Каждая птица, которую вы когда-либо видели — каждый малиновка, каждый голубь, каждый пингвин в зоопарке — это живой динозавр. Птицы — единственная группа динозавров, пережившая массовое вымирание, вызванное астероидами 66 миллионов лет назад.
Но не все птицы, жившие в то время, сделали это. Почему предки современных птиц жили, когда так много их родственников умерло, было загадкой, которую палеонтологи пытались разгадать на протяжении десятилетий. Два новых исследования указывают на один возможный фактор: различия между тем, как современные птицы и их древние сородичи линяют перья.
Перья — одна из ключевых черт, общих для всех птиц. Они сделаны из белка под названием кератин, того же материала, что наши ногти и волосы, и птицы полагаются на них, чтобы летать, плавать, маскироваться, привлекать партнеров, согреваться и защищаться от солнечных лучей. Но перья представляют собой сложные структуры, которые невозможно восстановить, поэтому, чтобы сохранить их в хорошей форме, птицы сбрасывают свои перья и заменяют их в процессе, называемом линькой. Птенцы линяют, чтобы сбросить детские перья и вырастить взрослые; взрослые птицы продолжают линять примерно раз в год.
«Я не думаю, что многие люди думают о линьке, но в основе своей это очень важный процесс для птиц, потому что перья участвуют в очень многих различных функциях», — говорит Цзинмай О'Коннор, заместитель куратора ископаемых рептилий. в музее Филда в Чикаго. «Мы хотим знать, как развивался этот процесс? Как оно различалось у разных групп птиц? И как эта форменная эволюция птиц повлияла на выживаемость всех этих разных клад?» В двух недавних статьях О'Коннора исследуется процесс линьки у доисторических птиц.
В статье в журнале Cretaceous Research, опубликованной в мае 2023 года, подробно описывается открытие скопления перьев, сохранившихся в янтаре птенца, жившего 99 миллионов лет назад.
Сегодня птенцы находятся на спектре с точки зрения того, насколько они развиты, когда они рождаются, и в какой помощи они нуждаются от своих родителей. Птицы вылупляются голыми и беспомощными; отсутствие у них перьев означает, что их родители могут более эффективно передавать тепло тела непосредственно коже младенцев. С другой стороны, ранние виды рождаются с перьями и довольно самодостаточны.
Все птенцы проходят через последовательные линьки — периоды, когда они теряют свои перья и вырастают в новом наборе перьев, прежде чем в конечном итоге достигнут своего взрослого оперения. Линька требует много энергии, а потеря большого количества перьев сразу может затруднить согревание птицы.
В результате скороспелые цыплята, как правило, линяют медленно, так что они сохраняют постоянный запас перьев, в то время как цыплята незрелых особей, которые могут полагаться на своих родителей в еде и тепле, подвергаются одновременной линьке, теряя все свои перья примерно в одно и то же время.
Скопление незрелых перьев, сохранившее кусок янтаря из долины Хукаунг в провинции Качин на северо-востоке Мьянмы, является первым убедительным ископаемым свидетельством линьки молодых особей.
Образец возрастом 99 миллионов лет показывает птенца, чья история жизни не соответствует ни одной современной птице.
«Этот экземпляр демонстрирует совершенно причудливое сочетание характеристик раннего и альтрициального видов», — сказал доктор Цзинмай О'Коннор, исследователь из Филдовского музея естественной истории.
«Все перья тела в основном находятся на одной и той же стадии развития, поэтому это означает, что все перья начали расти одновременно или почти одновременно».
Тем не менее, эта птица почти наверняка была частью ныне вымершей группы под названием Enantiornithes, которые были очень скороспелыми.
Авторы выдвигают гипотезу о том, что давление раннего птенца, которому приходилось согреваться во время быстрой линьки, могло быть фактором окончательной гибели энантиорнитов.
«Энантиорниты были самой разнообразной группой птиц мелового периода, но они вымерли вместе со всеми другими нептичьими динозаврами», — сказал доктор О'Коннор.
«Когда астероид упал, глобальные температуры резко упали бы, а ресурсы стали бы дефицитными, поэтому у этих птиц не только были бы еще более высокие потребности в энергии, чтобы согреться, но у них не было бы ресурсов, чтобы удовлетворить их».
Между тем, дополнительное исследование, опубликованное 3 июля в журнале Communications Biology, проведенное О'Коннором и научным сотрудником Полевого музея Йосефом Киатом, исследует закономерности линьки у современных птиц, чтобы лучше понять, как этот процесс изначально развивался.
У современных взрослых птиц линька обычно происходит один раз в год в виде последовательного процесса, при котором они заменяют всего несколько своих перьев за раз в течение нескольких недель. Таким образом, они все еще могут летать в течение всего процесса линьки. Одновременная линька у взрослых птиц, при которой все маховые перья выпадают одновременно и отрастают в течение пары недель, встречается реже и, как правило, проявляется у водоплавающих птиц, таких как утки, которым не обязательно летать, чтобы найти пищу. и избегать хищников.
Очень редко можно найти свидетельства линьки у ископаемых птиц и других пернатых динозавров, и О'Коннор и Киат хотели знать почему. «У нас была гипотеза о том, что птицы с одновременными линьками, которые происходят в течение более короткого промежутка времени, будут менее представлены в летописи окаменелостей», — говорит О'Коннор. Чем меньше времени затрачивается на линьку, тем меньше возможностей умереть во время линьки и стать окаменелость с признаками линьки. Чтобы проверить свою гипотезу, исследователи изучили коллекцию современных птиц Полевого музея.
«Мы проверили более 600 шкур современных птиц, хранящихся в орнитологической коллекции Полевого музея, чтобы найти доказательства активной линьки», — говорит Киат, первый автор исследования. «Среди последовательно линяющих птиц мы нашли десятки экземпляров в активной линьке, а среди одновременно линяющих практически не нашли».
Хотя это современные птицы, а не ископаемые, они представляют собой полезный прокси. «В палеонтологии нам приходится проявлять творческий подход, поскольку у нас нет полных наборов данных. Здесь мы использовали статистический анализ случайной выборки, чтобы сделать вывод о том, что на самом деле говорит нам отсутствие чего-либо», — говорит О'Коннор. В этом случае отсутствие линяющих ископаемых птиц, несмотря на то, что активная линька столь распространена в выборке образцов современных птиц, предполагает, что ископаемые птицы просто не линяли так часто, как большинство современных птиц. У них могла быть одновременная линька, или они могли не линять ежегодно, как это делает большинство современных птиц.
И образец янтаря, и изучение линьки у современных птиц указывают на общую тему: доисторические птицы и пернатые динозавры, особенно те из групп, которые не пережили массовое вымирание, линяли иначе, чем современные птицы.
«Все различия, которые вы можете найти между коронными птицами и стволовыми птицами, по сути, становятся гипотезами о том, почему одна группа выжила, а остальные нет», — сказал О'Коннор. «Я не думаю, что есть какая-то одна конкретная причина, по которой коронные птицы, группа, в которую входят современные птицы, выжили. Я думаю, это сочетание характеристик. Но я думаю, становится ясно, что линька могла быть важным фактором, благодаря которому динозавры смогли выжить».
Выводы, первоначально опубликованные в журналах Меловые исследования и Коммуникационная биология.
