Происхождение птиц

В 1861 году в Баварии нашли окаменевшие останки археоптерикса (Archaeopteryx) - странного существа, которое явно было покрыто перьями, имело длинный хвост и крылья, и походило на динозавра и на птицу одновременно, хотя на крыльях у него были пальцы с загнутыми наружу когтями и клюв был полон зубов. Существо было небольшим, примерно с ворону. Жило оно, как установили специалисты, 145 миллионов лет назад. Имея признаки обоих видов, археоптерикс казался прекрасным доказательством того, что птицы произошли от динозавров.

Но скептики сразу заметили - это не птица. Ну да, перья присутствуют, летать - видимо, хоть как-то, но летал, но строением отдельных элементов - ящер. И специалисты стали капризничать - позвонки не такие, кости крыльев не такие, строение костей ног тоже не такое. Словом, не птица. И наличие перьев и умение летать здесь ничего не решает.

С той поры прошло немало времени, но продвинуться в вопросе происхождения птиц удалось немного. Обнаружились другие интересные экземпляры, которые в большинстве своем укладывались в две группы:

Ящерохвостые

Подкласс примитивных птиц - ящероптицы. Их представители обитали в конце юрского - начале мелового периода. Существа имели примитивные признаки пресмыкающихся - когти на крыльях, небольшой киль и длинный хвост со множеством (около двадцати) позвонков. К этим древнейшим птицам относят археоптерикса, протоависа, энанциорнисов. По размерам ящерохвостые были сравнимы с сорокой. Специалисты полагают, что летали они плохо, скорее перепархивали или планировали.

Впрочем, единого подхода в вопросе существования этих птиц, а равно и их классификации, пока все еще нет. Известны эти примитивные создания по отпечаткам пера, и трем разным в большей или меньшей степени сохранившимся отпечаткам скелетов и оперения. Находки были сделаны в известковых отложениях древнего залива моря юрского периода, датируемых примерно 150 миллионами лет, на территории нынешней Баварии, в районе Золенгофен. В частности, отпечаток черепа присутствует только на одном экземпляре. По виду он очень похож на череп рептилии, только толщина костей заметно меньше. Есть нечто похожее на клюв, но роговой оболочки, как у птиц, на нем, по-видимому, еще нет. На птиц похоже строение оперенных верхних конечностей и большие, чем у рептилий глазницы. По земле ящерохвостые бегали на задних конечностях. Перемещаясь в кронах и кустах, использовали пальцы передних конечностей.

Вместе с тем, ящероптицами фантазии Природы не ограничились и к решению проблемы летающего, теплокровного, яйцекладущего существа с присущей ей предусмотрительностью и оптимизмом она подошла с разных сторон. В палеогене (66 - 23 миллионов лет назад) появляются вариант номер два - веерохвостые (или настоящие) птицы.

Веерохвостые или настоящие птицы

Для этих пернатых типичным является резко укоротившийся хвостовой отдел позвоночника и сросшиеся последние его позвонки в одну косточку, к которой крепились веером перья, выполнявшие функцию руля. К этим птицам относят как минимум 3 отряда вымерших птиц и около 40 ныне живущих.

Их клюв уже обзавелся роговой оболочкой и лишился зубов. Эти древние птицы хорошо летают, хотя некоторые выбрали наземный или водный образ жизни и полностью или частично утратили эту способность. Ну, вроде современных пингвинов или страусов, их древние аналоги. Веерохвостые группируются в сообщества, создают стаи, колонии, постоянные пары, демонстрируя сложные формы коммуникации и поведения. Очень быстро они занимают все возможные ниши - от морских побережий до лесов и кустарников, расширяя рацион от рыбы до плодов и семян растений. Древнейшей известной науке веерохвостой стала Archaeornithura meemannae (на иллюстрации), обитавшая 130 миллионов лет назад на территории Китая и по привычкам напоминавшая современную цаплю.

В 1981 году был открыт энантиорнис (Enantiornithes), живший 145 - 65 миллионов лет назад. Строением он напоминал археоптерикса и тоже относился к ящерохвостым примитивным ископаемым птицам. Потом обнаружили конфуциусорнисов (Confuciusorniс), по некоторым признакам стоявших ближе к современным птицам - клюв без зубов и покрыт роговой оболочкой, хотя в остальном это были все те же ящерохвостые. Полагали, что веерохвостые, вроде наших современных птиц, появились в кайнозое. Но вскоре их нашли в отложениях мелового периода (145 - 66 миллионов лет назад) и в мезозое. А потом палеонтологи с изумлением обозревали новые находки - разных тероподных динозавров с пухом и перьями, с длинными перьями только на конечностях и с маленькими по всему телу... Оказалось, что разным типом оперения были снабжены динозавры 5 семейств теропод. Последней каплей явился небольшой динозавр, размером с фазана, с настоящими крыльями и перьями, но еще и такими же на лапах. Так сказать, в четыре крыла! И жили все эти пернатые динозавры везде, кроме Антарктиды. Ну, по крайней мере их следов там пока не нашли.

Убедительных палеонтологических находок, пресловутого "переходного звена" найдено пока не было и специалисты пошли окружным путем. Птицы ведь летают? Так откуда взялся этот полет? Узнаем это - сузится круг подозреваемых в том, что они предки современных птиц. Следует отметить, что с самого начала классическими в данном вопросе были и остаются две теории происхождения птичьего полета - с деревьев вниз и с земли вверх. Первая подразумевала, что какие-то древние их предки взбирались на места повыше, например деревья, и оттуда планировали. Планировали с каждым разом все лучше и дальше, пока не замахали крыльями и не полетели. Вторая считает, что дело было по-другому. Предки птиц быстро бегали, помогая себе взмахами крыльев, вспархивали на небольшие препятствия. Постепенно порхали больше и лучше, и в конце-концов взлетели.

Отсюда и два подхода к поиску предка птиц. К версии "с деревьев вниз" относятся текодонтная и архозавроморфная гипотезы их происхождения. В начале XX века Герхард Хайльман предложил считать предками птиц псевдозухий триасового периода (надотряд текодонтов). Гипотеза имеет своих сторонников и сейчас, но подтверждений родства их с птицами обнаружить не удалось. Архозавров (подотряд сфенозухий), дальних родственников современных крокодилов, подозревал в родстве с археоптериксом и всеми птицами Уокер в 70-х годах прошлого века. Но затем свои взгляды пересмотрел.

В то же время сторонник гипотезы "с земли вверх" Джон Остром пришел к выводу, что ближайшим родственником археоптерикса и тероподных динозавров являлись целузавры, семейство дромеозаврид. Это подтверждалось отпечатками перьев в их окаменевших останках, микроструктурой их яичной скорлупы и репродуктивной биологией. Но затем в Китае вдруг нашли четырехкрылого оперенного динозавра, тетраптерикса (Tetrapterix) и гипотеза "с земли вверх" стала отходить на второй план. К древним птицам, потомкам архозавров, отнесли Scansoriopteryx heilmanni. Их лапки уже позволяли сидеть на ветке дерева, перья на всех конечностях говорили о способности планировать. Но единого мнения добиться не удалось. Возникли серьезные сомнения в происхождении птиц от динозавров - это классическое воззрение базировались на уверенности в том, что археоптерикс является древнейшей птицей. А может, все-таки, пернатым ящером?

В 1984 году Санкар Чаттерджи открывает протоависа (protoavis), который оказался на 75 миллионов лет старше археоптерикса и заявляет, что именно он и есть древнейшая птица. А его ближайшими родственниками являются триасовы цератозавры, имеющие некоторые особенности, характерные для птиц. Полет, по его мнению, есть следствие планирования с деревьев. Дальше гипотезы происхождения птиц повалили, как из рога изобилия. Так, одна из них (гипотеза Гарнера, 1999 год) считает недостоверными обе классические теории возникновения полета и утверждает, что он появился как следствие способа охоты протоависа - prouncing protoavis (атакующий протоавис). Существо ждало жертву на возвышенном месте и оттуда бросалось на жертву. В стремительном броске ему помогали взмахи крыльев, которые-де повышали его точность. А вот Лакаса-Рюз (1993 год) и вслед за ним Лопарев (1996 год) полагали, что предки птиц жили на поросшем травой мелководье. Раскрытые крылья, покрытые перьями, служили при охоте приманкой для рыб, создавая тень, куда она и стремилась. В случае опасности, древние птицы бежали по залитой водой поверхности, помогая взмахами крыльев. Со временем это трансформировалось в полноценный полет. Недостатка в гипотезах нет и по сей день и часто довольно неожиданных. Среди специалистов идут дискуссии, но единства пока не просматривается.

По мнению заведующего лабораторией Палеонтологического института имени А. А. Борисяка Российской академии наук, доктора биологических наук Евгения Курочкина, многое могут подсказать конструктивные особенности ящерохвостых и веерохвостых. У первых, археоптерикса, энантиорниса, конфуциусорниса, когти на крыльях загнуты наружу. Обхватывать ствол дерева они никак не могли. На лапах отсутствует противопоставление внутреннего пальца, что не дает возможности уверенно сидеть на ветке. Но такие когти помогали взбираться на ветки и сидеть на них, придерживаясь за окружающие ветки и балансируя длинным хвостом, хотя это и было не совсем удобно. Иная картина у веерохвостых. У них наблюдается анизодактилия и такая лапа надежно обхватывает ветку. В этом случае длинный хвост совершенно не нужен.

Ученый полагает, что ящерохвостые ведут свое происхождение от тероподов, а линия веерохвостых идет от юрских архозавров и протоавис их родственник. И ранние птицы, и оперенные тероподные динозавры взбирались на ветки с одной целью - найти корм в открывающемся третьем измерении и обеспечить безопасность себе и птенцам. Но настоящие птицы спускались вниз, помогая себе взмахами крыльев и постепенно это умение перешло в полет. А ящерохвостые спускались вниз, планируя. Они вырастили длинные перья на хвосте и всех конечностях, скорее всего, для того, чтобы выгодно выделяться среди других самцов и привлекать внимание самок. По-видимому, к настоящему полету они так и не пришли, но стали прекрасными планеристами.

Жизнь все-таки поднялась в воздух

Сейчас специалисты считают, что попытки освоить воздушное пространство Природа предпринимала многократно, и часто параллельно, двигаясь путем проб и ошибок. И это не редкость в ее работе. Многочисленны попытки выхода на сушу, появления млекопитающих, членистоногих, создания цветковых растений. Что касается птиц, линия ящерохвостых, вроде археоптерикса или энантиорниса, шла от рептилий, но они проиграли в конкурентной борьбе с настоящими птицами, веерохвостыми, и исчезли, первые - в юрском (201 - 145 миллионов лет назад), а вторые - к концу мелового периода (66 миллионов лет назад). Однако, еще в конце триаса (220 миллионов лет назад) параллельно ящерохвостым существовали веерохвостые. Мало того, найдено несколько древних птиц, которые не имеют признаков ни тех, ни других, а значит являются какой-то иной линией в эволюции. Очевидно, попыток создать птицу было много и шли они в разных направлениях и от разных групп рептилий. Типичные птичьи особенности появлялись у разных линий, но выдержали испытание временем только веерохвостые, доведя свою конструкцию до совершенства и рассыпавшись в бесконечное разнообразие современных птиц.