Происхождение птиц земли. Происхождение птиц

МОСКВА, 8 апр — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Благодаря современным методам исследования и новым открытиям палеонтология многое прояснила в эволюции летающих живых существ. Птерозавры, ихтиорнисы, энанциорнисы, микрорапторы сотни миллионов лет царили в воздушном пространстве, но в итоге уступили место птицам. РИА Новости рассказывает о древней истории крылатых созданий и о том, кто мог быть предком птиц.

А был ли предок?

Палеонтологи шутят: посмотрите на птицу — это же летающий динозавр. Действительно, между современными пернатыми и вымершими мезозойскими ящерами много общего: опора на задние лапы, сходство чешуи и перьев, освоение воздушной среды. Это дало основания ученым еще в конце XIX века предположить, что динозавры и есть предки птиц. Тем более что в те времена уже нашли переходную форму между двумя группами существ — археоптерикса.

Он обитал на территории современной Германии 150 миллионов лет назад. Длинные передние лапы, хвост, вытянутая морда, похожая на клюв, а главное — оперение, однозначно указывали на родство археоптерикса с птицами. Проблема в том, что первые веерохвостые, к которым принадлежат настоящие птицы, появились спустя почти 90 миллионов лет. Каким образом они "получились" из археоптерикса, оставалось загадкой.

К тому же, в отличие от птиц, древние пернатые не обладали машущим полетом — анатомия не позволяла. Максимум, на что они были способны, — планировать от ветки к ветке, о чем говорит устройство мозга, известное ученым по томографии костей черепа.

Чтобы летать как птицы, нужны облегченный скелет, крепкие кости, сильное крепление мышц, поднимающих крыло, специфические оперение и строение задних лап, веерообразный хвост. Археоптерикс всего этого был лишен, поскольку, в сущности, представлял собой разновидность динозавра.

Пернатые ящеры

Целое столетие палеонтологи полагали археоптерикса предком птиц, пока не обнаружили других кандидатов. В 1981 году в Аргентине нашли скелеты очень странных существ — пернатых, с крыльями, клювом, опорой на задние лапы. Их назвали энанциорнисами, от греческого "противоптицы". Внешне и образом жизни они напоминали крупных хищных птиц, летали с помощью маха крыла, но обладали многими сходными с динозаврами чертами. Поэтому, вероятно, и вымерли вместе с ящерами примерно 65 миллионов лет назад.

Настоящую революцию в палеонтологии произвели находки на территории китайской провинции Ляонин. Там в 1990-е наткнулись на целое кладбище летающих пернатых динозавров, погребенных слоем вулканического пепла вместе с лесом, где они обитали. Разнообразие было столь велико, что исследователи даже заговорили о динозаврах как птицах, утративших полет.

Среди ископаемых древнего леса обнаружили и примитивных веерохвостых. Это заставило взглянуть на эволюцию птиц по-новому. Например, Евгений Курочкин, один из крупнейших российских специалистов, полагал , что птицы и динозавры — разные эволюционные ветви, отделившиеся от общего пресмыкающегося предка примерно 220 миллионов лет назад.

Почему динозавры не птицы

Динозавры активно осваивали воздушную среду, о чем говорит разнообразие ископаемых форм из провинции Ляонин. Например, конфуциусорнис был беззубым, умел сидеть на ветке, а внешне напоминал фазана. Микрораптор гуи махал всеми четырьмя пернатыми лапами в полете, но, не имея бинокулярного зрения, вряд ли мог точно приземляться. На голове крошечного крылатого анхиорниса красовался хохолок.

Зачатки перьев и пуха обнаружили у синозавроптерикса — двухметрового сухопутного гиганта. Зачем ему понадобился столь необычный кожный покров? Предполагают, что на Земле в начале мезозоя произошло похолодание и эволюция отбирала особей, способных лучше обогреться. Согласно другой гипотезе, перья позволяли холоднокровным рептилиям вести ночной образ жизни.

Ключевым же отличием птиц от динозавров ученые считают миниатюризацию, которая привела к драматическим изменениям внутреннего строения. Передние лапы сильно удлинились, превратившись в крылья. Нижние позвонки срослись в пигостиль, чтобы удерживать хвост, служащий во время полета рулем. Увеличились глаза и мозг — по отношению к размерам тела. Ускорился обмен веществ, чтобы обеспечить энергией для полета. Значит, увеличились почки, выводящие продукты метаболизма.

В течение 150 миллионов лет летающие рептилии под названием птерозавры правили небом. Это были первые позвоночные, которые научились летать. Птерозавров можно назвать одним из лучших творений эволюции. Некоторые из них имели размах крыльев такой же, как у небольшого самолёта.

Существовало более 150 поразительных видов птерозавров, которые заселили весь земной шар, оставив удивительные следы их существования на каждом континенте. Все они вымерли 66 миллионов лет назад. Палеонтологи до сих пор находят окаменелости этих доисторических «самолётов».

Хотя птицы, вероятно, произошли от динозавров, но динозавры, прародители птиц, не могли летать. Правда, в эти времена существовало много летающих рептилий. Этих рептилий называют Птерозавры.

Самые известные из них:

Плезиозавр, Птеранодон, Птеродактиль, Диморфодон, Рамфорхинчус, Кетцалькоатлус и многие другие.

Птерозавры.

(правильное произношение названия PTER-o-SAWRS) Птерозавры (означает «крылатая ящерица») — доисторические рептилии, которые умели летать. Хотя птерозавры были тесно связаны с динозаврами, но всё — таки к динозаврам они не относятся. Название «Птерозавр» придумал палеонтолог Ирван Кауп в 1834 году.

Когда динозавры эволюционировали в птиц, то они резко уменьшили свои габариты. Велоцераптор (Velociraptor) — это динозавр, который, как считают учёные, был прародителем многих видов птиц. Многие исследователи часто называют Археоптерикса первой птицей.

Современные птицы произошли от группы двуногих динозавров, известных как тероподы, членами которых являются сам тираннозавр-рекс и более мелкий велоцираптор. Тероподы наиболее тесно связаны с птицами. Весили они от 45 до 225 кг – это просто гиганты по сравнению с большинством современных птиц. Также у них были большие морды, большие зубы и маленькое расстояние между ушами. Например, у велоцираптора был череп, похожий на череп современного койота, а мозг был размером с мозг голубя.

На протяжении десятилетий единственным ископаемым, которое доказывает связь между птицами и динозаврами для палеонтологов был археоптерикс, гибридное существо с пернатыми крыльями, но с очень большими зубами и длинным костистым хвостом, как у динозавра. Эти животные, похоже, приобрели свои птичьи черты (крылья и перья) всего за 10 миллионов лет — это не так много для эволюции «Археоптерикс, по-видимому, имел все характеристики современных птиц», — сказал Майкл Бентон, палеонтолог из Бристольского университета в Англии.

Происхождение птиц: "орнитизация" (конец юрского - меловой период)

Мало кто из древних обитателей Земли может сравниться по своей популярности со знаменитым археоптериксом, восемь скелетов которого найдено в Германии в отложениях позднеюрского возраста.

Это существо сочетает в себе признаки хищных динозавров-теропод и птиц. Пока археоптерикс был единственной известной "полуптицей-полурептилией", ситуация казалась простой. От динозавров произошел археоптерикс, от археоптерикса - настоящие птицы.

Но последовали новые находки, которые, как водится, вместо того чтобы еще более прояснить ситуацию, сильно ее запутали. Во-первых, выяснилось, что археоптерикс был совсем не одинок.

В отложениях мелового периода обнаружилось множество близких к археоптериксу существ, обладающих смесью птичьих и динозавровых признаков. Этих странных птиц назвали "энанциорнисами", т. е. "противоптицами", чтобы подчеркнуть, что они, возможно, и не имеют прямого отношения к настоящим птицам. Орнитизация, или "оптичивание", шла многими параллельными путями, и какая именно из "переходных форм" дала начало современным птицам, не так-то просто понять.

Археоптерикс и его родичи энанциорнисы действительно очень близки к хищным динозаврам - тероподам. Хотя у них выработались многие птичьи признаки, до сих пор у ученых остались сомнения в том, что энанциорнисы были прямыми предками современных птиц. Эксперты отмечают, что у энанциорнисов не заметно тенеденции к постепенному приобретению тех птичьих особенностей, которых им "не хватало", чтобы стать настоящими птицами.

Энанциорнис.

Зато обнаружились, причем в большом количестве, разнообразные наследники хищных динозавров, близкие по признакам к энанциорнисам или к каким-то другим птицеподобным созданиям. Оказалось, что многие мелкие хищные динозавры в разное время приобретали те или иные птичьи черты. Найдено довольно много видов динозавров с настоящими перьями.

Зачем динозаврам перья? Перья не сразу стали использоваться для полета. Сначала они, по всей видимости, служили для термоизоляции и были похожи на пух современных птиц. Потом они пригодились для брачных демонстраций. В октябре 2008 года в Китае нашли остатки пушистого нелетающего динозаврика размером с голубя, у которого на хвосте было четыре длиннейших пера, примерно таких же, как у самцов современных райских птиц. Такие перья могли использоваться только для привлечения самок - больше они ни на что не годны. Позже перья могли пригодиться как средство планирования при прыжках с ветки на ветку (у древесных динозавров дромеозаврид) либо для ускорения бега - у быстро бегающих наземных форм.

Недавно откопали совсем уж невероятных "четырехкрылых" динозавров - микрорапторов, которые, скорее всего, умели неплохо летать. Крупные перья, явно предназначенные для полета, были у них не только на передних конечностях, но и на задних!

До недавнего времени считалось, что все "оптичившиеся" динозавры были сравнительно мелкими. Однако в 2007 году в Китае был найден настоящий птицеподобный гигант, живший в позднемеловую эпоху и весивший около полутора тонн.

В Китае нашли кости гигантского птицеподобного динозавра.

По мнению большинства ученых, непосредственными предками птиц были целюрозавры (это одна из групп теропод, являющихся, в свою очередь, одной из групп ящеротазовых динозавров). Многие целюрозавры в течение юрского и особенно мелового периодов приобретали различные птичьи черты, в том числе перья, причем эти события происходили независимо в разных эволюционных линиях. Эксперименты по "орнитизации" продолжались и после появления настоящих птиц - по-видимому, вплоть до самого конца эпохи динозавров, наступившего на рубеже мезозойской и кайнозойской эр (65,5 млн лет назад).

Один из многочисленных видов пернатых динозавров.

До сих пор считалось, что степень "оптичивания" у целюрозавров коррелировала с размерами: наибольшее число птичьих черт было отмечено у мелких представителей группы, тогда как у крупных целюрозавров орнитизация не заходила так далеко. Предполагалось, что, увеличиваясь в размерах, целюрозавры могли терять некоторые птичьи признаки и возвращаться к более примитивному состоянию. Новая находка китайских палеонтологов показала, что даже крупнейшие представители группы могли быть очень похожи на птиц.

Чудовище, названное гигантораптором, проживало на территории Китая в позднемеловую эпоху, в период между 89,3 млн и 65,5 млн лет назад. Оно имело 8 м в длину, 3,5 м в высоту при горизонтальном положении туловища и весило около полутора тонн.

Исследовав структуру костей на срезах, исследователи пришли к выводу, что найденный динозавр погиб на 11-м году жизни (возраст определили по числу "годовых колец"). Он уже был взрослым, но продолжал расти. По-видимому, к старости гиганторапторы могли весить существенно больше полутора тонн. Как и другие гигантские динозавры, гигантораптор рос очень быстро, значительно быстрее, чем его ближайшие родственники - некрупные целюрозавры из группы Oviraptorosauria .

В строении скелета гигантораптора выявлен ряд черт, которые сближают его с птицами и ранее у крупных динозавров не встречались. В частности, из всех гигантских теропод у гигантораптора были самые длинные и тонкие конечности - как передние, так и задние. Авторы находки полагают, что гигантораптор, возможно, был самым быстрым бегуном в своем размерном классе.

Отпечатки перьев не сохранились, но исследователи полагают, что перья у гигантораптора могли быть, особенно на передних конечностях (предположение основано на наличии перьев у родственников и предполагаемых предков гигантораптора и на некоторых косвенных признаках). Есть мнение, что перья у бегающих теропод изначально развились для тепла и лишь потом были приспособлены для полета. Однако нам следует иметь в виду, что крупные перья на передних конечностях никогда не служили для теплоизоляции: скорее, они выполняли функции аэродинамического характера.

(Источник: Xing Хu et al. A gigantic bird-like dinosaur from the Late Cretaceous of China // Nature. 2007. V. 447. P. 844-847.)

Как заметил российский палеоорнитолог Е. Н. Курочкин, у археоптерикса на сегодняшний день не осталось ни одного "птичьего" признака, который не был бы найден у тех или иных динозавров. Раньше такими признаками считались перья, крючковидные отростки на ребрах и вилочка (сросшиеся ключицы). Зато многие из тех признаков, которые есть у настоящих (веерохвостых) птиц, но отсутствуют у динозавров, не обнаружены ни у археоптерикса, ни у его ящерохвостых родственников.

Кто был предком настоящих птиц? Археоптерикс и его родня - энанциорнисы, - несомненно, произошли от динозавров. Однако, по мнению Е. Н. Курочкина, это была тупиковая ветвь, вымершая в конце мелового периода вместе с динозаврами и не оставившая потомков.

Курочкин считает, что предков настоящих птиц нужно искать в более древних эпохах. Возможно, птицы произошли вовсе не от пернатых динозавров, не от археоптерикса и не от энанциорнисов, а от более древних пресмыкающихся - позднетриасовых текодонтов. Не исключено, что эта группа рептилий была общим предком и птиц, и динозавров.

Лучшим из обнаруженных до сих пор кандидатов на роль птичьего предка среди текодонтов является протоавис, найденный в позднетриасовых отложениях США в 1983 г. Хотя протоавис был наземным животным и не умел летать, у него имеются важнейшие птичьи признаки, которых нет ни у археоптерикса, ни у энанциорнисов, ни у пернатых динозавров.

Возможно, движение в "птичью" сторону началось еще в триасе у текодонтов. Линия, приведшая к настоящим птицам и идущая от форм, близких к протоавису, не сразу достигла эволюционного успеха. Вначале доминировала "энанциорнисовая" линия, идущая от хищных динозавров - теропод. Причем птичьи признаки приобретались параллельно в нескольких линиях динозавров, поэтому говорят о "процессе орнитизации теропод". Эта линия оказалась тупиковой. Только после ее вымирания в конце мела настоящие (веерохвостые) птицы заняли освободившееся экологическое пространство и достигли подлинного расцвета.

Впрочем, большинство западных ученых не разделяют эту точку зрения и выводят птиц напрямую из энанциорнисов и им подобных промежуточных форм.

Завершая разговор о происхождении птиц, расскажу об одном необычном исследовании, результаты которого были опубликованы в начале 2007 года в журнале Nature (Chris L. Organ, Andrew M. Shedlock, Andrew Meade, Mark Pagel, Scott V. Edwards. Origin of avian genome size and structure in non-avian dinosaur s // Nature. 2007. V. 446. E 180-184.).

Кто бы мог подумать, что в серьезных научных журналах начнут появляться статьи об эволюции геномов динозавров - животных, в чьих ископаемых костях за давностью лет никакой ДНК попросту не осталось. Тем не менее это произошло.

Изобретательность исследователей, выполнивших эту работу, вызывает чувство глубокого восхищения.

Ученые воспользовались тем обстоятельством, что в ископаемых костях, если они достаточно хорошо сохранились, на срезах бывают видны маленькие полости, в которых при жизни животного помещались клетки костной ткани - остеоциты. Известно, что размер генома в некоторых группах живых существ положительно коррелирует с размером клеток. Справедливо ли это для остеоцитов позвоночных? Авторы изучили срезы костей 26 видов современных тетрапод (то есть четвероногих; к ним относятся амфибии, рептилии, птицы и млекопитающие) и обнаружили линейную зависимость между размером генома и средним объемом остеоцита. Найденная зависимость позволила ученым с приемлемой точностью оценивать размеры геномов ископаемых видов.

Авторы воспользовались этой замечательной возможностью, чтобы ответить на вопрос, который давно волнует ученых: когда и почему у предков современных птиц произошло радикальное уменьшение генома? Дело в том, что птичьи геномы значительно меньше по размеру, чем у остальных тетрапод. Размер генома современных птиц - от 0,97 до 2,16 млрд пар нуклеотидов, в среднем 1,45. Для сравнения - у жабы 6,00, у крокодила 3,21, у коровы 3,7, у кошки 2,9, у мыши 3,3, у человека 3,5. Считалось, что уменьшение генома у птиц является своеобразной адаптацией к полету. Из генома была выброшена значительная часть некодирующих и повторяющихся участков, в частности многие мобильные генетические элементы. По логике вещей для птиц было важнее всего максимально облегчить свое тело и оптимизировать обмен веществ. Наличие в каждой клетке сотен миллионов "лишних" пар нуклеотидов было бы для них непозволительной роскошью: ведь все эти километры ДНК нужно еще и обслуживать - определенным образом упаковывать, ремонтировать при возникновении различных поломок, копировать перед каждым клеточным делением. А для этого клетка должна синтезировать и содержать огромное количество различных белковых молекул, не говоря уже об энергетических затратах. Но это только логика, а природа зачастую действует в обход человеческого разумения.

Чтобы проверить, действительно ли уменьшение генома было связано с полетом, необходимо было выяснить размеры генома у вымерших предков птиц. Ученые исходили из теории о происхождении птиц от динозавров-теропод. Между прочим, в силу особенностей современной биологической систематики факт происхождения птиц от динозавров (а не от общих с динозаврами предков) требует рассматривать птиц как подгруппу динозавров, а для "собственно" динозавров теперь применяют громоздкий термин "non-avian dinosaurs" (нептичьи динозавры). То есть формально динозавры не вымерли: посмотрите в окно - на ветках сидит множество крылатых "динозавриков"!

Ученые измерили остеоциты у 31 вида динозавров и ископаемых птиц, или, как они пишут, "птиц и нептичьих динозавров". По размеру остеоцитов они прикинули возможные размеры геномов их владельцев. Результаты получились довольно неожиданные. Оказалось, что размеры остеоцитов и, следовательно, геномов сильно различаются у двух основных групп динозавров - птицетазовых и ящеротазовых. К птицетазовым относятся растительноядные формы, такие как трицератопс и игуанодон. К ящеротазовым помимо двуногих хищников - теропод относятся также массивные диплодоки и им подобные из группы завропод. И как будто нарочно, чтобы всех запутать, птицы произошли вовсе не от птицетазовых, а от ящеротазовых динозавров.

Как выяснилось, геномы птицетазовых динозавров имели средний размер около 2,5 млрд пар нуклеотидов, что вполне сопоставимо с современными рептилиями. Геномы теропод, в том числе самых древних, живших задолго до появления птиц, были значительно меньше - в среднем 1,78 млрд п. н. Из девяти исследованных видов теропод только у одного (овираптора) размер генома оказался за пределами диапазона, характерного для современных птиц. Единственный исследованный представитель завропод - апатозавр - тоже имел маленький геном.

Авторы пришли к заключению, что общий предок всех динозавров имел типичный для наземных позвоночных большой геном. Это состояние сохранилось у птицетазовых динозавров, а также у рептилий, доживших до наших дней. У ящеротазовых динозавров еще на заре их истории (в триасе) произошло радикальное сокращение генома. Птицы, таким образом, унаследовали маленький геном от своих предков - динозавров-теропод, а не приобрели его позже как адаптацию к полету.

И все таки связь между размером генома и полетом существует. Об этом свидетельствуют два обстоятельства. Во-первых, у нелетающих птиц, таких как страусы, геном больше, чем у летающих. По-видимому, утрата способности к полету привела к тому, что всевозможные мобильные элементы снова "расплодились" в геноме нелетающих птиц. Во-вторых, у летучих мышей геном меньше, чем у других млекопитающих.

По-видимому, уменьшение генома у ящеротазовых динозавров следует рассматривать не как адаптацию к полету, а как «реадаптацию, то есть как признак, развившийся в связи с какими-то иными обстоятельствами, а впоследствии облегчивший развитие способности к полету.

Параллельная эволюция в высыхающем Арале. Параллелизмы характерны отнюдь не только для крупных эволюционных событий, связанных с переходом на более высокий уровень организации. Поразительные примеры параллельной эволюции наблюдались в последние годы в гибнущем Аральском море. О них стало известно благодаря исследованиям биологов из Омска С. И. Андреевой и Н. И. Андреева.

Как известно, сейчас Арала как единого водоема уже не существует: он разделился на два изолированных, быстро высыхающих пересоленных "озера" - Большой и Малый Арал. Резкое увеличение солености привело к вымиранию большей части видов животных и растений. Однако некоторые двустворчатые моллюски сумели выжить. Внезапная перемена условий привела к тому, что уцелевшие виды начали быстро эволюционировать. У них резко возросла изменчивость и появились целые "букеты" новых форм, причем различия между этими новыми формами и исходными видами порой очень велики: такая степень различий характерна для разных родов, а иногда и семейств двустворчатых моллюсков. Массовое вымирание освободило множество экологических ниш. Вымерли, не выдержав повышения солености, все моллюски-фильтраторы. Однако многие зарывающиеся грунтоеды оказались более "солеустойчивыми". Опустевшие ниши фильтраторов стали "втягивать" в себя выживших моллюсков, которые ранее вели совсем другой образ жизни.

В результате зарывающиеся грунтоеды из рода Cerastoderma буквально на глазах изумленных исследователей стали вылезать на поверхность грунта и превращаться в фильтраторов (при этом в строении их раковины происходили соответствующие изменения). Самое интересное, что все эти эволюционные процессы протекали очень сходным образом в двух разобщенных водоемах - Большом и Малом Арале!

К сожалению, этот уникальный эволюционный "эксперимент" уже закончился, и закончился трагически - как и любое событие, ставшее следствием неразумного вмешательства человека в природу. Соленость в Большом Арале недавно достигла непереносимого для моллюсков уровня в 6%, что привело к их полному вымиранию. Возможно, в Малом Арале они проживут еще какое-то время, но сравнивать их эволюцию уже не с чем.

Мангровые леса, раскинувшиеся зелеными шатрами над белоснежными песчаными пляжами и разноцветными отелями на побережье мексиканского штата Юкатан, стали настоящим раем как для птиц, так и для любителей понаблюдать за ними. Поросшие деревьями водные топи, расположенные на основном миграционном пути пернатых – настоящая тихая гавань для миллионов птиц, ежегодно совершающих межконтинентальные перелеты между Америками.

Моим гидом к птичьей точке отдыха стал Луи Салинас-Пеба, ученый из местного отделения Национального автономного университета Мексики. Хотя Луи по образованию ботаник, он научился мастерски распознавать птиц (а еще – говорить тихо и мягко, чтобы не распугать объекты наблюдения) и мог назвать практически любой из многочисленных видов пернатых, представители которых попадались нам на глаза в мангровых зарослях. Луи прекрасно определяет птиц и по пению. Смешение местных видов и залетных пернатых, поражает: на одной территории встречаются и голубокрылые чирки из Канады, и местные юкатанские кактусовые крапивники, а среди высоких красных фламинго то и дело снуют крошечные колибри – мексиканские дорихи.

Воздух вибрирует от гортанных сигналов тревоги, издаваемых бразильскими и ушастыми бакланами: птицы кричат все громче и настойчивее по мере приближения нашей маленькой лодки к их гнездам. Вдруг несколько бакланов в блестящем черном оперении взмывают в небо, притягивая мой взгляд...

Согласно последним данным молекулярной биологии и палеонтологии, разнообразные современные птицы – страусы, утки и куры – берут начало от трех групп птиц, возникших в конце мелового периода. Фотографии сделаны на фермах Roaming acres, Лафайетт, штат Нью-Джерси (страус) и Little Ghent, Гент, штат Нью-Йорк (утка, петух).

Я мысленно переношусь в прошлое на 66 миллионов лет назад, когда гость из космоса превратил эту часть планеты в пылающую преисподнюю. Такая ассоциация возникает у меня не случайно: всего в 50 километрах к востоку от мангров стоит тихая прибрежная деревня Чиксулуб-Пуэрто, давшая название гигантскому ударному кратеру, в центре которого расположена. За десятки миллионов лет вал кратера сгладился, и сейчас его можно обнаружить лишь с помощью методов геологической съемки. Кратер, частично скрытый под водами Мексиканского залива, свидетельствует о том, что в конце мелового периода астероид диаметром около 10 километров на огромной скорости врезался в Землю. До сих пор ряд ученых считает, что именно это событие, случившееся 66 миллионов лет назад, привело к гибели всех динозавров, правивших к тому времени на планете более 135 миллионов лет.

С одной оговоркой – почти всех.

Любой палеонтолог скажет, что это не совсем так, поскольку современные птицы – последняя «живая ветвь» обширного родового древа: они потомки грозных хищников, за время эволюции превратившихся во множество пернатых созданий. Более 10 тысяч видов птиц сегодня населяют Землю. «Нет никаких сомнений в том, что птицы – это динозавры в широком смысле, – утверждает Луи Чиаппе, директор Института динозавров в Музее естественной истории округа Лос-Анджелес. – Слишком много фактов говорят об этом, так что я поставил бы данный вопрос в один ряд вот с каким: являются ли люди приматами».

Почему предки современных птиц не вымерли после падения астероида? Ответить очень непросто, учитывая, как редко ученым удается найти распознаваемые птичьи окаменелости (ведь косточки у них исключительно тонкие и хрупкие). Однако благодаря нескольким уникальным находкам, сделанным в последнее десятилетие, а также молекулярному генетическому анализу исследователям удалось приоткрыть завесу тайны над происхождением птиц современного типа. Древнейший из известных динозавров, вставший на путь эволюции в направлении птиц, – археоптерикс (Archaeopteryx) возрастом 150 миллионов лет. В его облике сочетались черты и птиц, и ящеров: в пасти торчали ряды острых зубов, на передних конечностях красовались когти, а сзади торчал длинный костлявый хвост. Птицы давно утратили все эти признаки, а их наличие подчеркивает близкое родство археоптерикса с динозаврами вроде хорошо известных благодаря «Парку юрского периода» велоцирапторов. Однако археоптериксу были присущи и вполне птичьи черты: оперенные крылья, пригодные для полета; ключицы, сросшиеся в вилочку, амортизирующую толчки при машущем полете; относительно крупный мозг.

Уже в конце 1860-х годов археоптерикса провозгласили недостающим звеном между динозаврами и птицами. Однако в эволюционной цепочке оставалось много пробелов, и лишь без малого полтора века спустя находки окаменелостей позволили заполнить некоторые из них: в 1996 году палеонтологи обнаружили пернатого динозавра, не состоявшего в родстве с птицами – синозавроптерикса (Sinosauropteryx prima), возрастом почти 130 миллионов лет. Как и многие другие подобные окаменелости, ящер был найден в озерных отложениях мелового периода в китайской провинции Ляонин. Здешние древние озера и действовавшие в те времена вулканы создали подходящие условия для захоронения множества разных существ: тут находят полные скелеты динозавров и всевозможных птиц (в большинстве своем неродственных современным пернатым) с отпечатками перьев и чешуи. Эти остатки сохранились настолько хорошо, что на них удалось даже обнаружить следы пигментов и определить по ним расцветку чешуи и перьев древних существ. Как и археоптерикс, многие из этих животных сочетали признаки птиц и хищных динозавров.

Например, микрораптор (Microraptor gui) отличался черным, как у ворона, оперением, но обладал четырьмя крыльями, скорее всего, позволявшими планировать между ветвями. А более похожий на птиц лонгиптерикс (Longipteryx chaoyangensis) скользил над водной гладью, вылавливая рыбу зубастыми, как у ящеров, челюстями. Под деревьями гордо расхаживал анхиорнис (Anchiornis huxleyi), динозавр угольного цвета с пушистым рыжим хохолком, похожий на этакого готического фазана. Короткими крыльями с тремя когтями на концах можно было лишь хлопать. «Вы ни за что бы не подумали, что подобные создания когда-то существовали, если бы не увидели все эти кости», – убеждена Шэннон Хакетт из отдела птиц Филдсовского музея естественной истории. Несмотря на изобилие находок ископаемых крылатых и пернатых в Ляонине, отнести какую-либо из этих окаменелостей к птицам современного типа трудно.

В руках у биолога-эволюциониста Гевина Томаса из Музея естествознания в Лондоне тушка двурогого калао. Исследователи под руководством Томаса изучили трехмерные оцифрованные изображения тысяч клювов таких птиц, как траурный пищухоклювый древолаз (1), двузубый коршун (2), топорик (3) и челноклюв (4) и получили дополнительное подтверждение того, что птичье многообразие, вероятно, сложилось очень быстро. С канированные изображения клювов: Гевин Томас

Однако и они уже летали в меловом периоде. Так, в 2005 году на антарктическом острове Сеймур обнаружили кости птицы, необычайно похожей на современную утку, – вегависа.

Джулия Кларк из Техасского университета в Остине провела классический анатомический анализ остатков вегависа (Vegavis iaai) возрастом 67 миллионов лет и сделала цифровую реконструкцию его скелета, что позволило отнести его к той же группе, куда входят современные утки и гуси. В 2016 году палеонтологи изучили второй, более полный скелет вегависа и установили, что эта птица не только выглядела как утка, но и, вполне вероятно, крякала по-утиному. В окаменелости сохранился отпечаток самого древнего известного сиринкса – своеобразного «динамика», как две капли воды схожего с голосовым аппаратом современных гусеобразных. «Вегависа можно назвать одной из важнейших окаменелостей, проливающих свет на происхождение современных птиц», – объясняет Дэниел Филд, биолог-эволюционист из Батского университета.
А годом раньше группа ученых под руководством профессора орнитологии Йельского университета Ричарда Прума изучила гены 198 видов обитающих на планете птиц и сопоставила результаты с данными по окаменелостям. Согласно построенному ими подробному филогенетическому древу пернатых, лишь три современные группы птиц возникли до начала кайнозойской эры, когда и начался расцвет известных сегодня отрядов.

Чтобы увидеть таких птиц воочию, я направляюсь в город Кеммерер (штат Вайоминг). Он находится в 160 километрах к северо-востоку от Солт-Лейк-Сити среди холмов с осыпающимися склонами и в буквальном смысле построен на костях, возраст которых составляет 52 миллиона лет. Здешние суровые засушливые земли известны прежде всего множеством окаменевших рыб, что, в общем-то, закономерно, ведь в середине палеогенового периода тут, посреди субтропической болотистой равнины, располагалось огромное озеро – жители юга Флориды легко узнали бы в этих местах родные соленые заводи. Донные отложения водоема, как и меловые озера Китая, «заморозили во времени» целую экосистему, включая множество древних птиц. Палеонтологи обнаружили здесь более сотни целых птичьих скелетов. «Это самое полное местонахождение эоценовой эпохи», – поясняет Лэнс Гранде, хранитель Филдсовского музея и мой проводник к месту раскопок.

Лэнс посещает это палеонтологическое эльдорадо, известное под будничным названием «озеро окаменелостей», уже более 40 лет. Обычно летом он по несколько недель проводит раскопки на частной земле, которую берет в аренду.

В конце июня, когда я присоединяюсь на неделю к его команде, здесь стоит страшная жара. Работающие на одном из холмов старшеклассники-энтузиасты и волонтеры из музея обучают меня, как нужно извлекать массивные каменные плиты из отложений и высматривать на них следы древней жизни. Однажды поздним утром, когда земля вокруг буквально дымилась под испепеляющими солнечными лучами и я была в седьмом поту, Лэнс попросил меня прерваться: он хотел показать что-то необыкновенное. Рабочий с соседнего карьера принес… птицу.

Потенциальный трофей прибыл к нам аккуратно уложенным в пыльном кузове пикапа. Остатки пернатого лишь чуть-чуть выступали из-под слоя известняка, однако я отчетливо разглядела тонкие косточки и отпечаток крыла с перьями. Лэнс захотел повнимательнее ознакомиться с находкой, так что мы бережно завернули ее и помчались в местную больницу, чтобы сделать рентген. Рентгенологи встретили нас без ожидаемого мной удивления – очевидно, мы привезли к ним далеко не первого «пациента». Изучив несколько снимков, к концу нашего спонтанного визита Лэнс убедился, что внутри каменной плиты был скрыт целый скелет, – находку стоило забрать с собой.

Такой путь – из Кеммерера в Чикаго – проделало множество птиц, обнаруженных здесь. Сейчас они обустроились на выставочных стендах и в хранилищах Филдсовского музея. Несколько недель спустя после нашей экспедиции я побывала в легендарном музее. Мне удалось рассмотреть вблизи древнего попугая, представителя певчих воробьиных, а также одну из недавно описанных учеными птиц-мышей. Все эти остатки доказывают: в экосистемах середины палеогенового периода сложилось необыкновенное разнообразие пернатых. «Каждый второй найденный образец птицы оказывается чем-то совершенно новым, – делится Лэнс. – Просто поразительно!»

В наше время птицы-мыши, вроде данного музейного образца, встречаются лишь в Африке к югу от Сахары. Однако хрупкая окаменелость, хранящаяся в этих пузырьках, свидетельствует о том, что древние птицы-мыши Tsidiiyazhi abini около 60 миллионов лет назад обитали на юге Северной Америки. Благодаря редкой находке ученым удалось уточнить время разделения разных ветвей родословного древа птиц и подтвердить, что они претерпели настоящий эволюционный взрыв в начале кайнозойской эры. Фотография сделана в Музее естественных наук и истории Нью-Мексико, Альбукерке.

Последние годы оказались богатыми на находки для ученых, пытающихся разобраться с тем, как налаживалась жизнь пернатых в кайнозойскую эру. Недавно в Нью-Мексико палеонтологи извлекли остатки еще одной птицы-мыши, жившей 62 миллиона лет назад, которую назвали Tsidiiyazhi abini, что можно перевести как «маленькая утренняя птичка». Сейчас она считается одной из древнейших кайнозойских птиц. Вроде бы мелочь, но очень важная. Во-первых, находка показывает, что эти небольшие длиннохвостые птички, оби-тающие в наши дни лишь в Африке к югу от Сахары, появились совсем в другой части света и в первой половине кайнозойской эры населяли леса почти по всей планете. А во-вторых, птицы-мыши, прекрасно умеющие карабкаться по стволам деревьев, представляют собой специализированных потребителей плодов именно цветковых растений и сейчас помогают многим видам распространять семена далеко от родительского растения. (Свое название пичуги получили за то, что пушисты и умеют продираться сквозь самые густые и колючие кусты.)

Не менее интересная находка – гигантский пингвин вайману (Waimanu manneringi) возрастом 61 миллион лет, недавно обнаруженный в Новой Зеландии. Присвоенное ему учеными имя на языке майори означает «водяная птица» – вайману действительно уже не летал, а только плавал, хотя по стилю плавания больше напоминал современных гагар (с которыми они близкие родственники), чем пингвинов, – греб лапами, а не крыльями. Кроме того, изучение пигментов в перьях другого ископаемого пингвина, инкаяку (Inkayacu paracasensis) – гиганта полутораметровой длины, – выявило, что древние пингвины были не иссиня-черными, как современные, а, скорее, красновато-коричневыми. (Инкаяку, что с языка коренного народа Перу, кечуа, переводится как «король воды», з6 миллионов лет назад нырял за рыбой у тихоокеанского побережья Южной Америки.) В этой, казалось бы, мелочи – ну, подумаешь, черный он был или бурый – кроются большие эволюционные преобразования: ведь пигментные тельца, меланосомы, у черных пингвинов крупные и выложены в перьях ровными плоскими рядами, что позволяет уменьшить сопротивление среды при движении под водой, придавая перьям упругость и жесткость.

Все эти окаменелости, похоже, неплохо вписываются в данные последних генетических исследований: в 2014–2015 годах вышло несколько работ, в которых ученые, изучив полные геномы 48 ныне живущих птиц, и пришли к выводу, что бурный расцвет разнообразия современных пернатых начался именно в кайнозойскую эру.

«Эволюции потребовались десятки миллионов лет, чтобы на свет появились маленькие крылатые динозавры, способные летать, взмахивая передними конечностями. Такое строение тела оказалось весьма удачным, – подытоживает Стивен Брюсатт, палеонтолог из Школы геонаук Эдинбургского университета. – И ныне этим существам принадлежит весь мир!»

Озеро окаменелостей

Хотя ископаемые рыбы (1) встречаются в известняках «озера окаменелостей» в Вайоминге гораздо чаще, отсюда уже извлечено более сотни полных отпечатков птиц. Среди них встречаются птицы-мыши (2), попугаи (3), нелетающие представители отряда журавлеобразных (4) и фрегаты (5). В слоях возрастом 52 миллиона лет скрыта богатейшая «коллекция» невероятно прекрасно сохранившихся окаменелостей – вроде этого отпечатка древней певчей птицы (6). Такое обилие находок великолепной сохранности создает, по словам Лэнса Гранде из Филдсовского музея, «идеальный шторм в палеонтологии». Фотографии сделаны в Филдсовском музее естественной истории, Чикаго.

В чем же современные птицы превзошли динозавров и других пернатых предшественников?

В 2017 году группа исследователей под руководством палеонтолога Грегори Эриксона из Университета штата Флорида выяснила, что у динозавров, неродственных птицам, на инкубацию яиц и развитие детенышей уходили многие месяцы и даже годы. Тогда как у большинства современных птиц срок высиживания гораздо короче, а потомство взрослеет за считаные дни или недели.

Есть, впрочем, множество других мнений о преимуществах птиц перед динозаврами: свою роль мог сыграть и несколько иной рацион – в основном семена цветковых, ставших в конце мелового периода самыми распространенными растениями, и даже строение гнезд. Чтобы лучше разобраться во всем этом, необходимо продолжать поиски птичьих окаменелостей мезозойской и самого начала кайнозойской эры в Южной Америке, Новой Зеландии и даже в ледяных пустынях Антарктиды. Новые открытия уже в скором времени ожидают нас и в генетике. Ученые из Китайского национального генного банка используют более быстрые и точные методы для потоковой расшифровки (в черновом варианте) полного генома всех видов современных птиц. Они собираются закончить эту на первый взгляд неподъемную работу уже к 2020 году. Ожидается, что такой банк генетических данных позволит исследователям не только лучше познать генетические особенности современных пернатых, но и выстроить более точную их родословную.

Однако вернемся на вал чиксулубского кратера. Хавьер Чиаппа-Каррара, глава академического отдела Национального автономного университета Мексики в Юкатане, сейчас больше обеспокоен другим вопросом: смогут ли птицы справиться с незаметно надвигающейся угрозой нового массового вымирания. В Мексике обитает более тысячи видов пернатых, около половины встречается на полуострове Юкатан. Из них примерно 220 перелетных птиц: они прибывают сюда на зимовку или просто останавливаются, чтобы набраться сил во время путешествия между Северным и Южным полушариями. Теперь многие из них рискуют остаться без привычной среды обитания.

Вот, например, в мангровом лесу прямо у берега мы заметили огромную креветочную ферму за пластиковой оградой. Среди манг-ровых болот появляется все больше гостиниц и домов отдыха. И все больше людей потребляют воду из артезианских источников, поддерживающих функционирование этой прибрежной экосистемы. Хавьер и его группа исследователей пытаются как можно точнее оценить влияние человека на природу.

Похожий сценарий в наши дни реализуется по всему миру. Мы меняем окружающую среду, уничтожая места обитания животных и влияя на климат так быстро, словно невидимый астероид вновь падает на нашу планету. [Человек влияет на жизнь планеты гораздо сильнее, чем повлияло падение пресловутого чиксулубского астероида: последний, согласно современным датировкам, врезался в Землю за 150–130 тысяч лет до конца мезозойской эры, и астероидный взрыв, вероятно, потревожил лишь экосистему Америки, никак не сказавшись на всепланетном вымирании динозавров и других организмов. – Примечание российской редакции.]

Отличие событий лишь в том, что древняя космическая глыба была безразлична к происходящему. Люди же способны вмешаться в ход событий и, может быть, если еще не поздно, предотвратить катастрофу, на это и надеется Хавьер. Вместе с коллегами он помог организовать ежегодный фестиваль птиц на полу-острове Юкатан и рассказывает всем гостям о чудесном мире пернатых.

Каждый год эти энтузиасты учат людей тому, что нужно ценить природу и защищать потомков тех, кто сумел пережить падение всей мезозойской экосистемы – настоящих динозавров, по сей день живущих на суше, в небе и в море.

Одна из самых популярных палеонтологических гипотез последнего времени, похоже, потерпела полное фиаско. Согласно новым данным американских ученых, птицы не являются потомками динозавров и происходят от особой группы архозавров, обособившейся от гигантских ящеров в далеком прошлом.

Scansoriopteryx. Реконструкция: Matt Martyniuk

Сенсационное открытие, способное буквально перевернуть с ног на голову всю современную палеонтологию, сделали Стивен Черкас из Музея динозавров в городе Блэндинг и Алан Федуччия из университета Северной Каролины. С помощью своей новой методики они изучили остатки крохотного пернатого ящера Scansoriopteryx и пришли к выводу о том, что нет никаких оснований считать его динозавром.

Scansoriopteryx, название которого переводится на русский язык примерно как "крылолаз" или "лазокрыл", был мелким, примерно с воробья, архозавром. Остатки единственной, неполовозрелой особи скансориоптерикса нашли в начале 21 века в юрских отложениях китайской провинции Ляонин. Судя по дошедшим до наших дней ископаемым, Scansoriopteryx был устроен примитивнее знаменитого археоптерикса и хорошо умел лазать по деревьям, планируя с них с помощью небольших крыльев.

До последнего времени скансориоптерикса относили к целурозаврам – группе теропод, от которых, по мнению большинства ученых, и произошли современные птицы. Однако исследование Черкаса (который, кстати, и открыл Scansoriopteryx) и Федуччия заставляет пересмотреть этот подход. Дуэт ученых использовал трехмерную микроскопию и фотографирование при низких углах освещения, чтобы прояснить структуры, нечетко рассмотренные прежде. Благодаря этому палеонтологам удалось уточнить естественные очертания костей таза, хвоста и конечностей, а заодно и обнаружить удлиненные сухожилия, тянувшиеся вдоль хвостовых позвонков, как у Velociraptor.

Тем не менее, большинство полученных данных свидетельствуют о том, что скансориоптериксу не хватало фундаментальных структурных особенностей скелета, чтобы быть причисленным к динозаврам. Скорее, он является потомком ранних архозавров, освоивших лазание по деревьям задолго до появления ужасных ящеров Соответственно, и птицы, у самых корней родословного древа которых располагается Scansoriopteryx, являются не потомками динозавров, а в лучшем случае их двоюродными племянниками.

Между тем у самого скансориоптерикса отчетливо видны типично птичьи адаптации вроде удлиненных передних конечностей, превратившихся в оперенные крылья, специализированной полулунной кости запястья и приспособленных к усаживанию на ветки лап. Скорее всего, это животное находилось в начале освоения полета, в который отправлялось, планируя с ветвей деревьев.

"Идентификация Scansoriopteryx как нединозавровой птицы позволяет переосмыслить наше понимание взаимосвязи между динозаврами и птицами. Ученые, наконец, получили ключ от двери, отделяющей птиц от динозавров", – прокомментировал свое открытие Черкас.