суббота, 19 сентября 2009 г.

Неожиданный плюмаж Бейпяозавра

Перья – самые сложно организованные производные кожи позвоночных. До недавнего времени считалось, что они являются исключительной отличительной особенностью птиц. Объяснить их происхождение и эволюцию представлялось крайне не простой задачей. Учеными выдвигалось множество гипотез, но отсутствие ископаемых «промежуточных звеньев», затрудняло их доказательство. В самом конце прошлого, начале нашего тысячелетия целая серия находок пернатых динозавров в Китае не только отняла у птиц исключительное право быть единственными в животном мире обладателями плюмажей, но и позволила написать новый, вещественно подтвержденный сценарий развития пера. Протоперья китайских динозавров морфологически различны. Это и соединенные у основания в рыхлый пучок единичные волокна, наподобие пуха птенцов и даже контурные перья, схожие с теми, что имеются у современных птиц. Недавно были обнаружены останки теризинозавра Бейпяозавра (Beipiaosaurus), сохранившие новый, ранее не известный вариант покровных структур теропод – длинные моноволоконные образования.



Бейпяозавра нашли в Китае, в провинции Ляонин. Он получил свое название в честь города Бейпяо, в окрестностях которого был раскопан. Благодаря особенностям наружного покрова, прежде не фиксировавшегося ни у одного из представителей теропод, это существо получило видовое название inexpectus, т.е. неожиданный. Кстати, другой важный момент, связанный с обнаружением этого существа заключается в том, что благодаря ему, все семейство терезинозавров, было отнесено таки именно к тероподам.

А. Останки первой найденной особи Бейпяозавра (красным обведен фрагмент передней конечности с сохранившимися покровными структурами); В. Фрагмент передней конечности с протоперьями крупным планом.

Теризинозавры – удивительные вымершие существа, наделенные целой комбинацией необычных особенностей строения тела, как-то маленькая голова, длинная шея, широкий торс, огромные когти на передних конечностях. Довольно долго ученые не могли определиться, к какой же группе динозаров их отнести. Одни зачисляли их в родственники к прозауроподам или зауроподоморфам, другие к птицетазовым динозаврам, третьи считали их тероподами. Изучение особенностей строения Бейпяозавра, примитивного представителя теризинозвров (время его существования датируется ранне-меловым периодом 125 млн лет назад), склонило, наконец, чашу весов в сторону теропод.
Впервые останки этих необычных динозавров были обнаружены в ходе советско-монгольской экспедиции в конце 40-х годов. Русский палеонтолог Евгений Малеев в 1954-м году дал название первому роду – Теризинозавры (Therizinosaurus), по имени которого, согласно Международному кодексу зоологической номенклатуры, и было названо впоследствии все семейство. Стоит заметить, правда, что из-за фрагментарности останков Малеев ошибочно решил было, что они принадлежат большой (размер Теризинозавров около 9 метров) черепахо-подобной рептилии. Позже это заблуждение было исправлено.

Среди своих известных родственников теризинозавров Бейпяозавр не выделялся размерами. Слева на картинке Теризинозавр (Therizinosaurus) (длина 8-12 метров, вес 6 тонн); справа вверху - Фалькарий (Falcarius) (длина 4 метра, вес 300 кг); справа внизу - Алксазавр (Alxasaurus) (длина 4 метра, вес 400 кг); в центре - Бейпяозавр (длина 2,2 метра, вес 45 кг). Силуэт человека приведен для масштаба.

На сегодняшний день семейство теризинозавров насчитывает 11 родов, из которых пять открыты в нашем тысячелетии: Нотронихи (Nothronychus), Неймонгозавры (Neimongosaurus), Эрлианзавры (Erliansaurus), Фалькарии (Falcarius) и Сужчоузавры (Suzhousaurus). Все они обнаружены в Азии, за исключением Нотрониха и Фалькарии, раскопанных в Северной Америке.
Останки первой особи Бейпяозавра были описаны в 1999 году. Через десять лет в Трудах национальной академии наук США вышла новая статья китайских палеонтологов под руководством Ксинга Ксю (Xing Xu), рассказывающая о находке второй особи этого рода теризинозавров с прекрасно сохранившимися отпечатками перьевого покрова.
Одной из отличительных особенностей семейства теризинозавров является, как уже упоминалось выше, маленький размер черепа по отношению к остальному телу. Бейпяозавры же имели довольно крупную голову, по сравнению с собратьями (нижняя челюсть по размеру более 60% от длинны бедренной кости) и был довольно зубастым животным – в их пасти насчитано более 37 зубов. Все они располагались в области щек.

Фрагмент челюсти Бейпяозавра с сохранившимися зубами.

Впереди пасти Бейпяозавров был беззубый клюв (еще одна характерная черта всего семейства). На задних конечностях у Бейпяозавров было всего три пальца, в отличие от более развитых представителей семейства, имевших уже по четыре штуки. Второй коготь на передней лапе был несколько длиннее третьего. Бейпяозавр был, пожалуй, самым мелким из известных терезинозавров. Его размер был сопоставим с размером разве что Неймонгазавра – в длину это животное достигало 2,2 метров, и весил он примерно пол центнера. Предполагается, что теризинозавры, подобно современным и вымершим ленивцам, вели размеренный образ жизни. Питались либо листвой, фруктами, либо насекомыми, разрушая осиные, пчелиные гнезда, висящие на ветвях деревьев, или как муравьеды лакомились термитами.

Среди пернатых современников Бейпяозавры выделялись самым крупным размером. На ветвях деревьев сидят Конфуциусорнисы, справа внизу на гнезде пара Каудиптериксов, перед Бейпяозаврами бегут шесть Синозавроптериксов.

Судя по имеющимся останкам двух особей Бейпяозавров, эти динозавры практически полностью были покрыты протоперьями (голова, шая, туловище, передние и задние конечности, а также хвост). Изучение этих покровный структур показало, что их можно разделить на две категории: короткие, тонкие прото-перья, напоминающие те, что обнаружены ранее у других представителей теропод (Синозавроптерикса (Sinosauropteryx), Синорнитозавра (Sinornithosaurus), Шувууйи (Shuvuuia), Дилуна (Dilong)), и длинные, широкие, прежде не отмечавшиеся ни у кого в группе двуногих ящеров.
Современный сценарий возникновения и эволюции пера (с теми или иными вариациями) предполагает пять основных стадий:
первая – перья представляют собой единичные волокна, неразветвленные полые цилиндрические структуры;
вторая – образуется пучок бородок, соединенных с полым коротким цилиндром в основании (очином пера);
третья – возникновение стержня пера. Опахало не сомкнутое, т.е. не образует плотной поверхности со сцепленными бородочками;
четвертая – появление контурных перьев со сцепленным опахалом (образовались дифференцированные бородочки с крючочками);
пятая – появление специализированных перьев, в частности, развитие аэродинамической морфологии с асимметричными лопастями у маховых перьев.
Примеры примитивных ископаемых перьев для последних четырех стадий известны среди теропод. Наружные покровы Синозавроптерикса, Дилуна вполне подойдут для иллюстрации второй стадии (кстати, среди ныне существующих птиц, тоже найдутся представители с похожими структурами, например, так называемая борода на зобу индеек).

Дикая индейка.

Подтверждением третьей стадии может выступить Синорнитозавр, четвертой стадии – Каудиптерикс (Caudipteryx), Протархеоптерикс (Protarchaeopteryx), Микрораптор (Microraptor). Ассиметричные опахала появились одновременно с возникновением полета, подтверждением этой стадии могут служить первоптицы Археоптерикс (Archaeopteryx) и Конфуциусорнис (Confuciusornis).
К палеонтологическим же доказательствам первой стадии до последнего времени можно было отнести разве что щетины Пситтакозавров (Psittacosaurus) и Тяньюйлуна (Tianyulong), а также власоподобные структуры птерозавров (Сордеса (Sordes), Джехолоптера (Jeholopterus)). Но эти животные филогенетически очень далеко отстоят от прародителей птиц теропод. И ученые до сих пор не утвердились во мнении, были ли их структуры гомологичны протоперьям теропод или же это результат конвергентной эволюции. Как считает Ксю и его коллеги, находка второй особи Бейпяозавра стала бесспорным подтверждением самого раннего, отправного этапа эволюции пера на примере именно теропод.

A. Останки второй особи Бейпяозавра. Желтыми стрелками показаны пучки длинных, одиночных протоперьев; В. Длинные, одиночные протоперья крупным планом. Желтая стрелка указывает на основания протоперьев; С. Хвост Бейпяозавра. Желтые стрелки указывают на крупные одиночные протоперья.

Одиночные, не имеющие ветвлений на всем своем протяжении, протоперья Бейпяозавра довольно большие: структуры в районе головы имеют длину до 10-15 см (что практически равно длине самого черепа и составляет половину длины шеи!), при том, что у таких известных пернатых теропод, как Синорнитозавр длина структур лишь 2,5-4,5 см, у Синозавроптерикса – 1,2 см (это всего 15% от длинны шеи данного животного), у Дилуна – длиннейшие структуры на хвосте составляют только 2 см. В ширину протоперья Бейпяозавра составляют целых 2-3 мм, при том, что у Синозавроптерикса – они всего 0,2-0,1 мм (у Дилуна и Синорнитозавра этот показатель не многим больше). Такая значительная ширина структур позволила китайским палеонтологам предположить, что они могли быть не круглыми, а уплощенными. Это весьма необычная черта. У всех перечисленных выше для сравнения теропод, перьеподобные покровные структуры были круглыми на поперечном сечении. Еще одно предположение Ксю с коллегами, заключается в том, что длинные протоперья Бейпяозавров были довольно жесткими и прочными образованиями. Оно основывается на том факте, что число замеченных искривлений и изгибов на ископаемом отпечатке очень мало. Важным обнаружением является и то, что, по крайней мере, у основания, эти протоперья были полыми (наличие внутренней полости - важнейший атрибут перьподобных структур).

Реконструкция Бейпяозавра.

Протоперья Бейпяозавра с очевидностью не были пригодны для полета. Особенности роста длинных перьев в определенных частях тела (голова, шея, хвост), которые используются современными птицами и млекопитающими для ношения демонстрационных структур, позволяет предполагать туже функциональность и для Бейпяозавра. Это говорит о том, что использование перьев в качестве демонстрационных покровных структур началось в животном мире гораздо раньше их адаптации для целей полета. Полет обеспечивается лишь перьями с ассиметричным опахалом, возникшими только на пятой стадии (согласно градации современной гипотезы). Новые данные делают несостоятельной бытовавшую теорию о возникновении и эволюции перьев, как приспособлений для полета.

Публикация-источник (2009)

Комментариев нет:

Отправить комментарий