Еволюційна загадка: чому на Землі немає жодного птаха розміром зі слона

Історія Землі налічує мільярди років і за цей час наша планета встигла стати домівкою для неймовірної кількості видів: деякі з них давно вимерли, інші процвітають донині, а дехто еволюціонував зовсім в інших істот. Наприклад, птахи, які еволюціонували від теропод — двоногих динозаврів, таких як тиранозавр і велоцираптор, пише Фокус.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Професор Стів Брусатте з Единбурзького університету десятиліттями вивчає тероподів, щоб дізнатися більше про тварин, які еволюціонували від них. Вчений також намагався побудувати нове велике генеалогічне древо тероподних динозаврів, щоб зрозуміти, яке місце на ньому займають птахи, як вони еволюціонували від динозаврів і як сформувалися їхні фізичні особливості.

Більшість людей на планеті чули, що птахи походять від динозаврів. Але досі багато хто не визнає, що птахи, по суті, дійсно є динозаврами. Вони — частина генеалогічного древа динозаврів. Простими словами, це була незвичайна група динозаврів, які, ставши маленькими, обзавелися крилами, піднялися в небо і дожили до наших днів.

Першим, хто помітив схожість між скелетами деяких динозаврів, які почали знаходити в Європі, і скелетами сучасних птахів ще в 1860-х роках був Томас Генрі Гакслі, учень Чарльза Дарвіна.

За словами професора Брусатте, незважаючи на те, що динозаврів часто сприймають як гігантів, багато хто з них були дрібними, мали пір'я і крила, а також були схожі на птахів. Тільки за останні кілька десятиліть ідея про те, що птахи походять від динозаврів, стала загальноприйнятою в науці. Відкриття пір'я у динозаврів у 1990-х роках остаточно підтвердило це.

Утім, у цьому питанні все ще залишається безліч таємниць. Наприклад, нам невідомо, як динозаври почали літати, як почали рухати крилами таким чином, щоб створювати достатню підйомну силу і тягу для польоту. Ще однією загадкою є те, які динозаври були найближчими родичами птахів.

На щастя, що більше викопних решток знаходять учені, особливо пернатих динозаврів у Китаї та інших місцях, то ясніше стає, що існувало безліч дрібних динозаврів із пір'ям. У багатьох були крила, у деяких — тільки на руках, у інших — на руках і ногах. У деяких крила складалися з пір'я. У деяких — зі шкіри, як у кажана.

На цьому етапі розвитку генеалогічного древа, коли з'явилися справжні сучасні птахи з великими крилами на руках, якими вони махають, щоб триматися в повітрі, спостерігалася величезна різноманітність.

Скам'янілості вказують на те, що пір'я еволюціонувало задовго до того, як ці тварини навчилися літати. У багатьох динозаврів було просте пір'я, яке виглядало як маленькі волоски. Вчені вважають, що у більшості динозаврів, ймовірно, були ці тонкі волоски, але вони, на жаль, не зберігаються, тому що швидко розкладаються.

Але це пір'я не використовувалося для польоту. Викопні знахідки ясно показують, що пір'я еволюціонувало в простішій формі з інших причин. Більшість учених вважають, що це пір'я еволюціонувало для теплоізоляції, щоб допомагати тваринам зберігати тепло.

Пізніше в деяких динозаврів це пір'я перетворилося на гусяче пір'я, з якого складалися крила. Але викопні знахідки показують, що перші крила з'явилися в динозаврів розміром з овець і коней. Це пір'я було крихітним і за законами фізики не могло утримати тварин таких розмірів у повітрі. Простими словами, все вказує на те, що крила спочатку еволюціонували з якоїсь іншої причини і лише пізніше їх стали використовувати для польоту.

Деякі динозаври, такі як тиранозаври, з часом ставали більшими, але динозаври, які еволюціонували в птахів, зменшувалися в розмірах протягом десятків мільйонів років. Вчені не знають, чому це сталося, але дані вказують на те, що існує безліч екологічних ніш, де просто вигідно бути маленькими.

То чому ж на Землі не існує птахів розміром зі слона? За словами професора Брусатте, згідно із законами фізики, тварини, яким потрібно махати крилами, щоб літати, не можуть бути такими великими.

Найбільші літаючі істоти сьогодні — це мандрівні альбатроси, і розмах їхніх крил становить близько 3,5 метрів. Однак у науки є скам'янілості більших птахів: пелагорнітіди були гігантськими ширяючими птахами, які вимерли безпосередньо перед льодовиковим періодом. Розмах їхніх крил становив близько 7 метрів. Більшість учених вважають, що першими махати крилами, імовірно, став хтось на кшталт раптора розміром з корону або невеликого собаку, а не якийсь динозавр розміром з альбатроса.

Ще однією загадкою вважається те, як птахам вдалося пережити падіння астероїда близько 66 мільйонів років тому. Справжні птахи існували щонайменше 150 мільйонів років тому, а це значить, що вони жили пліч-о-пліч зі своїми динозаврами-родичами близько 80 мільйонів років. Потім, приблизно 66 мільйонів років тому, впав астероїд, і всі динозаври вимерли, крім птахів. Насправді це не зовсім так: багато птахів також вимерли, оскільки були досить примітивними. По суті, вижили тільки птахи сучасного типу.

Нещодавні дослідження пояснили, як це сталося: астероїд був викинутий із темряви космосу і миттєво змінив усе. На світ обрушилися цунамі, землетруси і лісові пожежі. Пил затулив сонце, спричинивши зиму ядерного типу, яка тривала кілька років. Природний відбір не міг працювати в такі часові рамки, тож, коли впав астероїд, усім тваринам довелося протистояти ситуації, використовуючи вже наявні в них особливості.

У сучасних птахів було безліч корисних особливостей. Вони досягали зрілості за рік, тому їм не було потрібно багато часу для виховання наступного покоління. Вони могли відлітати від небезпеки. Але, що особливо важливо, у них також були дзьоби, які дозволяли їм харчуватися насінням.

Нагадаємо, раніше ми писали про те, що вчені розшукали одного з найрідкісніших двоколірних птахів у світі.

Раніше Фокус писав про те, що вчені вивчили мозок птахів, які жили 80 млн років тому: допомогла черепна коробка і 3D моделювання.

Під час написання використовували матеріали The Conversation UK, bookshop.org, Popular Science.