Как динозавры стали птицами: ключевые ископаемые находки

Анатомический фундамент теропод

Современная кладистика рассматривает птиц как ныне живущую ветвь тероподных динозавров. План строения птичьего тела складывался постепенно внутри подотряда Theropoda. Кости скелета облегчались за счет воздухоносных полостей, соединявшихся с системой воздушных мешков. Такая система пневматизации обеспечивала эффективное двойное дыхание задолго до того, как животные поднялись в воздух.

Ключицы хищных теропод срослись в единую дугообразную кость — вилочку (furcula), служащую пружиной при взмахах крыльев. Кисть манирапторов удлинилась, число пальцев сократилось до трех, а в запястье развился полулунный сустав (semilunate carpal). Этот сустав изначально позволял хищнику выбрасывать лапы вперед для захвата добычи и прижимать их к бокам тела в покое. Позже именно эта подвижность легла в основу механизма складывания крыла.

Гистологические исследования костной ткани показывают высокую плотность сосудистых каналов и быстрые темпы роста у многих теропод. Это указывает на развитую эндотермию (теплокровность) и высокий уровень метаболизма. Теплокровным животным требовалась термоизоляция, что послужило первичным стимулом к эволюции перьевого покрова.

Эволюция перьев и находки биоты Жэхэ

Перья возникли как тонкие полые нити из бета-кератина (протоперья), напоминавшие пух. Лишь со временем они превратились в сложные контурные перья с центральным стержнем, бородками и крючочками. Ископаемые отложения китайской провинции Ляонин (формация Исянь, биота Жэхэ возрастом 120–130 миллионов лет) дали сотни отпечатков с мягкими тканями.

• Синозавроптерикс (Sinosauropteryx), описанный в 1996 году, сохранил по всему телу нитевидный пух и меланосомы, позволившие восстановить полосатую окраску хвоста
• Каудиптерикс (Caudipteryx) и протархеоптерикс обладали веерообразными симметричными перьями на передних лапах и хвосте, применявшимися для термоизоляции и демонстрационного поведения
• Ютираннус (Yutyrannus huali), девятиметровый родственник тираннозавра массой около полутора тонн, был покрыт длинными волокнистыми перьями, доказывая распространение перьевого покрова среди крупных хищников

Ключевые переходные формы

Хрестоматийный пример промежуточного звена — знаменитый археоптерикс (Archaeopteryx lithographica), найденный в 1861 году в зольнхофенских известняках Баварии. Находка датируется концом юрского периода, около 150 миллионов лет назад. Археоптерикс совмещал челюсти с зубами, брюшные ребра (гастралии), три свободных когтистых пальца на крыле и длинный костный хвост из двадцати позвонков с асимметричными маховыми перьями современного типа.

Асимметрия перьев указывает на аэродинамическую функцию, однако отсутствие выраженного костного киля на грудине ограничивало способность к длительному активному полету. Археоптерикс мог планировать между деревьями или совершать короткие моторные перелеты на низкой высоте.

В 2003 году Сюй Син описал микрораптора (Microraptor gui) — дромеозаврида размером с ворону, обладавшего четырьмя крыльями. Длинные контурные перья росли не только на передних, но и на задних конечностях до самых пальцев. Микрораптор планировал в пологе леса, используя задние лапы в качестве дополнительной несущей плоскости или стабилизатора.

Другой критически важный таксон — анхиорнис (Anchiornis huxleyi), живший за несколько миллионов лет до археоптерикса. Его открытие сняло существовавший временной парадокс, когда птицеподобные пернатые дромеозавры в палеонтологической летописи оказывались моложе самого археоптерикса. Анхиорнис сочетал оперяемость всех четырех лап со строением скелета типичного манираптора.

Дальнейшая специализация птичьей линии

В меловом периоде группа энанциорнисов (противоположных птиц) освоила машущий полет. У них редуцировался длинный костный хвост, сменившись пигостилем — концевой пластинкой из сросшихся позвонков, к которой крепился веер рулевых перьев. Энанциорнисы сохраняли зубы и когти на крыльях, но строение плечевого пояса обеспечивало подъем крыла выше спины за счет надкоракоидного мускула.

Параллельно развивалась клада веерохвостых (Ornithurae), давшая начало ихтиорнисам и современным птицам (Neornithes). У них полностью сформировался глубокий киль грудины, срослись кости плюсны и предплюсны в цевку, а челюсти покрылись роговым рамфотекой (клювом).