций. Авторы реконструировали голову птицы с помощью трехмерного сканирования высокого разрешения, а также подробно описали и проанализировали все костные элементы.
Исследование показало, что ихтиорнис
имел переходное строение клюва. Как и у современных птиц, его клюв имел вогнутый профиль,
беззубая предчелюстная кость была заострена на конце. Нёбо было узкое и удлиненное,
а надклювье — подвижное, как и у современных птиц.
В то же время, авторы обнаружили и предкоевые особенности строения черепа. У ихтиорниса на затылочной кости оказались большие выемки для прикрепления мощных мышц-аддукторов, закрывающих челюсти, совсем как у динозавровых предков. Верхнечелюсная кость имеет примитивный вид — она крепкая, длинная и на ней расположен ряд зубов, как и на нижнечелюстной кости. Нервно-сосудистое отверстие в передней части верхнечелюстной кости указывает на то, что ороговевшим был только самый кончик клюва, а не весь клюв, как у современных птиц.
Авторы заключают, что мозг и подвижность клюва, характерные для современных птиц, по-видимому, появились до полной трансформации клюва и
уменьшения мускулатуры челюсти — ихтиорнис наглядно демонстрирует эту переходную
точку в эволюции птиц.
Многие особенности, характерные для современных птиц, появились уже около 100 миллионов лет назад. Уже тогда птицы хорошо летали, и их птенцы, как и птенцы современных птиц, развивались по-разному — среди них были как беспомощные, так и хорошо сформированные птенцы.
Александра Кочеткова
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Почему у птиц нет зубов
Птичий клюв — поистине увлекательный инструмент. Они могут быть заостренными или тупыми, яркими или тусклыми, маленькими или комично большими, но все они служат определенной цели — раскалывают крепкие орехи, разрывают плоть или деликатно потягивают цветочных нектар. Однако пережевывать пищу с помощью клюва нельзя, поскольку зубов в нем нет — вместо этого он покрыт роговой оболочкой.
У современных птиц нет зубов, но так было не всегда. А если у вас появилось желание возразить и сказать, что зубы есть, например, у гусей, то знайте — это не зубы, а ороговевшие выросты
Современные птицы эволюционно связаны с тероподами — классом опасных динозавров с заостренными зубами.
Однако со временем получилось так, что они превратились в безобидных голубей, уток или даже колибри.
У каких птиц раньше были зубы
Последним общим предком птиц и динозавров, имевшим полный набор зубов, был археоптерикс литографика (Archaeopteryx lithographica), живший около 150 миллионов лет назад. Однако ископаемые останки более ранних видов (живших в позднем меловом периоде 93-65 миллионов лет назад), все еще показывают у них наличие зубов.
Например, род ихтиорнис (Ichthyornis dispar) имел клюв с зубами динозавровых предков. Это указывает на то, что птицы потеряли зубы около 100 миллионов лет назад, но почему это произошло и каким образом никто не знал.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Как птицы потеряли зубы
Американская исследовательская группа, возглавляемая биологами из Калифорнийского университета в Риверсайде и Государственного университета Монтклера в ходе своей работы обнаружила у 48 видов птиц общие мутации, которые инактивировали как гены, связанные с эмалью, так и гены, связанные с дентином.
Эмаль — это твердая ткань, покрывающая зубы, в то время как дентин — это кальцинированное вещество под ней.
Это открытие означало, что в какой-то момент эволюции общий предок птиц утратил способность образовывать зубы, в результате чего появились беззубые птицы, которых мы видим сегодня.
Интересно, что в 2006 году ученые из Манчестерского университета (Великобритания) и Висконсинского университета (США) смогли вывести цыплят с зубами. Они преодолели мутации, препятствующие образованию зубов, манипулируя генами курицы. Это подтвердило теорию теорию о том, что потеря зубов у птиц произошла из-за инактивации определенных генов в течение длительного периода эволюции.
Но почему же это произошло?
Этот вопрос годами ставил в тупик многих исследователей. И сегодня существует несколько теорий:
- Без зубов легче летать
Согласно этой популярной теории, причиной отсутствия зубов у птиц стала адаптация к условиям жизни. Нет зубов — тело становится легче, а соответственно, летать проще.
Однако эта гипотеза довольно слабая с научной точки зрения, поскольку у других летающих животных, например, у летучих мышей, зубы имеются.
- Изменения в рационе питания
В конце мезозойской эры примитивные птицы с зубами исчезли, и остались только птицы с клювами. Возможно, это связано с тем, что клювы лучше подходили для употребления пищи, подходящей птицам. Однако эта теория тоже легко поддается критике, поскольку зубы идеально подходят для перемалывания любой еды.
- Сокращение инкубационного периода
Третья и относительно новая гипотеза была выдвинута исследователями из Боннского университета (Германия). Они предположили, что потеря зубов сокращает время инкубации птичьих яиц и, следовательно, благоприятствует эволюции.
В отличие от других яйцекладущих существ, например, рептилий и рыб, птицы откладывают относительно небольшое количество крупных яиц, для вылупления которых требуется короткое время (в среднем 11-85 дней). Этот короткий инкубационный период резко увеличивает их шансы на выживание.
Это ограничивает время, в течение которого яйца уязвимы для окружающей среды и хищников, в результате чего появляется много здоровых молодых птиц.
Для сравнения, исследования показали, что их динозавры откладывали яйца, на вылупление которых уходило от трех до шести месяцев. Этот длительный инкубационный период объясняется медленным формированием зубов, поскольку их развитие является сложным процессом и составляет около 60% времени инкубации яиц. Более короткий инкубационный период, должно быть, сокращал вероятность гибели еще не вылупившихся птенцов
5 Birds With Teeth — AZ Animals
Животные развили разные типы зубов в зависимости от того, какую пищу они едят. Как правило, травоядные обладают плоскими зубами, подходящими для измельчения растительной массы. Между тем, плотоядные полагаются на свои острые зубы, чтобы протыкать и отрывать плоть животных. У некоторых животных, таких как акулы, постоянно отрастают зубы, в то время как у других, таких как нарвалы, зубы имеют форму рогов.
У большинства млекопитающих и рептилий есть зубы, и даже у некоторых амфибий. Однако есть одна группа животных, у которых полностью отсутствуют зубы: птицы. У современных птиц нет зубов, в отличие от их древних птичьих предков, динозавров и других доисторических птиц. Во время кормления большинство птиц либо проглатывают свою добычу целиком, либо используют свои острые клювы, чтобы нарезать ее на кусочки. И все же напрашивается вопрос, а бывают ли птицы с зубами?
Учитывая обилие фотографий в Интернете, на которых изображены птицы с «зубами», эту тему стоит изучить более подробно. Сегодня мы обсудим 5 разных птиц с зубами или, по крайней мере, с чертами, похожими на зубы. Мы расскажем, где живут эти птицы, как они выглядят и чем питаются. Кроме того, мы осмотрим их зубы и обсудим, чем они отличаются от настоящих зубов. Таким образом, в следующий раз, когда вы услышите утверждение, что у птиц есть зубы, вы будете знать, что сказать, чтобы положить конец разговору. Без лишних слов, давайте углубимся в тему птиц с зубами.
#5: Гуси
Гуси обладают зубоподобными структурами, называемыми tomia, которые помогают им вырывать и есть траву.©Joos/Shutterstock.com
Наряду с лебедями и утками гусь принадлежит к семейству водоплавающих утиных. Всего существует более 20 отдельных видов. В то время как некоторые птицы носят название гусь, например, африканский карликовый гусь, технически эти птицы являются утками или лебедями. Большинство гусей относятся либо к роду Anser, либо к роду , либо к роду белых или серых гусей, либо к роду Бранта, или черные гуси. Вы можете найти гусей на всех континентах, кроме Антарктиды, как правило, в местах обитания водно-болотных угодий. Тем не менее, они также проводят значительное количество времени на полях, лугах и открытых городских территориях. У большинства гусей длинные тонкие шеи, плоские клювы, сужающиеся к концу, и перепончатые лапы. Гуси в основном едят траву, корни, стебли, семена и ягоды, но также едят насекомых. После курицы гуси считаются одной из самых распространенных домашних птиц в мире.
Сегодня существует множество одомашненных пород помимо настоящих диких гусей.
Хотя многие считают гусей зубастыми птицами, это распространенное заблуждение. Это убеждение исходит из крошечных, похожих на зубы структур, которые выстилают клюв и язык гуся. Эти структуры, называемые томиа, состоят из томиума, твердого типа хряща. В зависимости от вида томия может быть длинной или короткой, обильной или редкой. Гуси развили tomia, чтобы помочь им питаться травой. Во время кормления они полагаются на свои «зубы», которые помогают им срывать и выдирать траву. Хотя технически tomia не являются зубами, они все же очень острые. При угрозе или при защите своей территории гусь может действовать очень агрессивно, а некоторые нападают на человека. Поэтому лучше обходить их стороной, если не хотите, чтобы вас укусили.
#4: Пингвины
Рты пингвинов полны крючковатых образований из кератина, называемых сосочками, которые помогают им хватать рыбу. ©Mike Korostelev/Shutterstock.
com
Еще одна группа птиц с зубами, которые не являются зубами, пингвины принадлежат к семейству Spheniscidae. Всего существует 18 различных видов пингвинов, большинство из которых живут в Антарктиде или на близлежащих островах. Кроме того, они также обитают у южных берегов Южной Америки, Африки и Австралии. В то время как некоторые пингвины, такие как императорский пингвин, мигрируют на большие расстояния, другие живут в одних и тех же местах обитания круглый год. У пингвинов прямостоячие конические тела, длинные ласты, перепончатые лапы и большие заостренные клювы. Их размер варьируется от 12 дюймов до 4,3 фута в высоту и от 3,3 до 41 фунта. Хотя они не умеют летать, пингвины исключительно хорошо плавают. В самом быстром темпе они могут плавать со скоростью почти 5,6 миль в час и задерживать дыхание на срок до 20 минут. Их скорость и способности в воде помогают им в охоте за едой, включая рыбу, криль и кальмаров.
Пингвины также попали в наш список птиц с зубами, хотя, как и у других, у них отсутствуют настоящие зубы.
Клюв пингвина состоит из кератина и обычно заканчивается крючком, который помогает им захватывать предметы. Внутри клюва пингвина находится множество колючих, похожих на зубы структур, называемых сосочками. Сосочки, также сделанные из кератина, выстилают язык пингвина, верхнее и нижнее небо. Они изгибаются к задней части рта пингвина, что помогает ему хвататься за скользкую рыбу. В каком-то смысле у пингвинов есть встроенные рыболовные крючки во рту, которые не дают еде ускользнуть.
#3: Зубастая шалашница
Зубастая шалашница имеет зазубрины вдоль клюва, которые помогают ей прорезать стебли листьев.©Jukka Jantunen/Shutterstock.com
Зубастый шалашник, также известный как зубастый кошачий, относится к семейству шалашников Ptilonorhynchidae. Он является эндемиком Австралии и предпочитает жить в лесах на больших высотах. Большинство экземпляров имеют длину около 11 дюймов. Их оперение кажется зелено-коричневым на спине и голове и белым с коричневыми полосами на груди и нижней части тела.
Они питаются в основном фруктами и листьями деревьев, хотя также едят насекомых и семена. Как и все шалашники, самец зубастого шалашника строит беседку или строение, чтобы привлечь потенциального партнера. Он получил свое название из-за уникального клюва с зазубренными краями, похожими на зубы. Эта адаптация приводит к тому, что многие случайные наблюдатели ошибочно принимают их за птиц с зубами. На самом деле их клюв просто надрезан, что помогает им прорезать стебли листьев и суккулентов.
#2: Туканы
У туканов есть клювы с зазубринами, обращенными вперед, которые выглядят как зубы.© iStock.com/edurivero
Туканы принадлежат к семейству Ramphastidae, в которое также входят барбеты и аракарисы. Всего существует более 40 видов туканов, все из которых живут в Мексике, Центральной Америке и Южной Америке. Они не мигрируют и обычно живут в низинных тропических лесах с большими старовозрастными деревьями. В среднем они имеют длину от 11 до 25 дюймов и весят от 0,25 до 1,5 фунтов.
Кроме того, у них короткие тела и крылья, закругленные хвосты и большие красочные клювы. Их диета состоит в основном из фруктов, хотя они также едят насекомых, мелких птиц и рептилий. Клюв тукана сделан из кератина и содержит многочисленные зазубрины, обращенные вперед. Именно из-за этих зазубрин многие считают туканов птицами с зубами. Некоторые ученые считают, что их «зубастые» клювы могут помочь им отпугнуть других птиц, чтобы те могли совершать набеги на их гнезда. Туканы-самцы также используют свои клювы в борьбе, чтобы установить господство.
#1: Динозавры
Современные беззубые птицы произошли от зубастых динозавров и современных птицеподобных ответов.©Orla/Shutterstock.com
Современные птицы, вероятно, произошли от динозавров юрского периода, известных как тероподы. Примеры теропод включают тираннозавра рекса и велоцираптора. В отличие от современных птиц, у этих древних «птиц» были полные зубы рты. Одним из самых ранних известных предков современных птиц является археоптерикс.
Имя этого похожего на птицу динозавра переводится с древнегреческого как «древнее крыло». Он жил почти 150 миллионов лет назад и обитал на территории современной Центральной Европы. Они были около 20 дюймов в длину и имели длинный костлявый хвост, как и у других динозавров того времени. Кроме того, внутри клюва у них есть маленькие острые зубы. Наряду с несколькими еще более ранними видами археоптерикс, вероятно, помог проложить путь современным беззубым птицам.
Up Next:
- Посмотрите, как аллигатор кусает электрического угря напряжением 860 вольт
- 15 самых глубоких озер в США
- Посмотрите, как большая белая акула преследует ребенка на буги-борде
Еще от 9007 Animals
Избранное изображение
© iStock.com/leekris
Поделиться этой публикацией:
Спасибо за прочтение! Есть отзывы для нас? Свяжитесь с редакцией AZ Animals.
Есть ли у птиц зубы? | Птичье пятно
Зубы представляют собой твердые обызвествленные образования, встречающиеся в челюстях или ртах многих позвоночных.
Они в основном используются для расщепления пищи в процессе, называемом пережевыванием, который является первым этапом пищеварения.
Многие животные также используют свои зубы, чтобы ловить или ранить добычу, переносить вещи, включая своих детенышей, разрывать пищу на более мелкие кусочки перед тем, как съесть ее, а также для защиты.
У большинства млекопитающих, рыб, амфибий и рептилий зубы различаются по размеру, строению и расположению во рту и в ходе эволюции использовались для различных целей. Например, у некоторых змей есть полые зубы, которые действуют как иглы для введения яда.
Птицы, однако, являются исключением, поскольку это единственный класс позвоночных, не имеющий зубов.
Почему у птиц нет зубов?
Около 300 миллионов лет назад появилась группа рептилий, называемых архозаврами, которые произошли от более ранней группы диапсидных рептилий, у которых было по два отверстия в черепе за каждым глазом. Архозавры включали летающих и нелетающих динозавров и отличались от диапсидных рептилий наличием всего по одному отверстию в черепе перед каждым глазом.
Еще одной особенностью архозавров были зазубренные зубы, расположенные в лунках, а не неглубокая канавка, как у других рептилий.
Ископаемые записи показывают, что современные птицы появились около 60 миллионов лет назад и произошли от тех ранних архозавров. Крокодилы и аллигаторы — единственные сохранившиеся архозавры и ближайшие из ныне живущих родственников птиц.
Подобно ранним архозаврам, крокодилы все еще сохраняют зубы, а это означает, что где-то в процессе эволюции птицы потеряли зубы, а не лишились их изначально. И наука показала, что триггер, позволяющий генам производить зубы у птиц, был выключен около 100 миллионов лет назад.
В течение многих лет считалось, что у современных птиц нет зубов, потому что они относительно тяжелые и мешают полету. Но эта гипотеза не объясняет, почему у многих мезозойских нелетающих динозавров не было зубов. И наоборот, археоптерикс, которого долгое время считали самой ранней птицей, летал, и у него были зубы, которые помогали его плотоядной диете.
А летающие млекопитающие, такие как летучие мыши, могут хорошо летать, несмотря на наличие зубов.
Еще одно предположение заключалось в том, что клюв является лучшим приспособлением для употребления определенных видов пищи. Например, большинство видов птиц не охотятся на добычу, а у тех, кто охотится, развились более острые и мощные клювы и когти, помогающие им ловить и разрывать пищу. Для птиц, которые питаются более мелкими животными, насекомыми и семенами, зубы мешают эффективно использовать клюв.
Согласно теории, из-за того, что у птиц есть желудок, мышечный орган в желудке, который перемалывает пищу, жевание зубами было бы пустой тратой энергии, поэтому со временем птицы потеряли свои зубы, потому что они не нуждались в них для еды.
Но опять же, беззубость не уникальна для птиц. Черепахи и черепахи, а также некоторые вымершие рептилии также не имеют зубов.
В 2018 году новое исследование ученых Боннского университета выдвинуло новую теорию. Они обнаружили, что для вылупления яиц нелетающих динозавров требовалось от 3 до 6 месяцев, что намного дольше, чем считалось ранее.
Изучая окаменелые зубы этих эмбрионов динозавров и исследуя годичные кольца, они обнаружили, что длительный инкубационный период был связан с развитием зубов, сложным процессом, который может занимать до 60% от общего времени инкубации яиц. время.
Яйца особенно уязвимы для хищников или повреждений, поэтому динозавры и многие современные рептилии обычно закапывают свои яйца в землю, чтобы сохранить их в безопасности в течение этого длительного инкубационного периода.
Более быстрое вылупление повышает шансы на выживание, так как цыплята, у которых не развиваются зубы, могут раньше выбраться из скорлупы и снизить риск потери яиц или инкубирующего родителя. Длительный инкубационный период также является сильным стрессом для взрослых птиц, что приводит к резкой потере массы тела, подвергая их риску недоедания и болезней.
Хотя есть некоторые исключения, яйца современных птиц обычно вылупляются всего через пару недель инкубации. Потеря зубов была платой за быстрый рост эмбриона и более короткую инкубацию и позволяла птицам откладывать яйца на открытом воздухе, а не тратить энергию на закапывание их в землю.
Могут ли у птиц расти зубы?
В середине прошлого века курица-мутант, имевшая тяжелые дефекты конечностей, умерла, не вылупившись. В течение 50 лет эмбрион пролежал нетронутым в лаборатории, пока исследователь из Университета Висконсина повторно не исследовал его и не заметил крошечные бугорки по краю клюва, похожие на зубы.
Подобно аллигатору или крокодилу, птенец по прозвищу Талпид имел конические зубы, которые очень напоминали зубы архозавров, что является еще одним доказательством того, что крокодилы и птицы имеют общего предка.
Это был не первый случай обнаружения птицы с зубами. В начале 19 века французский натуралист Этьен Жоффруа Сент-Илер и один из основоположников сравнительной анатомии наблюдал у эмбрионов попугаев крошечные зубы, что подтверждало его теорию о том, что современные животные произошли от более примитивных видов.
Открытие зубов талпида вдохновило группу ученых из университетов Манчестера и Висконсина выяснить, обладают ли куры геном, отвечающим за рост зубов.
Предыдущие эксперименты, в которых вводили генетический материал от мышей, привели к тому, что у цыплят выросли круглые зубы, как у млекопитающих, но не доказали, что птицы все еще сохраняют коренные гены своих предков.
Внеся некоторые изменения в экспрессию определенных молекул, ученые активировали ген зубов, который бездействовал миллионы лет, и вызвал рост зубов у здоровых цыплят.
Куры-мутанты, которые естественным образом несут этот рецессивный признак, так же редки, как зубы пресловутых кур, и никогда не выживают достаточно долго, чтобы вылупиться, поэтому никогда не встречаются в дикой природе.
Почему у некоторых птиц кажутся зубы?
Режущие кромки двух нижних челюстей птичьего клюва называются tomia, и у некоторых видов они эволюционировали, чтобы выглядеть и вести себя как зубы, чтобы помочь им легче справляться с едой. У рыбоядных птиц, например, есть пилообразные зазубрины, которые помогают им легче захватывать скользкую рыбу, в то время как у питающихся семенами птиц есть гребни в томии, которые помогают им прорезать внешнюю оболочку семени.