История Жизни Археоптерикса

Модель литографии археоптерикса в Музее естественной истории Оксфордского университета.

Археоптерикс литографика по-гречески означает древнее крыло из печатного камня. ἀ&ро;&чи;&альфа;ῖ&омикрон;&сигмаф; архей от греческого «древний» и &пи;&тау;έ&ро;&ипсилон;&си; птерикс, что означает «перо» или «крыло» (Недин, 1999). Он назван в честь известняка, в котором он был обнаружен, в залежах известняка Зольнхофен на юге Германии (Университет Джорджа Вашингтона, 2002). Поэтому его также иногда называют немецким именем Urvogel, что означает «первая птица» или «оригинальная птица».

Археоптерикс — ранняя доисторическая птица, жившая около 150 миллионов лет назад в юрский период. Следовательно, многие считают ее самой древней известной птицей. Археоптерикс разделяет как черты динозавров-тероподов, так и современных птиц. Таким образом, он широко считается переходным ископаемым между птицами и рептилиями. Во многих отношениях археоптерикс больше похож на мелких динозавров-тероподов, чем на современных птиц. Однако эволюционная история археоптерикса никогда не была такой простой. В прошлом это всегда было чрезвычайно спорным и продолжает оставаться неотъемлемой частью многих научных дискуссий о происхождении и эволюции птиц.

Происхождение птиц: Эволюционная история

Археоптерикс — самая ранняя, самая примитивная из известных птиц. Анатомия скелета археоптерикса очень похожа на анатомию современных целурозавровых динозавров (Ostrom, 2008). Каждая особенность скелета археоптерикса тесно связана с современными динозаврами-целурозаврами, за исключением только сросшихся ключиц и уникальной морфологии седалищной кости (Ostrom, 2008). Это было показано путем анализа пяти известных образцов скелета археоптерикса и сравнения их с анатомией скелета нескольких групп рептилий, таких как орнитоподы, тероподы, псевдосухии и сфеносухии, которые были предложены в качестве возможных предков птиц (Ostrom, 2008). Наличие многих общепринятых признаков указывает на то, что целурозавровые тероподы являются ближайшими предковыми родственниками археоптерикса (Ostrom, 2008).

Утверждалось, что перья уникальны и развились только у птиц; следовательно, современные птицы являются ближайшими родственниками археоптерикса. Эта теория ослабевает с появлением новых данных. Недавно доктор Кундрат представил доказательства, представляющие древнейших пернатых динозавров. Новые ископаемые данные из Китая и Монголии свидетельствуют о том, что перья не являются уникальной особенностью птиц (Кундрат, 2004). Кундрат (2004) указал на появление перистых придатков у тероподов и показал их эволюционную важность в достижении более высоких скоростей обмена веществ, улучшении двигательных способностей, связанных с различными формами поведения и визуальной коммуникацией. Это важное доказательство наличия перистых придатков до археоптерикса развенчивает теорию об уникальности перьев у птиц.

История открытия

Археоптерикс широко считается переходным ископаемым между птицами и рептилиями (Бакалар, 2005). Это было одно из самых важных открытий в юрских залежах известняка Зольнхофен на юге Германии (Бакалар, 2005). В 1860 году было найдено одно перо, что ознаменовало начало изучения археоптерикса. Открытие было описано немецким палеонтологом Кристианом Эрихом Германом фон Мейером; окаменелость археоптерикса была найдена в известняковой плите в виде оттиска пера. Он был около 6 см в длину и 1,1 см в ширину. По-видимому, на первый взгляд это выглядело как отпечаток пера живой птицы. За исключением того, что перу было 150 миллионов лет! (Херрейд, 1999). В течение месяца Герман фон Мейер нашел ископаемый скелет, который выглядел как птица с множеством рептилий. Это было замечательное открытие, и, несмотря на его отчетливые черты рептилии, фон Мейер назвал его птицей и, следовательно, назвал археоптериксом, «древним крылом» (Herreid, 1999). Ископаемый скелет был затем продан Британскому музею естественной истории, в то время как плита и ответная часть пера были проданы музеям Мюнхена и Берлина (Herreid, 1999). Вскоре после этого было обнаружено несколько различных образцов, и по сей день были обнаружены десять скелетных ископаемых образцов и перо археоптерикса (Бакалар, 2005).

В Британском музее естественной истории работа по описанию скелета археоптерикса была поручена сэру Ричарду Оуэну, выдающемуся анатому Британского музея. Однако Томас Хаксли, внушающий благоговейный трепет анатом, также известный как «Бульдог Дарвина», проявил большой интерес (Herreid, 1999). Хаксли и Оуэн были старыми соперниками; после того, как Оуэн описал образец, вскоре после того, как Хаксли указал на серьезные неточности в анализе археоптерикса Оуэном. Хаксли в своей статье бросил вызов многим предсказаниям Оуэна, включая наличие беззубого клюва, как и у других птиц. Хаксли далее указал, что таз и ступни археоптерикса очень напоминали таз и ступни нескольких динозавров, которые ходят на двух ногах, особенно маленьких динозавров. Он критически относился к тому факту, что если бы у археоптерикса не было перьев, его легко было бы принять за рептилию (Herreid, 1999). Таким образом, Томас Хаксли открыл новую дискуссию в пользу эволюции и, таким образом, связал археоптерикса в тесной родственной связи с рептилиями. Его анализ был настолько увлекательным, что 19 января 1890 года О.С. Марш из «Нью-Йорк Геральд» ответил: «Он, безусловно, мудрый человек, который сегодня может отличить птицу от рептилии, имея перед собой только фрагменты древней формы».; (Майка, 1992).

Таксономия

«Берлинский образец» — образец археоптерикса из Айхста, Германия.

На сегодняшний день было обнаружено в общей сложности десять экземпляров археоптерикса. Однако вопрос о том, принадлежат ли все экземпляры к одному и тому же виду или нет, остается спорным (Сентер и Робинс, 2003). Были отмечены значительные различия между образцами, которые привели к аргументу о таксономическом разнообразии археоптерикса (Сентер и Робинс, 2003). Некоторые из отмеченных различий являются результатом следующих различий (Сентер и Робинс, 2003):

Однако исследователи, в первую очередь Сентер и Робинс (2003), опровергают эти утверждения, утверждая, что подвздошные отметины, отсутствующие у двух более мелких экземпляров, могут быть объяснены разницей в возрасте птиц, где тенденция к увеличению костных отметин с возрастом у позвоночных животных. Зубные различия между образцами были интерпретированы исследователями как результат онтогенеза (Сентер и Робинс, 2003). Из-за различных мнений среди исследователей таксономическая история стала очень сложной. Однако большинство данных исследований указывают на один вид — Archaeopteryx lithographica. Широко распространено мнение, что археоптерикс образует родственную группу со всеми другими птицами, а целурозавровые тероподы являются его ближайшими предковыми родственниками.

Анатомия и физиология

Археоптерикс обладает как рептильными, так и птицеподобными характеристиками. Подобно рептилиям, археоптерикс имел полный набор зубов. В отличие от всех живых птиц, у археоптерикса была плоская грудина, длинный костистый хвост, гастралии и три когтя на крыле, которые, как полагают, использовались для захвата добычи или, возможно, деревьев. Однако у него также были характеристики современной птицы, которые включали перья, крылья, фуркулу и уменьшенные пальцы (UCMP, 2009).

Птичьи Особенности

Перья: Перья, как правило, являются определяющей структурой при взгляде на современных птиц, хотя на них нельзя полагаться как на единственные идентифицирующие структуры, поскольку эта же особенность была обнаружена в окаменелостях динозавров Protoarchaeopteryx robusta и Caudipteryx zoui (Ji et al. 1998). Археоптерикс, по-видимому, обладал хорошо развитыми маховыми перьями, которые асимметричны и содержат большое количество кривизны, а также три отчетливых лопасти. Однако в некоторых аспектах перья археоптерикса кажутся несколько более примитивными, чем у сохранившихся птиц, способных летать с несколько меньшей очевидной асимметрией (Норберг 1995).

Конечности: Фаллос, или первый палец ноги, у археоптерикса, по-видимому, гибкий, черта, не наблюдаемая у останков динозавров (Недин 1999).

Черты рептилии

Конечности: Археоптерикс обладает несколькими характеристиками, присущими только рептилиям или эмбрионам птиц, относящимися к ногам и когтям, включая наличие когтей на трех пальцах (Metcalfe 1987). Ни один из существующих видов птиц не сохраняет более двух когтей на несращенных пальцах полностью во взрослом возрасте. Кости «руки» археоптерикса остаются свободными и не срастаются, как это видно на запястно-пястной кости современных птиц. Также у археоптерикса отсутствуют сросшиеся плюсневые кости стопы. Еще одна особенность, присутствующая только у эмбрионов птиц, археоптерикс обладал костями стопы, свободными от тарсометатарсуса, в отличие от современных взрослых птиц (Недин 1999).

Особенности черепа: Особенностью, общей для сохранившихся птиц, является соединение черепа с позвоночником у основания, а не со спиной, как у рептилий и археоптерикса. У археоптерикса отсутствует кератиновый роговой покров на верхней и нижней челюстях, составляющий клюв у всех существующих видов птиц. Эти кости также являются зубами, что характерно только для развития эмбрионов птиц. Наконец, носовые отверстия археоптерикса расположены далеко вперед на черепе, перед большим отверстием в черепе. Это отверстие, как правило, отсутствует или значительно уменьшено у современных птиц (Metcalfe 1987, Nedin 1999).

Позвонки, Хвост: Хвост археоптерикса отличается от хвоста современных птиц тем, что он длинный и имеет несколько отдельных позвонков. У современных птиц они, как правило, намного короче и содержат сросшиеся позвонки (Недин 1999).

Полет

Структура перьев крыльев и хвоста, по-видимому, предполагает способность животного генерировать подъемную силу, хотя степень, в которой оно смогло это сделать, все еще является предметом дискуссий. Гибкость запястья современных птиц имеет решающее значение для управляемого полета (Сторер, 1948). У археоптерикса лучезапястный сустав обладает некоторыми чертами, необходимыми для гибкости, хотя он явно не был таким гибким, как у современных птиц. Другим важным соображением является строение груди и диапазон движений крыльев археоптерикса. Плечевой сустав, присутствующий в окаменелостях, по-видимому, является промежуточной формой, где-то между динозаврами и современными птицами.

Решающим фактором в способности к силовому полету является способность крыла подвергаться как приведению, так и отведению. Археоптерикс, по-видимому, был способен к приведению или опусканию рук ниже плеча, хотя археоптерикс, скорее всего, был неспособен к похищению или поднятию рук над спиной (Недин 1999). Этот полный диапазон движения имеет решающее значение для истинного полета с двигателем (Сторер, 1948). Киль грудины у современных птиц полностью отсутствует у археоптерикса, что позволяет предположить, что грудные мышцы, возможно, были закреплены в другом месте, отличном от того, что у современных птиц. Это уменьшило бы мышечную силу, доступную для полета (Greenewalt 1975). Казалось бы, археоптерикс не был способен к энергичному полету, который наблюдается у современных птиц, хотя это не значит, что археоптерикс был неспособен к полету вообще. Учитывая множество функций, необходимых для этого типа полета, которые отсутствуют в Археоптериксе, вполне вероятно, что он не был сильным летчиком и почти наверняка был неспособен к настоящему полету с двигателем и взлету стоя. Хотя археоптерикс, возможно, не был способен к силовому полету, вполне вероятно, что с теми чертами, которыми он обладал, он был способен к некоторому взмаху крыльями и, следовательно, полету после достижения минимальной скорости, возможно, после разбега (Недин 1999, Гринвальт 1975).

Таз

Таз археоптерикса содержит несколько черт как современных птиц, так и других ящеров-динозавров. Лобок у археоптерикса обращен назад, параллельно седалищной кости, в отличие от лобка ящеров. В отличие от современных птиц лобок сохранил крючковатый конец, как у ящеров. Угол между илием и лобком у археоптерикса также, по-видимому, является промежуточным между ящерами и современными птицами, но взгляд на эмбриональное развитие птиц дает интересное повествование. В начале развития курицы мы видим угол 45°, такой же, как у археоптерикса (Недин 1999). По мере развития эмбриона лобок вращается до тех пор, пока во время вылупления он не станет почти параллельным подвздошной кости (Metcalfe 1987).

Образ жизни

Поведение и повседневная жизнь археоптерикса были трудной темой для обсуждения. До недавнего времени считалось, что он обитал в лесной среде, но ископаемые образцы редко, если вообще встречались, обнаруживались в присутствии окаменелого древесного детрита, предполагающего другой образ жизни. Вполне возможно, что археоптерикс процветал в небольших кустарниках, питаясь более мелкими животными, которые жили бы в них (Chiappe 2007).

Противоречие

Археоптерикс был в центре нескольких споров, начиная от разногласий по поводу его положения в филогенетическом древе и заканчивая достоверностью нескольких ископаемых образцов. Споры по поводу достоверности образцов возникли из-за нескольких предполагаемых, но в конечном счете необоснованных расхождений в окаменелостях. Гипотеза о том, что археоптерикс на самом деле более тесно связан с динозаврами, чем птицы, была и остается спорной областью дискуссий. Часть этой гипотезы гласит, что археоптерикс на самом деле не самая ранняя птица, а Авимимус. Еще одно утверждение о том, что археоптерикс вообще не является промежуточным видом и на самом деле является настоящей птицей, также было заявлено и является краеугольным камнем аргументации креационистов.

Заключение

Хотя трудно найти общий консенсус относительно положения археоптерикса в эволюции современных птиц, ясно, что он содержал множество переходных состояний характера как динозавров, так и современных птиц. Хотя сам по себе он, скорее всего, не был переходным видом, характер, которым он обладал, предполагает, что переход от динозавра к современной птице действительно произошел.

Информация в Интернете + Ссылки

Бакалар, Н. У Самой Ранней Птицы Были Ноги, Как У Динозавра, Окаменелости Показывают. Новости National Geographic. 1 декабря 2005 г. 11 февраля 2009 г. Извлечено из: http://news.nationalgeographic.com/news/2005/12/1201_051201_archaeopteryx.html

Чиаппе, Луис М. Прославленные динозавры: Происхождение и ранняя эволюция птиц. Соединенные Штаты Америки: Уайли-Лисс, 2007.

Университет Джорджа Вашингтона. Эволюция археоптерикса: Первой птице, возраст которой оценивается в 150 миллионов лет. 19 марта 2002 г. 15 февраля 2009 г. Извлечено из: http://www.gwu.edu/

Гринуолт, Кроуфорд Х. Полет птиц, значительные размеры, их отклонение от требований к подобию размеров и влияние этого отклонения на аэродинамику полета. Филадельфия: Американское философское общество, 1975.

Херрейд, К.Ф. Семь скелетов и Перо: Тайны археоптерикса. Государственный университет Нью-Йорка, факультет биологических наук. 30 сентября 1999 года. 21 марта 2009 года. Извлечено из: http://ublib.buffalo.edu/libraries/projects/cases/skeletons1.html

Кундрат, М. (2004). Когда Тероподы Стали Пернатыми? — Доказательства наличия перистых придатков до археоптерикса. Журнал экспериментальной зоологии. 302В: 355-364.

Майка, С. Летающие динозавры: Археоптерикс — эта птица — мошенник? Натуралист из Нью-Брансуика, 1992.

Меткалф, Дж. Меткалф: Развитие птичьего эмбриона. Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons Inc, 1987.

Недин, С. Все Об Археоптериксе. Архив TalkOrigins: Исследование противоречия между Творением и Эволюцией. 15 января 1999 года. 2 апреля 2009 года. Извлечено из: http://www.talkorigins.org/faqs/archaeopteryx/info.html

Норберг Р.А. (1995) Асимметрия перьев у археоптерикса. Природа 374: 221.

Остром, Дж. Х. (2008). Археоптерикс и происхождение птиц. Биологический журнал Линнеевского общества. 8(2): 91-182.

Цян Цзи; Карри, П.Дж.; Норелл, М.А. и Шу-ань цзи. (1998) Два пернатых динозавра из северо-восточного Китая. Природа, 393: 753-761.

Рубен и др., (1997). Строение легких и вентиляция у динозавров-тероподов и ранних птиц. Наука 278, 1267-1270.

Сентер, П., и Робинс, Дж. Х. (2003). Таксономический статус образцов археоптерикса. Журнал палеонтологии позвоночных. 23(4): 961-965.

Сторер, Джон Х.. Полет птиц: Анализируется С Помощью Замедленной съемки. Блумфилд-Хиллз: Научный Институт Кранбрука, 1948.

UCMP — (Музей палеонтологии Калифорнийского университета). Археоптерикс: Ранняя пташка. н. э. 11 февраля 2009 г. Извлечено из: http://www.ucmp.berkeley.edu/diapsids/birds/archaeopteryx.html

Учебная Информация

Об Этой Странице

Дэвид Бартфай

Университет Макмастера

Корреспонденцию, касающуюся этой страницы, следует направлять Дэвиду Бартфаю по адресу и Гунит Канг по адресу

Страница авторское право и копия; 2009 Дэвид Бартфай и

Все Права Защищены.

Домики на деревьях создаются студентами, преподавателями, энтузиастами науки или профессиональными учеными. Любой желающий может зарегистрироваться в качестве участника treehouse и поделиться своими знаниями и энтузиазмом об организмах. Материалы Treehouse проверяются на общую точность и качество преподавателями и редакторами ToL, но обычно они не рассматриваются учеными-экспертами. Если вы заметили ошибку, пожалуйста, свяжитесь с автором или преподавателем. Дополнительные сведения о контроле качества содержимого «Древа жизни» см. в разделе Состояние страниц «Древа жизни».

Эта страница представляет собой домик на дереве, прикрепленный к ветви Древа Жизни.

Домики на деревьях — это страницы, предназначенные для детей и молодых душой.

Для более подробного объяснения различных типов страниц ToL ознакомьтесь со структурой страницы «Древо жизни».

http://tolweb.org/treehouses/?treehouse_id=5136

Ссылка на основную публикацию