Археоптерикс эра. Археоптерикс (Archaeopteryx). Строение скелета археоптерикса

Археоптерикс — это древняя птица, которая жила в течение Юрского периода, внешне это животное походило на современную ворону. Учёные считают, что археоптерикс был промежуточным звеном между птицами и пресмыкающимися. Безусловно, археоптерикс имеющий признаки птиц имел разительные отличия от животных его времени и ареала проживания. Умение летать было его уникальной способностью.

На сегодняшний день известно, что все разновидности археоптериксов проживали в землях современной германии около 155 миллионов лет назад еще в Юрский период.

Переводится название этого удивительного существа, как «древнее крыло», а это свидетельствует о его родстве именно с птицами. Но наличие двояковогнутых позвонков, длинного хвоста и челюстей с зубами может говорить о том, что археоптерикса можно отнести и к древним пресмыкающимся. Еще одна удивительная черта: археоптерикс имел крылья и был покрыт перьями, но у него отсутствовал клюв.

В 1855 году был найден самый первый экземпляр этого гибрида птицы и пресмыкающегося. Известный палеонтолог Дейв Харлемский назвал это животное археоптериксом в честь музея в Нидерландах, где хранятся останки этого существа и по сей день. Все последующие находки останков Археоптериксов почти не отличались друг от друга, но обладали рядом особенностей.

Одна из них — это своеобразное строение черепа, внутри которого находились острые зубы, но полностью отсутствовал клюв. Так же строение ребер, конечностей и позвонков имело существенные отличия, что позволило учёным отнести это древнее животное и к классу пресмыкающихся.

Но есть парадокс: наличие оперения и возможность аэродинамического передвижения этого животного может говорить о том, что археоптерикса отдаленно можно отнести и к птицам.

Учёные пришли к выводу, что археоптерикс является условным промежуточным звеном между птицами и рептилиями, это животное унаследовало свои способности и черты и от тех и от других. Возьмём, к примеру, строение их мозга: он строится по принципу мозга земноводных, а у них отлично развиты мозжечок и зоны, отвечающие за зрение, что обуславливает хорошие способности к полёту.

Но назвать такое передвижение этого животного полётом в современном понимании можно очень условно. Ведь дело в том, что археоптерикс не умел летать в нашем понимании, он только мог планировать по воздуху с ветви на ветвь. Он не умел взмахивать крыльями, пикировать и создавать виражи.

Исследователи выяснили, что популяции археоптериксов были очень малочисленны. А вот реконструировать образ жизни этих животных учёные так и не смогли определить досконально. Была выдвинута такая версия: археоптериксы могли жить на невысоких деревьях, спускаться с них и отлично передвигаться по земле. На землю они спускались для того, чтобы охотиться на очень мелкую добычу, которую ловили с помощью мощных челюстей и когтей.

У археоптерикса тело и хвост рептилии, но крыльями и оперением он больше напоминает птицу. С находкой археоптерикса в руках палеонтологов появилось самое убедительное доказательство происхождения птиц от пресмыкающихся. Известно всего десять скелетов и отдельный отпечаток одного пера этих доисторических птиц размером с голубя, и все же палеонтологи сумели извлечь массу полезной информации из этих ископаемых останков. С тех пор как более ста лет назад появилось сообщение о первой находке археоптерикса, он стал предметом горячей полемики между сторонниками и противниками учения Чарлза Дарвина. Несмотря ни на что, даже вопреки обвинению в подделке этих находок, выдержал испытание и хорошо послужил делу защиты эволюционной теории от всех нападок.

В 1985 г. английский астроном Фред Хойл заявил, что экземпляр археоптерикса, хранящийся в Британском музее естественной истории, является фальшивкой. Он утверждает, что этот экземпляр изготовлен неким мошенником, который сначала нанес на ископаемый скелет небольшого динозавра Compsognathus из группы теропод тонкий слой связующего материала, перемешанного с измельченной в порошок горной породой, а потом сделал на нем отпечатки перьев. Кроме того, Хойл и его коллеги высказали мнение, что и другие экземпляры археоптерикса либо тоже являются поддельными, либо за отпечатки перьев в них ошибочно принимается что-то другое. В результате в Англии археоптерикса вскоре стали считать «пильтдаунской курицей».

Широкий резонанс, который получило это заявление, заставил Британский музей в 1987 г. принять решение о проведении специальной выставки в связи с научной экспертизой имеющегося в его коллекции образца. Сделанный анализ показал, что материал, хранящий отпечатки перьев, ничем не отличается по составу и строению от окружающей породы. Несмотря на вполне современный вид перьев археоптерикса, отпечатки не несут никаких следов подделки. Более того, обрамляющие скелет куски породы очень плотно прилегают друг к другу, что было бы невозможно при скреплении их цементом.

По иронии судьбы признаки, которые Хойл считал самым убедительным доказательством подделки, а именно комбинация перьев современного вида и костей, напоминающих кости Compsognathus, - как раз и служат наиболее важным доводом, позволяющим палеонтологам понять, каким образом возникли птицы и как у них развилась способность к полету. Сочетание у археоптерикса анатомических особенностей животных, относящихся к двум разным классам, превращает эту самую древнюю из известных птиц в хрестоматийный пример переходной формы между пресмыкающимися и современными птицами.

Археоптерикс был открыт как будто по заказу дарвинистов. В 1861 г., всего через два года после выхода книги Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора», в известняковых каменоломнях Зольнхофена в Баварии был найден окаменевший скелет с отпечатками перьев. Находка попала в руки Карла Хаберлайна из Паппенгейма, который позднее продал ее Британскому музею.

Этот образец, известный под названием Лондонского экземпляра, был уже не первым свидетельством существования птиц в верхнеюрском периоде, т. е. 150 млн лет назад. За год до находки Лондонского экземпляра в той же каменоломне близ Зольнхофена подобрали камень с отпечатком пера. До этого самые ранние ископаемые останки птиц относили к третичному периоду и датировали их почти сотней миллионов лет позднее образцов из зольнхофенских известняков.

В 1861 г. палеонтолог Герман фон Мейер, работавший в Объединенном музее естественной истории и Научно-исследовательском институте Зенкенберга во Франкфурте, подтвердил, что найденный отпечаток пера действительно является ископаемым остатком и очень напоминает перо современной птицы. В том же сообщении он упоминает Лондонский экземпляр: «В литографском камне был найден почти полностью сохранившийся скелет животного, покрытого перьями. Считается, что оно по многим признакам отличается от современных птиц. Я публикую результаты изучения одного пера и его точное изображение. Полагаю, что самым подходящим названием для вновь найденного животного было бы Archaeopteryx lithographica ».

Так в научный обиход было введено название птицы из Зольнхофена: Archaeopteryx lithographica. В дословном переводе слово археоптерикс означает «древнее крыло», а определение lithographica напоминает о том, что зольнхофенский известняк XIX в. называли литографским камнем. Правда, камень, добывавшийся в каменоломнях Зольнхофена, был чересчур твердым, плотным и мелкозернистым и потому не очень годился для применения в печатном деле. Но именно эти его свойства способствовали сохранению такого неправдоподобно чистого и четкого отпечатка перьев археоптерикса.

Исключительная сохранность останков археоптерикса объясняется также геологическими условиями формирования зольнхофенских известняков. В конце юрского периода территория южной части нынешнего горного массива Франконский Альб представляла собой тропическую лагуну, расчлененную на отдельные водоемы подводными рифами. К северу от лагуны лежала суша, которая сейчас занята центральной частью Германии. К югу от нее находилось древнее море Тетис.

Этот район был отнюдь не похож на рай южных морей: вода в лагуне была слишком соленой и почти не содержала кислорода, а потому не очень-то привлекала существовавшие в то время живые организмы. Случавшиеся время от времени шторма вызывали наводнения, вода затопляла рифы, ограничивавшие лагуну с юга, и приносила в водоемы множество животных и растений. Они быстро погибали в воде лагуны, погружались на дно и покрывались слоем ила, содержавшего большое количество извести.

Лагуна служила также местом погребения животных и растений с лежавших к северу от нее участков суши. Эта земля давала приют самым разнообразным формам жизни: хвойным растениям, папоротникам, деревьям гинкго, насекомым, динозаврам и археоптериксу. Тропические бури уносили летающих животных в море, и они могли попадать в лагуну. Сюда же реки сносили растения и трупы животных. А коль скоро в соленой воде лагуны практически отсутствовали падалеядные и микроорганизмы, почти неповрежденные погибшие животные и растения захоранивались в известковых донных отложениях.

В настоящее время известно десять скелетов археоптерикса. Все они найдены в Зольнхофенских известняках, формировавшихся в верхнеюрскую эпоху. Эти находки представляют собой самые старые из известных ископаемых останков птиц. Правда, Санкар Чаттерджи из Техасского технологического университета в Лаббоке обнаружил в более древних триасовых отложениях в Техасе части ископаемых скелетов, которые он считает останками птицы, названной им Protoavis. Однако эти остатки представляют собой по сути дела разрозненные фрагменты, и их принадлежность птицам нуждается в доказательствах. Находки же из Зольнхофена по-прежнему сохраняют значение для понимания поведения и строения археоптерикса, а также происхождения птиц в целом.

Лондонский экземпляр - это практически полный скелет археоптерикса. Хуже всего сохранился череп, представленный отдельными фрагментами, среди которых - кости, окружавшие мозг, и части челюстных костей, несущие зубы. Помимо явных признаков оперения на крыльях и хвосте остатки археоптерикса несут и другие характерные для птиц черты. Имеется, например, вилочка (или дужка), появившаяся в результате срастания ключиц. Всею несколько лет назад считалось, что вилочка имеется только у птиц. Однако совсем недавно она была обнаружена и у некоторых динозавров, живших в меловом периоде.

Следующий экземпляр был найден осенью 1876 г. в каменоломне близ Эйхштетта и некоторое время спустя продан Эрнсту Хаберлейну - сыну того самого человека, который привлек внимание палеонтологов к первой находке. Сначала Э. Хаберлейн считал, что скелет принадлежит летающей рептилии. И только удалив верхний слой породы с образца, он обнаружил хорошо сохранившиеся отпечатки перьев, что заставило его изменить первоначальное мнение. В конце концов экземпляр был приобретен Музеем естественной истории Университета Гумбольдта в Берлине, где и находится с 1881 г.

Этот экземпляр известен под названием Берлинского и сохранился гораздо лучше Лондонского. Почти нераспавшийся скелет выглядит очень естественно. Это говорит о том, что во время захоронения на дне Зольнхофенской лагуны животное совсем не подверглось действию разложения. Его череп и зубы были почти такими же, как у пресмыкающихся. Шея изогнута далеко назад, оттянутая связками после расслабления мускулатуры. Это характерно для мертвых птиц, хотя в таком же положении находили ископаемых летающих ящеров и некоторых мелких динозавров с длинной шеей, например Compsognathus.

У Берлинского экземпляра хорошо сохранились отпечатки маховых перьев. Три «пальца» крыла (анатомы обычно объединяют их в кисть) были подвижными и несли острые, сильно изогнутые когти. Пальцы современных птиц короче, частично срослись и не имеют таких когтей.

По обеим сторонам длинного, как у ящерицы, хвоста Берлинского экземпляра имеется оперение. Иными словами, хвост несет два ряда перьев, которые симметрично расположены в горизонтальной плоскости. Отпечатки перьев передают мельчайшие детали, давая полное представление об их строении, вплоть до хорошо различимых сцепленных между собой бородок.

Прошло больше ста лет после находки Берлинского экземпляра, прежде чем был обнаружен следующий образец. В 1956 г. в каменоломне, недалеко от места находки Лондонского экземпляра, были найдены остатки еще одного крылатого существа. После их изучения палеонтолог Флорнан Геллер из Университета Эрлангена пришел к выводу, что они принадлежат такому же животному, что и Лондонский экземпляр, т. е. Archaeopteryx lithographica. Этот образец хранится у частного лица, но до 1974 г. экспонировался в Музее Максберга, неподалеку от Зольнхофена. Отсюда его название - Максбергский экземпляр.

Животное, сохранившееся в виде Максбергского экземпляра, после гибели, по-видимому, долго плавало в воде, поскольку у него отсутствуют голова и хвост. Они, должно быть, отделились от тела до погружения в донные отложения. Ноги и крылья также смешены от естественного положения, но, судя по ориентации перьев, удерживались благодаря сухожилиям.

Еще один экземпляр археоптерикса появился на свет после того, как больше ста лет пролежал неопознанным в запасниках Музея Тей-лера в голландском городе Харлеме. Его «добыли» в каменоломне в 1855 г., то есть раньше Лондонского экземпляра. Но в 1857 г. было ошибочно решено, что этот ископаемый скелет принадлежит . И только в 1970 г. Джон Остром из Йельского университета определил его как скелет археоптерикса. Экземпляр сохранился очень плохо: остались лишь фрагменты костей левого крыла, таза и задних конечностей. Тем не менее, очень хорошо видны когти на крыльях и ногах.

Классификация другого экземпляра вначале тоже была ошибочной. Он был найден в районе Эйхштетта в 1951 г., за пять лет до находки Максбергского экземпляра. Размеры этого скелета меньше, чем у всех остальных, зато он сохранился почти полностью. Сначала его принимали за остатки мелкой рептилии вроде Compsognathus, которая достигла размеров курицы. Только в 1970 г. Франц Майр из Университета Эйхштетта, исследовав окаменелость в косых лучах света, обнаружил слабые отпечатки оперения крыла и хвоста. Это позволило определить находку как останки археоптерикса.

У Эйхштеттского экземпляра гораздо лучше, чем у всех остальных, сохранился череп. Снимки черепа, полученные совсем недавно с помощью компьютерной томографии, очень хорошо показывают, что сочленение квадратной кости с черепом у археоптерикса было почти таким же, как у современных птиц. У Эйхштеттского экземпляра, точно так же как у Берлинского, шея изогнута далеко назад. Учитывая хорошую сохранность скелетов и их положение, можно предполагать, что гибель обеих птиц произошла при сходных обстоятельствах.

Совершенно очевидно, что археоптерикс их Эйхштетта умер не от старости. Его скелет - небольшого размера и скорее всего, принадлежит молодой особи. Кости плюсны в нижних конечностях не имеют никаких признаков сращения, которые хорошо заметны, например, у более крупного Максбергского экземпляра. Кроме того, в хорошо сохранившемся скелете отсутствует вилочка. Очень правдоподобным кажется предположение, что ко времени гибели археоптерикса вилочка еще состояла из хрящевой ткани и не успела окостенеть, а потому и не сохранилась в ископаемом состоянии.

Другой отличительной особенностью мелкого археоптерикса из Эйхштетта являются длинные ноги. Это говорит о более быстром развитии задних конечностей по сравнению с крыльями и некоторыми другими частями тела. Возможно, молодые животные гораздо чаше ходили, чем летали, а способность к полету развивалась в более позднем возрасте.

Еще один экземпляр археоптерикса был обнаружен в 1987 г., после того как Гюнтер Виоль, куратор Юрского музея в Эйхштетте, отыскал доисторическую птицу в коллекции окаменелостей, принадлежавшей бывшему мэру Зольнхофена Фридриху Мюллеру. У этого экземпляра нет отпечатков перьев, а большая часть черепа утрачена. Из-за длинных, сильных ног и длинного хвоста скелет долгое время ошибочно считали принадлежащим Compsognothus. Теперь этот экземпляр является собственностью поселка Зольнхофен и выставлен в Музее бургомистра Мюллера.

Все сохранившиеся части тела Зольнхофенского экземпляра остались на своих местах, их естественное сочленение не нарушено. При боковом освещении образца под острым углом на левом крыле можно видеть слабые отпечатки изогнутых стержней самых крупных перьев. Такие же отпечатки расположены вдоль кромки крыла. Следы оперения правого крыла и хвоста отсутствуют, что можно объяснить положением скелета. По-видимому, при погружении в лагуну Зольнхофена труп лег на дно левой стороной и левое крыло глубоко погрузилось в толстый слой ила, что и обеспечило его хорошую сохранность. Перья других частей тела, остававшихся на поверхности донного грунта, могли быть унесены течением.

Самой поразительной чертой Зольнхофенского экземпляра является его размер. Длина крыльев на 10% больше, чем у Лондонского экземпляра - самого крупного из ранее известных, и на 50% больше, чем у мелкого экземпляра из Эйхштетта. Этот археоптерикс был ничуть не меньше курицы.

Прежде чем задаваться вопросом о значении находки этих шести экземпляров (и отдельного отпечатка пера), следует убедиться в том. что все они действительного представляют остатки животных одного и того же вида. Их классификация всегда служила почвой для самых противоречивых суждений. На протяжении многих лет разным экземплярам давали самые разнообразные названия, предпринимались бесчисленные попытки отнести животных к разным биологическим видам и даже родам.

С точки зрения палеонтолога биологическое определение вида как совокупности реально или потенциально скрещивающихся популяций не имеет большого смысла, поскольку этот критерий непригоден для характеристики давно вымерших животных. При определении видовой принадлежности того или иного экземпляра палеонтолог чаше всего нс имеет иных данных, кроме морфологии скелета. Располагая столь неполной информацией, он должен очень четко различать признаки, свойственные данному виду, и индивидуальные особенности строения, обусловленные полом, возрастом и другими свойствами животного. Поэтому* видовая принадлежность, установленная на основании палеонтологического анализа, не всегда совпадает с результатами определения ее по биологическим признакам.

Трудность классификации археоптерикса отчасти объясняется невозможностью судить по имеющимся костным остаткам о характере их роста, который мог происходить либо как у рептилий, либо как у птиц. Рост пресмыкающихся продолжается в течение всей жизни, хотя и замедляется с возрастом. Птицы, напротив, очень быстро достигают размеров взрослой особи. Центры роста у пресмыкающихся находятся в диафизах трубчатых костей, тогда как у молодых птиц они расположены в утолщенных хрящевых окончаниях костей - эпифизах. На заключительной стадии роста птицы хрящевая ткань эпифизов подвергается окостенению, и на ее месте остаются постепенно рассасывающиеся шрамы.

Ни у одного из имеющихся экземпляров археоптерикса такие шрамы на трубчатых костях не обнаружены. Если рост этих животных происходил так же, как у птиц, то сохранившиеся остатки действительно следовало бы считать принадлежащими разным видам животных. Если же археоптериксы росли, как рептилии (что весьма вероятно, учитывая преобладание в их скелете признаков, свойственных пресмыкающимся), то эти остатки, несомненно, принадлежат одному виду, хотя представляющие его особи отличались полом и возрастом. Новейшие исследования Мэрилин Хоук и Ричарда Штраусса из Университета шт. Аризона, и Жака Готье подтверждают, что все экземпляры археоптерикса относятся к одному и тому же виду, но представляют особей разного возраста.

Мы еще очень мало знаем об археоптериксе. Неизвестно, например, когда жили найденные особи: возможно, время их существования разделено сотнями или тысячами лет. Нельзя также ответить на вопрос, какого пола они были. Поэтому все ископаемые остатки разумнее отнести к одному виду: Archaeopteryx lithographica.

Внешне археоптерикс очень напоминал птицу. Поэтому совершенно естественно возникает вопрос, могли ли летать эти животные. Вспомним, что ни у одного из найденных экземпляров нет грудной кости или грудины, даже если речь идет о самой крупной, очевидно взрослой, особи из Зольнхофена. Не подлежит сомнению, что у археоптерикса совсем не развивалась костная или окостеневавшая грудина, без которой современные птицы просто не смогли бы летать.

Грудина птиц представляет собой широкую, выступающую в виде свода кость и у многих видов достигает области таза, образуя нечто вроде чаши, которая вмешает и защищает внутренние органы во время полета. В средней части грудины имеется гребень, к которому прикреплены грудные мышцы. Ни одно из живых существ не может сравниться с птицами по соотношению величины грудных мышц и остального тела. Именно эти огромные мышцы обеспечивают работу крыльев летящей птицы.

Мы не располагаем свидетельствами того, что грудные мускулы археоптерикса были развиты в такой же степени, как у птиц. Вместо грудины у этих животных, так же как у их ящероподобных предков, имелись брюшные ребра. Это тонкие, похожие на рыбьи кости, охватывающие брюшную полость и не скрепленные с основным скелетом. Они имеются также у современных ящериц и крокодилов и, по-видимому, довольно часто встречались у примитивных рептилий и амфибий. Возможно, и у археоптерикса брюшные ребра служили для защиты брюшной полости и поддерживали внутренние органы. Конечно же, к ним не могли крепиться грудные мышцы.

При всем том у археоптерикса, как и у птиц, имелась вилочка. Поскольку у птиц к ней прикрепляются некоторые грудные мышцы, логично предположить, что и у археоптерикса на дужке находился небольшой участок, служивший для той же цели. Тем не менее, летные качества этих животных были более чем скромными.

Существуют и другие свидетельства ограниченной способности к полету у доисторических птиц. У современных пернатых легкие связаны с воздушными мешками в других частях тела, даже в костях, благодаря, в частности, небольшим отверстиям на верхних концах плечевых костей. Эти заполненные воздухом полости улучшают дыхание птиц и позволяют им удовлетворять острую потребность в кислороде, возникающую во время полета. В костях археоптерикса нет отверстий для воздушных мешков. Сомнительно, чтобы его легкие были устроены так же, как у птиц.

В отличие от птиц кисть археоптерикса состояла из несросшихся костей и, следовательно, не могла служить опорным элементом крыла. Пальцы могли двигаться независимо друг от друга и оканчивались крепкими, заостренными когтями. Самые большие перья кисти отходили от среднего пальца, а менее крупные перья крепились к локтевой кости - основному элементу предплечья. Локтевые кости археоптерикса гладкие в отличие от тех же костей птиц, покрытых маленькими бугорками, к которым с помощью связок прочно прикреплены перья. Таким образом, крупные перья археоптерикса, по-видимому, не были связаны с костями.

Слабое развитие грудной мускулатуры, характерное для пресмыкающихся строение легких, отсутствие прочного крепления маховых перьев - все это говорит о том, что способность археоптерикса к полету была развита довольно слабо.

И все же эти животные могли летать! Иначе у них не было бы такого мощного оперения. Никакие другие позвоночные животные, кроме птиц, не имеют настоящих перьев. И именно перья сыграли решающую роль в развитии способности к полету.

По современным представлениям оперение возникло из чешуи пресмыкающихся. Защищали ли перья или подобные им образования теплокровных динозавров от холода? Или они защищали холоднокровных рептилий от жары и солнечных лучей? Может быть, оперенные конечности использовались для привлечения половых партнеров или в борьбе с соперниками в брачный период? Или служили «сачком» для добычи насекомых? Эти и другие предположения высказывались неоднократно, но так и остались без ответа.

Ясно только одно: археоптерикс - очень большой шаг вперед в эволюции полета. Его перья имеют типичную для птиц асимметричную аэродинамическую форму. Такая аналогия лишний раз подтверждает, что перья служили для полета, а их довольно сложное строение заставляет думать, что гипотетический предок археоптерикса тоже имел перья, хотя они, может быть, еще не были приспособлены для столь сложных действий.

Археоптерикс не летал на большие расстояния, но, по-видимому, был способен к тяжелому перелету с места на место с резкими взмахами крыльев, и, кроме того, хорошо бегал. Строение таза и нижних конечностей этой доисторической птицы свидетельствует о том, что она совершенно свободно передвигалась по земле. Ее трехлучевой таз очень напоминает аналогичное образование ящеротазовых динозавров, особенно двуногих теропод типа Compsognathus. Следует поэтому думать, что мышцы таза и ног археоптерикса тоже были похожи на мышцы ящеротазовых динозавров.

Археоптерикс, должно быть, также хорошо стоял на задних ногах, как Compsognathus и другие . Однако его осанка была иной, нежели у современных птиц, тело которых, как качели, подвешено к тазу при почти горизонтальном положении бедренных костей. Как и у Compsognathus , тело археоптерикса не заваливалось вперед, потому что уравновешивалось тяжестью хвоста, почти такого же длинного, как тело.

Хвост свободно изгибался вблизи основания, но ближе к концу в значительной мере утрачивал гибкость из-за костных выростов 23-х хвостовых позвонков, которые найдены также у некоторых бипедальных динозавров и летающих ящеров с длинным хвостом, живших в триасовом и юрском периодах. Жесткая конструкция хвоста позволяла животным удерживать равновесие при резких изменениях направления движения, будь то бег или полет. Помимо этого, оперение хвоста образовывало аэродинамическую горизонтальную поверхность, служившую для сохранения нужного положения тела.

Хвостовые позвонки современных птиц уменьшились в размерах и слились в пигостиль - одно из немногих образований, встречающееся только у птиц. Уменьшение длины хвостовых позвонков у птиц, которые пришли на смену археоптериксу, должно было сопровождаться постепенным смешением центра тяжести к передней части тела. В порядке частичной компенсации этого сдвига произошло усиление мускулатуры тазового пояса, сопровождавшееся соответствующим увеличением плошали поверхности тазовой кости, к которой крепилась эта мускулатура. В процессе изменения строения таза две сросшиеся лобковые кости разделились и оказались повернутыми назад. В результате вся нагрузка внутренних органов пришлась на грудину, что потребовало ее дальнейшего развития.

Ноги археоптерикса очень хорошо приспособлены для бега, а по своему строению занимают промежуточное положение между задними конечностями пресмыкающихся и современных птиц. У последних косточки плюсны срослись в одну кость, тогда как у рептилий они связаны подвижно. Вильгельм Штюрмер, физик и палеонтолог, работающий в компании Siemens в Эрлангене, исследовал Максбергский экземпляр археоптерикса в рентгеновских лучах и обнаружил частичное срастание костей плюсны. У самого крупного из имеющихся экземпляров, Зольнхофенского, данные кости срослись еще больше. Эти наблюдения показывают, что кости плюсны археоптерикса с возрастом подвергались окостенению и срастались.

В целом же строение задних конечностей археоптерикса и его предков из группы теропод очень напоминает строение ног современных птиц. Они имели три длинных пальца и один короткий, обращенный назад. Этот короткий палец был вооружен острым изогнутым когтем, благодаря которому доисторическая птица могла захватывать различные предметы и сидеть на древесных ветвях.

Из всего сказанного следует, что развитие способности к полету сопровождалось перестройкой не только органов, которые непосредственно определяют летные качества, но и соответствующими изменениями всего скелета и лаже физиологических особенностей животных.

В настоящее время существуют две основные, но противоречащие друг другу модели эволюции полета. В соответствии с так называемой «древесной» моделью машущий полет развился у животных, которые лазали по деревьям и прыгали с их ветвей вниз на землю. Приверженцы другой гипотезы считают, что происхождение полета связано с бегавшими на двух ногах животными, которые на бегу или в прыжках (например, в погоне за насекомыми) помогали себе передними конечностями, чтобы увеличить длину скачков. По мере развития элементов крыла прыжки становились все длиннее и выше, пока, наконец, животные не поднялись в воздух, ударяя крыльями.

В пользу второй гипотезы говорят чисто механические особенности строения археоптерикса, служащие приспособлениями к передвижению по земле. Однако энергетические затраты при таком способе перемещения, да еще с помощью крыльев, были бы трудновосполнимы, особенно на ранних стадиях возникновения полета. К тому же, чтобы подняться в воздух, надо преодолеть земное притяжение, тогда как планирование с деревьев вниз, наоборот, позволяет использовать силу тяжести и потому энергетически более выгодно.

«Древесная» модель исходит из того, что археоптерикс и его предки лазали по деревьям. Может ли наличие когтей у этих животных служить доводом в пользу такого предположения? Когти археоптерикса были изогнуты в форме острого серпа, имели с внутренней стороны режущий край, а снаружи утолщены. Такие же когти имеются у летучих мышей, белок и дятлов, т. е. у всех животных, лазающих по древесным стволам и цепляющихся за кору. Когти же хищных птиц и млекопитающих, которые бегают по земле, устроены совсем иначе. Сейчас птицы лазают по деревьям исключительно с помощью когтей ног. Археоптерикс также использовал вооруженные когтями пальцы, особенно первый, самый гибкий из них, действуя им как якорем или крючком. Хвост создавал при этом дополнительную опору.

Модель, объединяющая в себе черты обеих вышеописанных моделей, можно назвать «арбокурсорной» (от лат.arboreus - «древесный» ucursorius - «бегающий»). Она отчасти основывается на идеях, высказанных Уолтером Боком из Колумбийского университета.

По этой теории предками археоптерикса были небольшие, возможно ходившие на двух ногах, рептилии, перешедшие на деревья в верхнетриасовое и нижнеюрское время, примерно 200 млн лет назад. Леса служили укрытием, местом размножения этих животных, где они устраивали гнезда. Возможно, в них было легче добывать корм. Начало древесного образа жизни у этих предшественников птиц, вероятно, совпало с развитием теплокровности и сопровождалось образованием похожих на перья выростов, которые служили в качестве изолирующего покрова, обеспечивавшего поддержание постоянно высокой температуры тела. Жизнь на деревьях должна была также способствовать появлению объемного зрения и способности ориентироваться в трехмерном пространстве. Оба этих качества создавали дополнительные предпосылки для формирования навыков полета.

Крупные перья благодаря сопротивлению воздуха уменьшали скорость снижения и смягчали приземление примитивных птиц при спрыгивают на землю. Такая замедленная форма полета могла дать начало другой его форме - планированию, а способность сохранять прямолинейный полет, вероятно, обеспечивалась взмахами крыльев.

Судя по тому, что ноги археоптерикса приспособлены для бега, передвижение по земле оставалось важным способом перемещения этих доисторических птиц и их далеких предков. Чтобы планировать между деревьями и садиться на ветви, были необходимы совершенный механизм управления полетом и хорошая координация движений. Очевидно, что простое, как на парашюте, приземление давалось примитивным птицам гораздо легче, чем требовавшая более сложных движений посадка на деревья. Достигнув земли, эти животные перемешались к следующему дереву и взбирались на него в поисках насекомых, укрытия или места для постройки гнезда.

Был ли археоптерикс предком всех существовавших после него птиц? Какую вообще ценность для понимания эволюции этого класса животных представляют ископаемые остатки, относящиеся к более позднему, меловому периоду? Более или менее полно сохранившиеся скелеты птиц найдены только в верхнемеловых отложениях, образовавшихся около 85 млн лет назад. Эти птицы имели зубы и были в известной степени приспособлены к водному образу жизни. Они могли, в частности, нырять. Вряд ли можно считать столь узкоспециализированных животных прямыми потомками археоптерикса. В связи с этим нередко высказывается мнение, что археоптерикс представляет тупиковую ветвь эволюции птиц.

К счастью, так же были найдены окаменелые остатки птиц, живших в раннемеловую эпоху, примерно 125 млн лет назад. Их можно считать переходной формой от археоптерикса к современным птицам. Например, скелет небольшой птицы, обнаруженный в 1984 г. в известняковых отложениях Лас-Ояс на востоке центральной части Испании, характеризуется сочетанием признаков предковых и современных форм. Таз и задние конечности больше напоминают кости пресмыкающихся, чем нынешних птиц. В то же время лопатки и вилочка значительно больше, чем у археоптерикса, похожи на те же кости птиц. Но самым интересным является строение пигостиля, который состоит из 15 сросшихся позвонков. Он длиннее, чем пигостиль современных птиц, образованный 4-10 сросшимися позвонками, но короче хвоста археоптерикса с его 23 позвонками.

Птица из Лас-Ояса, как и археоптерикс, служит хорошей иллюстрацией первоочередного развития необходимых для полета механических приспособлений на ранних стадиях эволюции птиц. Сейчас мы не можем сказать, был ли археоптерикс прямым предком птицы из Лас-Ояса и всех остальных птиц. В конце концов, ответ на этот вопрос не имеет столь уж принципиального значения. Гораздо важнее помнить, что несколько известных в настоящее время скелетов археоптерикса и отпечаток одного пера дают ключ к пониманию происхождения птиц. Вспомним мысль Адольфа Портманна, зоолога из Базельского университета, которую он высказал об ископаемых остатках еще в 1957 г.: «Это документы, без которых сама идея эволюции не выглядела бы столь убедительной».

Извечная проблема палеонтологических доказательств биологической эволюции - поиск переходных форм, а именно промежуточных звеньев в филогенетических линиях современных жизненных форм. В этом ключе «священной коровой» считается переходная форма от рептилий к птицам - археоптерикс (это в переводе с греческого означает «древнее крыло»). Но последние исследования, о которых скажем позже, пошатнули эти устоявшиеся убеждения. И все-таки археоптерикс - птица или пресмыкающееся? Постараемся ответить на этот вопрос.

История находок

Сегодня палеонтология имеет в своем распоряжении более десяти скелетных отпечатков этого существа, и все они относятся к позднему юрскому периоду (200-150 миллионов лет назад) и найдены на территории Австрии и Германии.

Наиболее известное изображение и отпечаток археоптерикса - это берлинский экземпляр, который хранится в Музее естествознания Берлина. Этот отпечаток был обнаружен в 1876 году археологом Якобом Неймером, который выменял его за корову. Но описал его другой археолог - Вильгельм Дамес в 1884 году. Именно с того времени археоптерикс - переходная форма от рептилий к птицам, вошел в историю палеонтологии.

А вот самый хорошо сохранившийся экземпляр - термополиский. Он долгое время находился в частной коллекции и лишь в 2007 году был подробно описан. Можно сказать, что только эти два экземпляра имеют практически все части скелета в относительно полной сохранности.

Уже не рептилия, но еще и не птица

Это существо было описано как промежуточное звено между холоднокровными рептилиями и теплокровными птицами. Как пресмыкающееся, археоптерикс имеет;

конические зубы, по строению очень схожие с крокодильими;
хвостовую часть скелета;
четырехфаланговые пальцы на передних конечностях с выраженными когтями.

Есть и другие особенности скелета, которые сближают его с рептилиями (затылочная часть, строение голени и ребер).

Признаком птиц у археоптерикса считается в первую очередь перьевое оперение, которое четко отпечатано в скелетных оттисках. Маховые и рулевые, с бороздками как у современных не оставляют сомнений в том, что перед нам один из предков пернатых. Есть и другие особенности скелета, а именно вилочка - сросшиеся ключицы. Отдельно стоит упомянуть о размерах мозга археоптерикса (это довольно спорное доказательство, но оно есть), объем его в 3 раза больше, чем у рептилий.

Если бы он жил сегодня

Если бы эта праптица жила бы сейчас, то мы увидели бы, что археоптерикс - это существо размером с голубя, скорее всего, темного или черного цвета и с оперенными ногами. При этом у него хорошо развита мускулатура, а ассиметричное оперение способствует быстрому полету, но затрудненной посадке и тяжелому взлету. Анатомические особенности скелета говорят о том, что эта полуптица-полуящер активный полет с маханием крыльями использует кратковременно и эпизодически. Скорее всего, археоптериксы жили бы сейчас на скалистых обрывах рек и именно с высоты начинали бы свой полет с элементами планирования. Предположительно эти животные вели бы одиночный и ночной образ жизни, лишь изредка собираясь в группы. Пища археоптерикса - это черви, насекомые, мелкие пресмыкающиеся. Только он не клевал бы их, а направлял бы себе в зубастый клюв когтистыми передними конечностями.

Птичий генезис в эволюции

С 1867 года, когда английский зоолог и сторонник дарвинизма Томас Генри Хаксли ввел в биологию археоптерикса как переходную форму в эволюции птиц, эта точка зрения хотя и подвергалась периодической критике, но сохраняла свои позиции. Последующие находки окаменелостей лишь добавляли значимости в обосновании филогенетики пернатых. В палеонтологии сохранялась точка зрения, что археоптерикс - это все равно что Тутанхамон в египтологии. Но…

Труды американского палеонтолога Шанкара Чаттерджи, опубликованные в 1991 году о находках в Техасе скелетных отпечатков, названных протоависом, внесли определенную смуту в устоявшуюся систему взглядов на эволюцию птиц. Протоавис был больше похож на современных пернатых, чем на археоптерикса, а жил на 70-75 миллионов лет раньше его.

В 2010 году появилась находка, которая еще больше пошатнула "пьедестал" полуящера-полуптицы. На северо-востоке Китая были обнаружены скелетные окаменелости пернатого существа, которое жило на 10 миллионов лет раньше археоптерикса. Группа под руководством профессора Линьинского университета (Китай) Син Сюйа нашла останки оперенного динозавра. Исследования и выводы этих ученых сводятся к утверждению, что археоптерикс - это представитель тупиковой ветки эволюции и совсем не предок птиц.

Другие обоснованные сомнения

Палеонтолог из Университета Южной Калифорнии Майкл Хаббиб приводит данные о структурном анализе скелета археоптерикса, в соответствии с которыми это «чудо в перьях» вообще не умело летать.

Авторитет археоптерикса подрывают и многочисленные исследования эволюции мозга древних рептилий и птиц. Хотя соотношение массы мозга к массе тела у птиц больше, чем у динозавров, но «икона палеонтологии» имела объем мозга еще меньше, чем ее современники динозавры.

Перья не птичьи

А вот исследования пера археоптерикса, которые провел при помощи сканирующего микроскопа палеонтолог из Англии Алик Уокер, дали шокирующую информацию о том, что перья праптицы и современных птиц принципиально отличаются по своему строению. То, что ранее считали бороздками, аналогичными бороздкам на перьях современных птиц, у археоптерикса - это оказалось лишь гребнями для увеличения механической прочности. И если главная птичья черта - совсем не приближает археоптерикса к современным пернатым, тогда, кто же он?

Подводим итог

И сегодня вызывает множество вопросов. Большинство эволюционистов говорят о том, что приспособленность к полету возникала на эволюционной арене как минимум дважды. И не столь важно, как долго и на какие расстояния, активно или планирующе летел вымерший археоптерикс, его находки все же можно считать условно переходными формами от ящеров к птицам.

И пусть возникает вопрос: "Как могли выжить столь маленькие и уязвимые существа в эру но их существование не вызывает сомнений. Сравнительная малочисленность палеонтологических данных не дает возможности воссоздать их внешний облик и образ жизни, заполнить все белые пятна в этой эволюционной истории. Оставим же их восполнение фантастам, по крайней мере, пока.

Анализ геохронологической таблицы

Задание 23

Составитель Чередова О.М., учитель высшей категории

Архтиоптерикс

На рисунке изображён археоптерикс - вымершее животное, обитавшее 150-147 млн лет назад.

Используя фрагмент «Геохронологической таблицы», определите, в какой эре и каком периоде обитал данный организм?

Это животное учёные считают переходной формой. Назовите классы, к которым можно отнести изображённое животное. Какие черты внешнего строения позволяют отнести его к этим классам

Пояснение

Для того, чтобы ответить на вопросы необходимо воспользо-ваться соответсвующимися колонками Геохронологической таблицы и произвести элементарные математические подсчеты.

Эра: указан период обитания археоптерикса: 150-147 млн лет назад. Производим вычисления с помощью второй колонки, в которой указано начало периодов. Мезозойская начало 230 млн лет назад, а Кайнозойская 67 млн лет назад. Значит,

Археоптерикс жил в Мезозойскую эру.

Период: берем начало эры 230 млн лет назад вычитаем продолжительность Периодов, - Триасовый 230-35=195 млн лет назад; минус Юрский 195-58=137 млн лет назад. Получается что Археоптерикс жил в Юрском периоде.

Предка определяем по 4 колонке (или пользуемся своими знаниями).

На рисунке изображён медуллоза Ноэ - семенной папоротник - вымершее около 270 млн лет назад растение.

Используя фрагмент геохронологической таблицы, установите эру и период, в который вымирает данный организм, а также его возможного «близкого родственника» в современной флоре (ответ - на уровне отдела).

Какие черты строения характеризуют растение медуллоза Ноэ как высшее семенное растение?

1) Эра: Палеозойская

Период: Пермский (Пермь)

2) «Близких родственников» данного растения в современной флоре: Голосеменные

3) Признаки высших семенных растений:

Тело расчленено на корень, стебель, листья и органы размножения. Размножение семенных папоротников происходило с помощью семян. Спорофит является доминирующим поколением; гаметофит крайне редуцирован. Спорофит разноспоровый, т.е. образует споры двух типов: микроспоры и мегаспоры; микроспора – пыльцевое зерно, мегаспора – зародышевый мешок. Вода для полового размножения не нужна.

Примечание .

Существует точка зрения, согласно которой семенные папоротники не имели настоящего семени, хотя у них был семязачаток. В связи с этим их, а также современные саговниковые и гинкговые причисляли не к семенным, а к так называемым семязачатковым растениям.

Древовидные растения, внешним обликом и строением листьев напоминавшие настоящие папоротники, но размножавшиеся при помощи семян. Развитие зародыша, скорее всего, происходило уже после опадания семени на землю. Крупные стебли семенных папоротников содержали в себе вторичную ксилему; перистые листья отличались от настоящих папоротников только по строению эпидермы, устьиц и черешков.

Трилобит

На рисунке изображён трилобит - вымершее около 270 млн лет назад животное.

Используя фрагмент геохронологической таблицы, установите эру и период, в который вымер данный организм, а также тип, к которому относится изображённый организм. Укажите признаки по которым он относится у указанному Вами типу.

1) Эра: Палеозойская

Период: Пермский.

2) Трилобит относится к Членистоногим.

3) Трилобиты относятся к типу Членистоногие - признаки: сегментированность тела и конечностей.

На рисунке изображены псилофиты - вымершие растения.

Используя фрагмент геохронологической таблицы, установите эру и период, в который появились данные организмы, а также возможного предка уровня отдела растений.

Укажите, по каким признакам псилофиты относятся к высшим споровым растениям.

ЭРА, возраст в млн лет

Мезозойская, 240

Период

Растительный мир

Появляются и распространяются покрытосеменные; сокращаются папоротники и голосеменные

Палеозойская, 570

Триас

Карбон

Расцвет древовидных папоротников, плаунов и хвощей (образовывали «каменноугольные леса»); появляются семенные папоротники; псилофиты исчезают

Девон

Развитие, а затем вымирание псилофитов; возникновение основных групп споровых растений - плауновидных, хвощевидных, папоротниковидных; появление первых примитивных голосеменных; возникновение грибов

Силур

Господство водорослей; выход растений на сушу - появление риниофитов (псилофитов)

Ордовик

Расцвет водорослей

Кембрий

Протерозойская, 2600

Дивергентная эволюция водорослей; появление многоклеточных форм

Широко распространены синезелёные и зелёные одноклеточные водоросли, бактерии; появляются красные водоросли

1) Эра: палеозойская

Период: Силур

2) Предками псилофитов являются многоклеточные зеленые водоросли.

3) Признакам высших споровых растений являются:

Разделение тела на две части - надземную и подземную

Наличие многоклеточных органов размножения - полового (гаметангий) и бесполого (спорангий)

Примитивная проводящая система, покровная ткань

Основные признаки, отличающие высшие растения от низших:

Приспособленность к обитанию в наземной среде;

Наличие четко дифференцированных тканей, выполняющих конкретные специализированные функции;

Наличие многоклеточных органов размножения - полового (гаметангий) и бесполого (спорангий). Мужские гаметангии высших растений называются антеридиями, женские - архегониями. Гаметангии высших растений (в отличие от низших) защищены оболочками из стерильных (бесплодных) клеток и (у отдельных групп растений) могут быть редуцированы, т.е. уменьшены и упрощены;

Превращение зиготы в типичный многоклеточный зародыш, клетки которого первоначально не дифференцированы, но генетически детерминированы на специализацию в определенном направлении;

Правильное чередование двух поколений - гаплоидного полового (гаметофит), развивающегося из споры, и диплоидного бесполого (спорофит), развивающегося из зиготы;

Доминирование в жизненном цикле спорофита (у всех отделов кроме Моховидных);

Разделение тела спорофита (у большинства отделов высших растений) на специализированные вегетативные органы - корень, стебель и листья.

ответ

1) Эра – Мезозойская; Период – Юрский;

2) к рептилиям животное можно отнести на основании наличия

челюсти с зубами, длинного хвоста и развитых пальцев;

3) к птицам животное можно отнести на основании наличия

перьевого покрова и крыльев

Стегоцефал

На рисунке изображён стегоцефал - вымершее животное, появившееся на Земле около 400 млн лет назад. Используя фрагмент геохронологической таблицы, установите эру и период, в который обитал данный организм, а также возможного предка уровня класса животных. Какие черты строения "возможного предка" позволяют сделать данные выводы?

Эра: палеозойская

Период: девон.

Современных аналогов можно назвать: кистеперые рыбы (латтимерия)

Предками стегоцефалов были кистеперые рыбы, обладающие легкими и такими парными плавниками, из которых могли развиться пятипалые конечности.

Дополнение. В скелете парных плавников кистеперых рыб отчетливо обнаруживаются элементы, гомологичные частям скелета наземной пятипалой конечности. гомологичные частям скелета наземной пятипалой конечности.

На рисунке изображен Платибелодон - вымершее животное, обитавшее 22-16 млн лет назад.

Используя фрагмент геохронологической таблицы, установите эру и период, в который обитал данный организм, а также «близких родственников» данного животного в современной фауне (ответ - на уровне рода).

ЭРА: Кайнозойская

Период: Неоген

Возможный потомок: слон

Пещерный медведь

На рисунке изображен пещерный медведь - вымершее животное, обитавшее 400 тыс лет назад.

К какому классу относится данное животное? - укажите признаки по которым Вы определили класс.

ЭРА: Кайнозойская

Период: Антропоген

Возможный «родственник»: бурый медведь

Класс: Млекопитающие - шерстяной покров, ушные раковины, дифференцированные зубы

Белемнит

На рисунке изображен белемнит - вымершее животное, обитавшее 440-410 млн лет назад.

ЭРА: Палеозой

Период: Силурский

Возможный «родственник»: кальмар

Пояснение.

В силурийском периоде (440-410 миллионов лет назад) в морях впервые появляются крупные животные, до этого их размеры не превышали нескольких сантиметров. Крупнейшими морскими животными силура были головоногие моллюски с наружной раковиной размером в телеграфный столб, ее длина иногда достигала 4-5 метров.

Белемниты очень похожи на современных кальмаров и подобно им были хорошими пловцами. На голове у них располагались большие глаза и десять рук с присосками - две длинные и восемь более коротких. Как и некоторые кальмары, белемниты имели раковину внутри тела - эти раковины часто встречаются в мезозойских отложениях и называются «чертовыми пальцами». По форме и размерам они действительно похожи на остроконечные пальцы. Большинство ученых считают, что раковина была известковой, как раковины других моллюсков, но некоторые думают, что у живых белемнитов раковина была мягкой, хрящевой и окаменела после смерти. Аммониты и белемниты полностью вымерли в конце мезозойской эры.

На рисунке изображен ракоскорпион - вымершее животное, обитавшее 420 млн лет назад.

Используя фрагмент геохронологической таблицы, установите эру и период, в который обитал данный организм, а также укажите какие представители Членистоногих обитали в этом же периоде (ответ - на уровне рода). Укажите признаки Членистоногих у Ракоскорпиона.

ЭРА: Палеозой

Период: Силурский

Представитель: трилобит

Признаки Членистоногих: Сегментация и деление тела на отделы. Конечности и их функциональная специализация. Хитиновый покров - наружный скелет.

пояснение

Одними из самых удивительных водных животных палеозоя были ракоскорпионы - древние хелицеровые членистоногие. Из современных животных они ближе всего к мечехвостам , более отдаленно - к скорпионам и паукам. Внешне ракоскорпионы походили на гигантских скорпионов к достигали нескольких метров в длину, как и скорпионы, имели на конце тела ядовитое жало. Передние ноги были или вооружены клешнями или имели длинные хватательные шипы, задние - часто расширены в плавательные ласты. Ракоскорпионы наиболее широко были распространены в силуре и девоне. Большинство из них жило в громадных сильно опресненных лагунах, очень характерных для того времени. В этих же лагунах обитало тогда и большинство рыб, которые являлись и пищей и врагами ракоскорпионов. В открытых морях тогда ни ракоскорпионы, ни рыбы почти не встречались. Последние ракоскорпионы вымерли в пермское время. На открытке изображен ракоскорпион миксоптерус , найденный в силурийских отложениях Норвегии, жил он 420 миллионов лет назад.

На рисунке изображена кистеперая рыба - вымершее животное, обитавшее 370 млн лет назад.

Используя фрагмент геохронологической таблицы, установите эру и период, в который обитал данный организм, а также укажите группу организмов, которые произошли от данного животного (ответ - на уровне класса). Назовите основные ароморфозы, позволившие организмам обитать на суше.

1) Эра – Палеозой; Период – Девонский;

2) Потомки - земноводные;

3) Основные ароморфозы: рычажные конечности; легочное дыхание

примечание

Кистеперые рыбы, от которых сейчас остался один-единственный вид, были широко распространены в девонских лагунах и озерах. Это крупные хищные рыбы, одни подстерегали добычу в зарослях водорослей и по внешней форме походили на щук, другие были донными большеголовыми рыбами, похожими на сомов. Свое название кистеперые рыбы получили за строение плавников, имевших мясистое основание. Кистеперые могли использовать свои подвижные плавники при передвижении по дну водоемов и при переползании из одного водоема в другой. Постепенно парные плавники кистеперых превратились в лапы, и от кистеперых рыб возникли древнейшие четвероногие животные - земноводные. Выход на сушу облегчился наличием у кистеперых легочного дыхания, дыхание легкими очень широко распространено у древних рыб, по-видимому, в водоемах, где они обитали, мало было кислорода, растворенного в воде. Изображенные на открытке кистеперые рыбы жили в конце девонского периода, около 370 миллионов лет назад.

На рисунке изображен палеодиктиоптеры - вымершее животное, обитавшее 290 млн лет назад.

ЭРА: Палеозой

Период: Каменноугольный

Потомки: стрекоза

Признаки: длинное брюшко, длинные крылья, сегменты на брюшке.

(примечание, на рисунке видны две хвостовые нити на брюшке, что может указывать на Поденок)

Способных к полету врагов у них не было, поэтому некоторые насекомые достигали крупных размеров. Размах крыльев некоторых стрекоз достигал 70 сантиметров. Особенно характерными для каменноугольного периода насекомыми были палеодиктиоптеры. По размерам они напоминали современных стрекоз и, подобно им, не умели складывать крылья на спине. Острым хоботком они прокалывали оболочки незрелых семян деревьев и высасывали их содержимое. Кроме насекомых, широко были распространены многоножки и крупные панцирные пауки.

Использованы материалы сайта https :// bio-ege.sdamgia.ru/test?theme=36 6

Когда в 1861 году в руки ученых попала найденная на западе Баварии невзрачная каменная плита с отпечатком какой-то древней зверушки, одного взгляда хватило, чтобы понять значимость находки. Существо, запечатлевшееся в камне, имело явные признаки рептилии и птицы одновременно.

Когтистый гоацин Свободные пальцы с когтями на крыльях, которые, видимо, помогали археоптериксу карабкаться по стволам деревьев, встречаются только у одного из современных видов птиц – гоацина. Но, возможно, в этом случае пальцы на крыльях – результат приспособленности к жизни в густом экваториальном лесу, ведь во всем остальном гоацин – типичная птица, и рептильные черты не обнаруживаются у нее ни анатомическими, ни генетическими методами.

Игорь Лукьянов

Чарльз Дарвин, публикуя «Происхождение видов», самокритично указал, что если одни виды произошли от других, порой несхожих, то какое-то время должны были существовать переходные формы, сочетающие признаки предков и потомков. Отсутствие таких форм было аргументом против Дарвина. Обнаружение археоптерикса- переходной формы между пресмыкающимися и птицами- стало сильнейшим аргументом «за». «Аргумент» впорхнул во все учебники и зажил там образцово-показательной жизнью. Прошло полтора века. Сомневаться в эволюции давно стало неприличным. А вот место археоптерикса в ее истории все чаще подвергается сомнению.

Костяк теории

К первой «праптице» вскоре присоединились сородичи — несколько экземпляров, найденных в той же Баварии. Один из них был обнаружен… прямо в музее: найденный еще в 1855 году, он был неверно описан и опознан как археоптерикс лишь в 1870-м. Второй экземпляр случайно попал в руки некоему Йохану Дорру, который обменял его ученым на корову — обе стороны остались довольны.

Свободные пальцы с когтями на крыльях, которые, видимо, помогали археоптериксу карабкаться по стволам деревьев, встречаются только у одного из современных видов птиц — гоацина. Но, возможно, в этом случае пальцы на крыльях — результат приспособленности к жизни в густом экваториальном лесу, ведь во всё остальном гоацин — типичная птица, и рептильные черты не обнаруживаются у неё ни анатомическими, ни генетическими методами.

На сегодня известно десять экземпляров археоптерикса, причем один из них еще детально не описан, а еще один то ли тайком продан, то ли украден. Все находки — с юга Германии, который 150 млн лет назад представлял собой архипелаг небольших островков в теплом тропическом море. В юрскую эпоху гигантизма наш герой отличался скромными размерами — примерно с современную сороку.

Описанный как переходное звено между двумя классами — холоднокровными пресмыкающимися и теплокровными птицами, археоптерикс имел черты и первых, и вторых. Он обладал зубами, похожими на крокодильи, длинным костистым хвостом, тремя свободными пальцами с когтями на крыльях и в то же время был покрыт перьями и имел «птичий» объем мозга (у пресмыкающихся он скромнее). Решающую роль в признании птицей сыграло перо. Через сотню лет оно же стало поводом ожесточенного спора.

Параллельный результат

Одними из самых удивительных птиц, населявших планету, были обитавшие в меловом периоде зубастые птицы.
Все они относились к двум группам, которые, однако, имели больше различий между собой, чем какие-либо ныне живущие птицы. Представители первой группы, одонтотормы, имели зубы, сидящие в отдельных лунках, причём при смене зубов новый рос прямо под старым. Самая же их яркая черта — двояковыгнутые позвонки, отличающие их от всех известных ныне живущих и ископаемых птиц. Одонтотормы были величиной с голубя. Хвост, конечности, строение грудины напоминают современных птиц, а строение таза - рептилий.
Вторая группа — одонтохолки — крупные, иногда превышающие в длину два метра плавающие и ныряющие птицы с хорошо развитыми задними конечностями и недоразвитыми крыльями. По образу жизни, скорее всего, они больше всего походили на пингвинов или галапагосских нелетающих бакланов. Зубы этих птиц располагались в общей канавке; новые зубы, сменявшие старые, вырастали рядом с ними. По своему строению позвоночник был очень похож на современный птичий, но хвостовые позвонки были не сросшимися, как у нынешних пернатых, а напоминали хвостовые позвонки динозавров, таз также напоминал рептилий.
Обе группы вымерли вместе с динозаврами, не оставив потомков, да и происхождение их не вполне ясно. Есть предположение, что они также являлись результатом параллельной эволюции и не имеют к современным птицам никакого отношения.

Тутанхамон в перьях

«Археоптерикс для палеонтологии значит примерно то же, что Тутанхамон для археологии. Это одна из икон нашей науки», — заявляет Фил Маннинг, ученый-палеонтолог из Университета Манчестера. Однако иконоборцы находились всегда, и наше «чудо в перьях» не стало исключением. В середине 1980-х крупный британский астрофизик и писатель, сторонник теории панспермии Фред Хойл с несколькими коллегами поднял довольно шумную кампанию, утверждая, что археоптерикс — грандиозная фальсификация. Дело дошло до прямой дискуссии за круглым столом между группой Хойла и палеонтологами, которая транслировалась Би-Би-Си. «Ниспровергатели» считали, что отпечаток перьев на экземпляре, хранящемся в Лондоне, был подделан в XIX веке. Называлось даже имя подозреваемого — Карл Хаберляйн, известный в те годы торговец южногерманскими окаменелостями, якобы «оснастивший» останки какой-то мелкой рептилии отпечатком куриных перьев. Обвинение основывалось на изучении отпечатка под современным сканирующим микроскопом и фотографировании под разными углами. Дополнительным аргументом было наличие на отпечатках микрокапель какой-то современной органики, принятых астрофизиком Хойлом за следы клея, а также то, что на большинстве других экземпляров археоптерикса следы оперения определяются крайне неуверенно. Именно по этой причине часть найденных окаменелостей была опознана не сразу, порой — через десятилетия. Без перьев скелет существа больше напоминает рептилию, нежели птицу.

В итоге репутация пращура устояла. Палеонтологи указали, что кроме лондонского экземпляра оперение отчетливо запечатлелось на берлинском, обстоятельства находки которого не вызывают сомнений. Кроме того, отпечатки некоторых перьев уходят в глубь сланцевой толщи — правдоподобно подделать это невозможно. Капельки «клея» оказались следами снятия многочисленных слепков. Наконец, микроскопическое изучение показало, что отпечатки костей и перьев во многих местах пересекают невидимые глазу тончайшие дендритовые натеки. Образовавшиеся за миллионы лет «водяные знаки» полностью симметричны на обеих сторонах отпечатка, их подделка невозможна даже сейчас.

Самое же интересное выяснилось, когда дело дошло до перьев. Во второй половине 1990-х английский палеонтолог Алик Уокер, использовав сканирующий микроскоп, установил, что перо археоптерикса принципиально отличается от современных птичьих. Его опахало сплошное, оно не делится на бородки и бородочки. Поперечные структуры на них- просто гребни, повышающие механическую прочность. Иными словами, перья не птичьи. Так «цыплячья» версия пала окончательно, а ученый мир встал перед новой проблемой. Археоптерикса считали птицей в основном за перья. Если они не птичьи, то кто он такой?

Проблема предков

Разобраться в вопросе, кто же такой археоптерикс, помогло бы установление его предков. В XX веке предшественниками «первоптицы» считали самых разных рептилий. Вплоть до крокодилов — а вдруг в древности они и впрямь могли летать? Со временем наиболее вероятными кандидатами в предшественники археоптерикса стали считаться тераподы — группа хищных динозавров, самыми известными из которых были знаменитые тираннозавры. Но окончательно пролить свет на загадку не удавалось, хотя в руки ученых попадало все больше существ, вроде бы годящихся археоптериксу в родители, дедушки или, на худой конец, кузены.

В 1997 году в Китае были найдены останки существа, которое вполне могло бы быть требуемой исходной формой. Его так и назвали — протархеоптерикс. Стройное животное, при жизни слегка напоминавшее страуса, безусловно, было рептилией, летать не умело, но обладало оперением на конечностях и хвосте, а также рядом «археоптериксовых» черт скелета. Чем не предок? Но, увы, он жил на 20−30 млн лет позже. Еще более экзотичным и, пожалуй, архаичным выглядит микрораптор — мелкий пернатый ящер, живший 120−130 млн лет назад, имел вполне «птичий» набор контурных перьев и на передних, и на задних конечностях. Появилось множество публикаций с красочными картинками парящих в небеси четверокрылых зверушек, отдаленно напоминающих белку-летягу. Однако же устройство тазобедренного пояса этой рептилии вряд ли позволяло ей раздвигать «задние крылья» в стороны. (Кстати, и современные птицы обретают такую способность лишь на сковородке.)

Вещь в себе

Будучи образцовой переходной формой, вошедшей во все учебники, первоптица долго оставалась своеобразным артефактом.
Не были известны ни ее непосредственные предки, ни потомки. С предками чуть легче — очевидно, что археоптерикс в любом случае произошел от каких-то рептилий, больше просто не от кого. С потомками было сложнее — скелет современных птиц изрядно отличается от существа, которое учёные определили в их предтечи. Со временем, это обстоятельство настораживало ученых все сильнее.
Помимо оперения и крыльев, археоптерикс обладал рядом других признаков, роднящих его с птицами. Ключица-вилочка, заднее обращение первого пальца стопы, расположение костей таза, полулунная кость в запястье — в XIX веке все эти признаки были птичьими. В XX веке их оценка потихоньку менялась, поскольку раз за разом они, в разных сочетаниях, находились у явных рептилий, как правило, не имевших и намека на способность летать, и подчас живших значительно позже археоптерикса. В 1980-х годах стали появляться предположения, что у нелетающих динозавров могли быть и перья. В 2007 году характерные следы прикрепления крупных перьев были найдены на костях велоцираптора — небольшого хищника Юрского периода, получившего посмертную славу благодаря фильму Стивена Спилберга.

Хотя последние два десятилетия открытия рептилий, похожих на птиц (или наоборот), следовали по нескольку раз за год, археоптерикс оставался «сиротой» — новые находки были моложе. Недостающее звено (или что-то похожее на него) было найдено только в 2009 году на северо-востоке Китая. Существо, получившее имя Anchiornis huxleyi, жило 155−151 млн лет назад — по геологическим масштабам ненамного раньше археоптерикса. Но проблему происхождения находка не решила: анхиорнис оказался слишком продвинутой формой, чтобы, глядя на него, назвать предков. Ясно лишь, что эволюционные пути какой-то древней группы пресмыкающихся разошлись примерно посередине юрского периода.

То ли дедушка, а то ли виденье

В 1981 году англичанин Сирил Уокер описал новую группу птиц, обитавшую 100−65 млн лет назад. Он назвал их энанциорнисами, то есть «противоположными птицами», или «противоптицами». Останки различных энанциорнисов обнаружились в Китае и Монголии, Узбекистане, Северной и Южной Америке. Они достаточно сильно отличались друг от друга по размерам, образу жизни и анатомии, но, как правило, все были прекрасными летунами. Главная же особенность этой полностью вымершей группы состояла в том, что скелет их, при внешнем сходстве, напоминал скелет не современных птиц, а археоптерикса. Функционально все скелетные структуры соответствовали аналогам современных, веерохвостых птиц, но их иные формы свидетельствуют о том, что это продукт параллельной эволюции. Да и перья у «противоположных» больше были похожи на перья археоптерикса. Тогда археоптерикс, неважно в каком статусе — рептилии или все же первой «противоположной птицы», — может быть их предком. Но кто тогда предок современных птиц?

В скелете археоптерикса сочетались черты птиц (вилкообразная ключица, подлунная кость, строение таза) и рептилий («крокодильи» зубы, длинный хвост, три свободных пальца с когтями).

Опубликованные в 1991 году данные американского ученого Шанкара Чаттеджи шокировали коллег-палеонтологов: он утверждал, что нашел в Техасе останки птицы, жившей 225—210 млн лет назад. То есть она старше археоптерикса на 60−75 млн лет! Животное, названное протоавис, имело в своем скелете намного больше сходства с современными птицами, чем хрестоматийный археоптерикс. Длина его тела составляла около 35 см, у него был зубастый клюв, свободные пальцы с когтями на передних конечностях, а размеры глазниц и их расположение свидетельствовали, что он был активен в сумерках и по ночам. На костях кисти обнаружились места крепления перьев.

Большинство палеонтологов отнеслись к находке скептически: кости обнаружены по отдельности и могут принадлежать разным животным, нет прямых доказательств, что протоавис мог летать, передние конечности маловаты для крыльев. Зато есть косвенные: большой объем мозга и крупные почки. Птицам для полета требуется много энергии, поэтому скорость обмена веществ у них высока. Со скоростью метаболизма растут и возможности выделительной системы, то есть почек. У протоависа в тазовых костях, как и у современных птиц, есть три глубокие выемки, в которых и размещаются эти крупные почки.

Многие публикации последних лет фактически игнорируют протоависа. Их авторов несложно понять: его научное признание сильно изменит представления о происхождении этой части животного царства. Архео-птерикс из уважаемого первопредка станет вымершим родственником непонятно кого. «Птичку жалко».

Всем сестрам по серьгам

Эволюция птиц — одна из самых интригующих и запутанных страниц в летописи нашей планеты. И новые открытия вносят дополнительную путаницу в уже, казалось бы, сложившуюся стройную картину. Вот, к примеру, найденная на территории Китая птица, названная конфуциусорнисом (в честь Конфуция), жившая в раннемеловом периоде (уже после археоптерикса). Находка имела клюв без зубов и сросшиеся хвостовые позвонки, как у современных птиц, очевидно, умела летать, но по строению черепа была более примитивной, чем археоптерикс. Еще одна ископаемая «сирота» без предков и потомков?

Резонным выглядит предположение некоторых ученых, что в птиц «пытались превратиться» различные группы динозавров, причем неоднократно. Если правы сторонники протоависа и в их исследование не вкрались ошибки, то именно это животное должно считаться предковой формой для современных птиц. А как же археоптерикс? Известный китайский палеонтолог Сюй Син, описавший рептильного собрата археоптерикса, сиаотингию, полагает, что археоптерикс — тоже рептилия. Но он, видимо, не канул в лету, его вероятные потомки — не современные веерохвостые птицы, а не дожившие до наших дней птицы мелового периода, энанциорнисы. По крайней мере, существующие на сегодняшний момент ископаемые находки позволяют сделать такие выводы. Но кто знает, может быть, в какой-то момент новые находки полностью изменят наши представления о прошлом, подтверждая какую-нибудь новую смелую теорию, как сделал это 150 лет назад найденный в баварской штольне археоптерикс.