Каждая птица, которую вы когда-либо видели - ворон, голубь, пингвин в зоопарке - это живой динозавр. Птицы - единственная группа динозавров, пережившая массовое вымирание, вызванное астероидами 66 млн. лет назад.
Ископаемый экземпляр бохайорнитиды (Zhouornis hani) Image Credit: Wikimedia Commons.
Но не все птицы, жившие в то время, выжили. Почему предки современных птиц выжили, в то время как многие их родственники погибли - загадка, которую палеонтологи пытаются разгадать уже несколько десятилетий. Два новых исследования указывают на один из возможных факторов: различия между линькой перьев у современных птиц и их древних сородичей.
Перья - один из ключевых признаков, присущих всем птицам. Они состоят из белка кератина - того же материала, что и наши ногти и волосы, и птицы используют их для полета, плавания, маскировки, привлечения товарищей, сохранения тепла и защиты от солнечных лучей. Но перья - это сложная структура, которую невозможно восстановить, поэтому для поддержания их в хорошем состоянии птицы сбрасывают перья и выращивают новые в процессе так называемой линьки. Малыши линяют, чтобы сбросить детские перья и отрастить взрослые; взрослые птицы продолжают линять примерно раз в год.
"Линька - это то, о чем, как мне кажется, мало кто задумывается, но это очень важный процесс для птиц, поскольку перья выполняют множество различных функций", - говорит Джинмай О'Коннор, помощник хранителя ископаемых рептилий в чикагском Музее Филда. "Мы хотим узнать, как развивался этот процесс? Как он различался у разных групп птиц? И как это повлияло на эволюцию птиц, на выживаемость всех этих различных кладов?" Две из последних работ О'Коннора посвящены изучению процесса линьки у доисторических птиц.
В журнале Cretaceous Research, рассказывается об обнаружении скопления перьев, сохранившихся в янтаре от птицы-малютки, жившей 99 млн лет назад.
Небольшой фрагмент бирманского янтаря, сохранивший перья, которые были интерпретированы как принадлежащие молодой энантиорнитинной птице: (A) янтарь с обнаженной дорсальной поверхностью скопления перьев; (B) обнаженная вентральная поверхность; (C) крупный план вентральной поверхности (область, отмеченная в B); (D) крупный план области вентральной поверхности, отмеченной в (C); (E) крупный план области вентральной поверхности, отмеченной в (D); (F) крупный план дорсальной поверхности, отмеченной в (A, больший прямоугольник); (G) крупный план дорсальной поверхности, отмеченной в (A, меньший прямоугольник). Пунктирными линиями обозначены поверхности высыхания. Масштабные линейки - 0,5 мм в (A, B, D и F), 0,1 мм в (C); 0,3 мм в (E) и 0,2 мм в (G). Анатомические сокращения: ipl - незрелое сливовое перо; ipn - незрелое перо; ks - кератиновая оболочка; pf - вероятные нитевидные "протоперо". Image credit: O'Connor et al. | Fear Use.
Сегодня детеныши птиц различаются по степени развития при рождении и по тому, насколько им необходима помощь родителей. Альтрициальные птицы рождаются голыми и беспомощными; отсутствие у них перьев означает, что родители могут более эффективно передавать тепло тела непосредственно на кожу малышей. Прекоциальные виды, напротив, рождаются с перьями и вполне самостоятельны.
Все детеныши птиц проходят через последовательные линьки - периоды, когда они теряют имеющиеся перья и обрастают новыми, а затем приобретают взрослое оперение. На линьку уходит много энергии, а потеря большого количества перьев сразу может затруднить согревание птицы.
В связи с этим досоциальные птенцы линяют медленно, чтобы сохранить постоянный запас перьев, а у альтрициальных птенцов, которые могут полагаться на родителей в плане пищи и тепла, линька происходит одновременно, и все перья выпадают примерно в одно и то же время.
Гипотетический цикл линьки у молодых энантиорнитиновых птиц: (A) вылупившаяся птица с редким натальным оперением тела; (B) быстрая линька; (C) молодая птица с ювенильным оперением, включающим полностью развитые перья, доминирующие на рахисе. Изображение предоставлено: O'Connor et al. | Fair Use.
Скопление незрелых перьев, сохранившееся в куске янтаря из долины Хукавнг в провинции Качин на северо-востоке Мьянмы, является первым достоверным ископаемым свидетельством линьки ювенильных особей.
Образец возрастом 99 млн. лет демонстрирует детеныша птицы, история жизни которого не совпадает ни с одной из ныне живущих птиц.
"Этот экземпляр демонстрирует совершенно причудливое сочетание прекоциальных и альтрициальных характеристик", - говорит доктор Цзинмай О'Коннор, научный сотрудник Музея естественной истории им.
"Все перья тела находятся практически на одной и той же стадии развития, что означает, что все перья начали расти одновременно или почти одновременно".
Однако эта птица почти наверняка принадлежала к ныне исчезнувшей группе Enantiornithes, отличавшейся высокой степенью пресоциальности.
Авторы предполагают, что давление, оказываемое на пресоциальную детскую птицу, которая должна была сохранять тепло и при этом быстро линять, могло стать одним из факторов окончательной гибели Enantiornithes.
"Энантиорниты были самой разнообразной группой птиц мелового периода, но они вымерли вместе со всеми остальными неавиационными динозаврами", - говорит доктор О'Коннор.
"Когда упал астероид, глобальная температура резко упала, а ресурсов стало не хватать, так что у этих птиц не только возросли бы потребности в энергии для поддержания тепла, но и не было бы ресурсов для их удовлетворения".
Между тем в дополнительном исследовании, опубликованном 3 июля в журнале Communications Biology, О'Коннор и постдокторант Музея Филда Йосеф Киат изучают особенности линьки у современных птиц, чтобы лучше понять, как этот процесс впервые эволюционировал.
У современных взрослых птиц линька обычно происходит один раз в год в виде последовательного процесса, в ходе которого они заменяют лишь несколько перьев за раз в течение нескольких недель. Таким образом, в течение всего периода линьки птицы сохраняют способность летать. Одновременная линька у взрослых птиц, когда все маховые перья выпадают одновременно и отрастают в течение нескольких недель, встречается реже и, как правило, у водных птиц, таких как утки, которым не нужно летать, чтобы найти пищу и избежать хищников.
Свидетельства линьки у ископаемых птиц и других пернатых динозавров встречаются крайне редко, и О'Коннор и Киат хотели выяснить, почему. У нас была гипотеза, что птицы с одновременной линькой, которая происходит в течение более короткого промежутка времени, будут менее представлены в ископаемом состоянии", - говорит О'Коннор, - "Меньшее время линьки означает меньшее количество возможностей умереть во время линьки и стать ископаемым с признаками линьки". Для проверки своей гипотезы исследователи обратились к коллекции современных птиц, хранящейся в Музее Филда.
"Мы проверили более 600 шкурок современных птиц, хранящихся в орнитологической коллекции Музея Филда, на предмет наличия признаков активной линьки", - рассказывает Киат, первый автор исследования. "Среди последовательно линяющих птиц мы нашли десятки экземпляров, находящихся в активной линьке, а среди одновременно линяющих - почти ни одного".
Хотя это современные птицы, а не ископаемые, они представляют собой полезный аналог. "В палеонтологии нам приходится проявлять творческий подход, поскольку у нас нет полных наборов данных. В данном случае мы использовали статистический анализ случайной выборки, чтобы сделать вывод о том, о чем на самом деле говорит отсутствие чего-либо, - говорит О'Коннор. В данном случае отсутствие линяющих ископаемых птиц, несмотря на то, что активная линька так распространена в выборке образцов современных птиц, позволяет предположить, что ископаемые птицы просто не линяли так часто, как большинство современных птиц. Возможно, у них была одновременная линька, а возможно, они линяли не так часто, как большинство современных птиц.
И янтарный образец, и изучение линьки современных птиц указывают на общую тему: доисторические птицы и пернатые динозавры, особенно из групп, не переживших массового вымирания, линяли не так, как современные птицы.
"Все различия, которые можно найти между венценосными и стебельчатыми птицами, по сути, становятся гипотезами о том, почему одна группа выжила, а остальные - нет", - говорит О'Коннор. "Я не думаю, что существует какая-то одна конкретная причина, по которой венценосные птицы - группа, включающая современных птиц, - выжили. Я думаю, что это комбинация характеристик. Но я думаю, что становится ясно, что линька могла быть важным фактором, повлиявшим на то, что динозавры смогли выжить".
