Ewolucja ptaków

Ewolucja ptaków – skąd wiadomo, że to dinozaury? [część 2]

Ptaki to dinozaury, tylko mniejsze – tak można w skrócie przedstawić obowiązujący na dzisiaj dyskurs w tej kwestii. Jak jednak z całkiem sporych wielkich gadów wykształciła się grupa niedużych, stałocieplnych stworzeń?

W poprzednim wpisie na ten temat przybliżyłam Wam grupę dinozaurów, z której wywodzą się ptaki – manirapotory. Wiecie więc już (mam nadzieję), jak wyglądały i czym się charakteryzowały. Teraz pora na samo mięsko – jak przebiegała ewolucja ptaków?

Jak zawsze przestrzegam – w tekście są pewne uproszczenia!

Ptaki są stare

Zacznijmy od sprawy podstawowej: pierwsze ptaki nie pojawiły się po wymarciu dinozaurów. I mówię tu już o ptakach w rozumieniu współczesnych pierzastych dziobatków, a nie Archeopteryksa. W sumie są nie tak wiele od nich młodsze jako gromada zwierząt.

marabut_ewolucja_ptakow
Marabut – nawet młody wygląda jak stary.
  1. Dinozaury jako takie wyewoluowały ze swoich łuskowatych praszczurów ok. 237 mln lat temu, w triasie.
  2. Archeopteryks, uważany jeśli nie za paraptaka, co forsują niektórzy z badaczy, to za bliskiego kuzyna, a nawet przodka ptaków, to okres już ok. 150 mln lat temu (jura).
  3. Pierwsze skamieniałości wyglądających współcześnie ptaków – czyli całkowicie pozbawione cech gadzich, jak ogon, zęby, anatomiczne detale szkieletu – pochodzą z warstw geologicznych datowanych na 100 mln lat temu (kreda).
  4. Z kolei wielkie wymieranie kredowe – podczas którego wyginęły dinozaury – rozpoczęło się ok. 66 mln lat temu.

Ewolucja ptaków – etap pierwszy

Zanim pojawiły się paraptaki, maniraptory już posiadały część ptasich cech. Te pojawiły się u dinozaurów na drodze doboru naturalnego, mając często spore znaczenie dla drapieżnika. Dobrym, chociaż oczywistym przykładem, jest… dwunożność. Ptaki są dwunożne, podobnie jak mięsożerne dinozaury, z których wyewoluowały – postawa tego typu zwiększała szybkość i zwinność zwierzęcia oraz zmieniała położenie ośrodka ciężkości. Niewielkie maniraptory miały też na przykład wydłużone kości śródstopia, a chodziły na palcach, co widzimy też u ptaków. Żadną nowością nie jest teżo becność u dinozaurów piór. Badania skamieniałości w tomografie potwierdziły też, że dinozaurzy przodkowie ptaków (dokładnie: większość teropodów, dwunożnych, mięsożernych dinozaurów) mieli lekkie, puste w środku kości, dzięki czemu ich szkielety były lżejsze. Dokładnie jak ptaki.

Takich anatomicznych szczegółów i szczególików jest naprawdę wiele – powyższe przykłady to tylko te najbardziej znane i najmniej wdające się w detale i łacinę.

To jednak nadal nie wyjaśniało, jak całkiem spory, stukilogramowy teropod zamienił się w takiego iberomesornisa, wczesnego ptaka o długości ciała do 20 cm.

Ewolucja ptaków
Model iberosornisa. Ten prawie-że-ptaki żyły ok. 137 mln lat temu. Fot. Wikimedia Commons

Ewolucja ptaków – etap drugi

Czyli maniraptory miały już cały szereg „ulepszeń”, które potem pozwoliły im wyewoluować w ptaki. Najpierw jednak musiały po prostu zmaleć.

Badania opublikowane w 2014 roku w Science wskazują, że po okresie gwałtownego wzrostu, część przodków ptaków i ich krewniaków, czyli celurozaurów, zaczęła się kurczyć już 200 mln lat temu – czyli zaledwie 37 mln lat po oficjalnie uznanym pojawieniu się dinozaurów na Ziemi, a prawie 140 mln lat przed ich wyginięciem! Było to zapewne podyktowane wymogami ekosystemu – bycie mniejszym pozwalało drapieżnikom zajmować nowe nisze, np. skuteczniej polować na ssaki, płazy, owady i kryć się w miejscach niedostępnych ich większym kuzynom. Żeby daleko nie szukać – słynne welociraptory byly generalnie wielkości indyka.

DinoGraphicV2
Źródło: Olena Shmahalo/Quanta Magazine

Dinozaury nie malały błyskawicznie – dowody paleontologiczne wskazują, że cały proces zajął około 50 mln lat i obejmował też szereg innych zmian (np. zmiana budowy ogona czy czaszki). Jednak w momencie pojawienia się paraves (paraptaków – czyli takich, które miały cechy ptasie i gadzie, często już mających skrzydła i zdolność szybowania) ok. 160 mln lat temu tempo znacząco wzrosło. Znacząco – czyli przyspieszyło 160 razy!

Ewolucja ptaków – etap trzeci

Zapis kopalny – czyli skamieniałości – sugeruje, że od momentu pojawienia się pierwszych paraves w tej gałęzi kręgowców zaczęły zachodzić błyskawiczne zmiany. Przede wszystkim niewielkie rozmiary – do których dalej dążyła ewolucja – pozwoliły na rozwinięcie się zdolności aktywnego lotu, która wymaga odpowiedniego stosunku wagi do wielkości skrzydeł. Do tego równolegle zachodziła ewolucja sposobów poruszania się: wspinaczki na drzewa i szybowania. Tu jesteśmy na etapie ok. 160-140 mln lat temu.

Ewolucja ptaków - serikornis
Ten słodziak to serikornis, należący do paraves dinozaur z okresu ok. 150 mln lat temu, który wyglądał jak kurczak. Miał już sporo ptasich cech, w tym skrzydła – ale jego linia w ptaki nie wyewoluowała. Rys. Emily Willoughby, Wikimedia Commons

Jednocześnie, jak wspomniałam wyżej, cała masa cech, które dzisiaj znajdujemy u ptaków, już istniała wśród ówczesnych dinozaurów, z naciskiem na maniraptory. Ptaki dodały do tego coś od siebie: proces zwany pedomorfozą (powiedzmy w dużym skrócie, że to odmiana neotenii). Oznacza to, że zachowały cechy dziecięce, a nawet embrionalne dinozaurów, osiągając jednocześnie dojrzałość płciową i zyskując możliwość „inwestycji” w zmianę anatomii na etapie jajka. Generalnie wczesne ptaki wyglądały częściowo jak oseski raptorów – plus skrzydła. Naukowcy twierdzą, że mogło to pomóc w dalszej miniaturyzacji przy zachowaniu większego mózgu oraz rozwinąć nowe cechy anatomiczne: dziób zamiast pyska. Nadal jednak sprawa jest badana.

Ewolucja ptaków – etap czwarty

Gdy wszystkie klocki były już na miejscu – czyli wielkość, pióra, skrzydła, dzioby – ewolucja zaczęła szaleć. Na przestrzeni kolejnych kilkudziesięciu milionów lat powstało wiele grup ptaków (w tym ptaki współczesne), które utraciły cechy gadzie – jak ogony czy pazury na skrzydłach.

Konfuciuzornis - ewolucja ptaków
Konfucjuzornis, wczesny ptak sprzed ok. 120 mln lat – jak wiać na rekonstrukcji, jeszcze miał pazurzaste skrzydła. Rys. American Museum of Natural History

Czy wspomniałam o grupach ptaków? W kredzie – okresie trwającym od ~145 do 66 mln lat temu – wyewoluowało kilka różnych ich rodzajów, często równolegle. Były hesperonity – ptaki uzębione, wyspecjalizowane do nawodnego trybu życia, duże i w większości wtórnie niezdolne do lotu, które wymiotło wymieranie kredowe. Były enantiornity, bardziej prymitywne, bo zahaczające jeszcze o jurę, o odmiennej budowie skrzydeł i czaszek, w większości malutkie jak wróbel i mające jeszcze zęby. No i ptaki współczesne, neornithes – czyli ptaki, jakie znamy dzisiaj, której to grupie dane było przeżyć wielkie wymieranie.

Shanweiniao_cooperorum
Tak według chińskich muzealników wyglądał Shanweiniao, enantiornit – nie ptak współczesny. Fot. Wikimedia Commons

Ptaki współczesne raziły sobie w ewolucyjnej wojnie zbrojeń o wiele lepiej niż ich kuzyni, którzy nie stracili cech gadzich. Według badań jeszcze przed wielkim wymieraniem podzieliły się na ptaki paleognatyczne (czyli nasze nieloty takie jak strusie, kiwi, kazuary) oraz neognatyczne (pozostałe ptaśki), a te drugie zdążyły wykształcić kolejne rzędy: blaszkodzione (kaczki itp.), grzebiące (kuraki) i neoaves – czyli zawierający wszystkie pozostałe, od kolibra po kondora.

Ewolucja ptaków – etap piąty i kolejne

Ewolucja ma to do siebie, że nigdy nie śpi. Po tym, gdy wielkie wymieranie kredowe wyczyściło mapę gatunków królujących na Ziemi, ptaki były na o wiele lepszej pozycji niż ssaki – wówczas małe, gryzoniopodobne stworzenia, które dopiero chwilę wcześniej ogarnęły, na czym polega żyworodność.

W związku z tym ptaki błyskawicznie opanowały planetę: doskonale przystosowujące się do zmian w ekosystemie, przez kolejne miliony lat przechodziły szereg przemian. Przez pewien okres Phorusrhacidae, które w popularnej kulturze nazywa się „ptakami terroru”, były największymi drapieżnikami Ameryk, polującymi m.in. na wczesne koniowate, a ich odpowiedniki były obecne także na innych kontynentach. Jeśli jesteście ciekawi, napisałam o tym kiedyś średni merytorycznie, dość sensacyjny, ale przekrojowy artykulik, w którym posunęłam się do całkiem śmiałych wniosków, za co dostałam po nosie 😉 Ostatnie wielkie ptaki wyginęły dopiero ok. 2 mln lat temu, ale ptaki jako gromada cały czas ewoluują – ciekawe więc, co jeszcze nas czeka.

Ptak terroru - ewolucja ptaków
Artystyczna, jakkolwiek „wielkościowo” akuratna wizja ptaka terroru. PS – te koniki to na oko mesohippus, więc miały ok 70 cm długości. Ptak: ~3 metry wysokości. Rys. Jon Kuo

Rysunek główny – Mark Hallet


Bibliografia

Reklamy

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj / Zmień )

Connecting to %s