Эволюция птиц
Эволюция птиц началась в юрский когда самые ранние птицы произошли от клады тероподных период , динозавров по имени Паравес . [1] Птицы относятся к биологическому классу Aves . протяжении более столетия небольшой динозавр-теропод Archeopteryx Lithographica позднеюрского На самым ранним видом птицы считался периода. Современные филогении относят птиц к кладе динозавров Theropoda . Согласно нынешнему консенсусу, Авес и родственная группа, отряд Crocodilia , вместе являются единственными живыми членами неранговой рептилий клады Archosauria . Четыре отдельные линии птиц пережили мел-палеогеновое вымирание 66 миллионов лет назад, дав начало страусам и их родственникам ( Palaeognathae ), водоплавающим птицам ( Anseriformes ), наземным птицам ( Galliformes ) и «современным птицам» ( Neoaves ).
Филогенетически Aves обычно определяют как всех потомков самого недавнего общего предка определенного современного вида птиц (например, домашнего воробья , Passer Domesticus ) и либо археоптерикса , [2] или какой-то доисторический вид, более близкий к неорнитам (чтобы избежать проблем, вызванных неясным родством археоптерикса с другими тероподами). [3] Если используется последняя классификация, то большая группа называется Avialae. В настоящее время отношения между нептичьими динозаврами, археоптериксами и современными птицами все еще обсуждаются.
Происхождение [ править ]
Существуют убедительные доказательства того, что птицы возникли внутри -теропод динозавров , в частности, что птицы являются членами Maniraptora , группы теропод, в которую, среди прочих, входят дромеозавры и овирапториды . [4] По мере того как обнаруживается все больше нептичьих теропод, тесно связанных с птицами, ранее четкое различие между нептицами и птицами становится менее заметным. Это было отмечено в 19 веке Томасом Хаксли , который писал:
Нам пришлось расширить определение класса птиц, включив в него птиц с зубами и птиц с лапообразными передними конечностями и длинными хвостами. Нет никаких доказательств того, что у компсогната были перья; но если бы это было так, то действительно было бы трудно сказать, следует ли называть его птицей-рептилией или птицей-рептилией. [5]

Открытия на северо-востоке Китая ( провинция Ляонин ) демонстрируют, что многие мелкие динозавры-тероподы действительно имели перья , среди них компсогнатид Sinosauropteryx и микрорапторий дромеозавр Sinornithosaurus . Это способствовало неопределенности того, где провести грань между птицами и рептилиями. [6] Cryptovolans , дромеозаврид, обнаруженный в 2002 году (который может быть младшим синонимом Microraptor ), был способен к полету с приводом, обладая грудинным килем и ребрами с крючковидными отростками . Криптоволаны , кажется, являются лучшей «птицей», чем археоптерикс , которому не хватает некоторых особенностей современных птиц. Поскольку некоторые базальные представители Dromaeosauridae , включая Microraptor , были способны к полету с помощью двигателя, некоторые палеонтологи предположили, что дромеозавриды на самом деле произошли от летающего предка, и что более крупные представители стали вторично нелетающими, что отражает потерю полета у современных палеогнатов, таких как страус. . [7] Открытие других базальных дромеозаврид, потенциально способных к полету с помощью двигателя, таких как Xiaotingia , предоставило больше доказательств теории о том, что полет впервые развился в линии птиц ранними дромеозавридами, а не позднее Aves , как предполагалось ранее. [8]
Хотя птицетазовые (птицетазовые) динозавры имеют такое же строение бедер , что и птицы, птицы на самом деле произошли от ящеротазовых (ящерицетазовых) динозавров, если теория происхождения динозавров верна. пришли к состоянию структуры бедра Таким образом, они независимо . Фактически, птичье строение бедра также развилось в третий раз среди своеобразной группы теропод, Therizinosauridae .
Альтернативная теория динозаврового происхождения птиц, поддерживаемая некоторыми учеными, в частности Ларри Мартином и Аланом Федуччиа , утверждает, что птицы (включая манирапторских «динозавров») произошли от ранних архозавров, таких как Longisquama . [9] Эта теория оспаривается большинством других палеонтологов и экспертов по развитию и эволюции перьев. [10]
Мезозойские птицы [ править ]
Базальная птица археоптерикс из юрского периода хорошо известна как одно из первых « недостающих звеньев », обнаруженных в подтверждение эволюции в конце 19 века. Хотя он не считается прямым предком современных птиц, он дает четкое представление о том, как развивался полет и как могла выглядеть самая первая птица. Его предшественником мог быть Protoavis texensis , хотя фрагментарный характер этого окаменелости оставляет открытым вопрос о том, был ли это предок птицы. Скелет всех ранних кандидатов-птиц в основном представляет собой скелет небольшого динозавра-теропода с длинными когтистыми руками, хотя превосходная сохранность Солнхофенского платтенкалька показывает, что археоптерикс был покрыт перьями и имел крылья. [5] Хотя археоптерикс и его родственники, возможно, не были очень хорошими летчиками, они, по крайней мере, были бы компетентными планёрами, подготавливая почву для эволюции жизни на крыле.

Эволюционной тенденцией среди птиц стало уменьшение анатомических элементов для снижения веса. Первым элементом, который исчез, был костистый хвост, превратившийся в пигостиль , а функцию хвоста взяли на себя перья. Конфуциусорнис является примером их тенденции. При сохранении когтистых пальцев, возможно, для лазания, у него был хвост-пигостиль, хотя и длиннее, чем у современных птиц. Большая группа птиц, энантиорниты , заняла экологические ниши, подобные нишам современных птиц, и процветала на протяжении всего мезозоя. Хотя их крылья напоминали крылья многих современных групп птиц, у большинства форм они сохранили когтистые крылья и морду с зубами, а не клюв. За потерей длинного хвоста последовала быстрая эволюция их ног, которые превратились в очень универсальные и адаптируемые инструменты, открывшие новые экологические ниши. [11]
В меловой период появились более современные птицы с более жесткой грудной клеткой, килем и плечами, способными обеспечивать мощный взмах вверх, необходимый для устойчивого полета с двигателем. [ нужна ссылка ] . Еще одним усовершенствованием стало появление алула , используемого для достижения лучшего контроля при приземлении или полете на малых скоростях. [ нужна ссылка ] . У них также был более продвинутый пигостиль с лемехом на конце. Ранний пример — Янорнис . Многие из них были прибрежными птицами, поразительно напоминавшими современных куликов , таких как Ихтиорнис , или уток, таких как Гансус . Некоторые эволюционировали как плавающие охотники, как, например, Hesperornithiformes — группа нелетающих ныряльщиков, напоминающих поганок и гагар . Хотя во многих отношениях эти птицы были современными, большинство этих птиц сохранили типичные зубы рептилий и острые когти на кисти.
Современные беззубые птицы произошли от зубатых предков мелового периода. [12] Между тем, более ранние примитивные птицы, особенно энантиорниты, продолжали процветать и диверсифицироваться вместе с птерозаврами в течение этого геологического периода, пока они не вымерли из-за события K-T вымирания . за исключением нескольких, Все группы беззубых неорнитов, также были истреблены. Сохранившимися линиями птиц были сравнительно примитивные Palaeognathae ( страус и его союзники), линия водных уток , наземные птицы и очень летучие Neoaves .
Радиация современных птиц [ править ]
Современные птицы возникли в позднем меловом периоде . [13] Они делятся на палеогнатов и неогнатов . К палеогнатам относятся тинамусы (тетеревинообразные птицы, встречающиеся только в Центральной и Южной Америке) и бескилевые , которые в настоящее время встречаются почти исключительно в Южном полушарии. Бескилевые — крупные нелетающие птицы, в их число входят страусы , нанду , казуары , киви и эму . Бескилевые представляют собой парафилетическую (искусственную) группу, поскольку тинамы являются частью их эволюционной клады и, вероятно, утратили способность летать независимо, став примером конвергентной эволюции . [14] [15] Однако данные об их эволюции все еще неоднозначны, отчасти потому, что нет бесспорных окаменелостей мезозоя, а отчасти потому, что их филогенетические взаимоотношения все еще неясны.

Базальное расхождение внутри Neognathes происходит между Galloanserae и Neoaves .
Время расхождения этих основных групп является предметом споров. Общепризнано, что современные птицы произошли в меловом периоде и что раскол между Galloanserae и Neoaves произошел до мел-палеогенового вымирания , но существуют разные мнения о том, произошло ли излучение оставшихся неогнатов до или после вымирания. [16] Это разногласие частично вызвано расхождением в доказательствах: молекулярное датирование предполагает меловое излучение, а летопись окаменелостей предполагает палеогеновое излучение. Последние попытки согласовать молекулярные и ископаемые данные показали, что самый последний общий предок современных птиц возник 95 миллионов лет назад, а разделение между Galloanseres и Neoaves - 85 миллионов лет назад. [13] Примечательно, что эти исследования показывают, что быстрое распространение линий Neoaves, по-видимому, совпадает с событием мел-палеогенового вымирания , что предполагает роль экологических возможностей, стимулирующих диверсификацию после массового вымирания.
Напротив, другое недавнее геномное исследование предполагает, что Galloanserae и Neoaves разошлись на границе раннего и позднего мелового периода (100,5 миллионов лет назад), а палеогнаты и неогнаты разошлись еще раньше (около 130 миллионов лет назад), и что большинство наземных отрядов неофитов постепенно расходились друг от друга на протяжении всего позднего мела, примерно синхронно с одновременным излучением цветковых растений . Это предполагает, что большинство всех наземных отрядов птиц сосуществовали с нептичьими динозаврами и пережили вымирание K-Pg. Напротив, было обнаружено, что большинство основных излучений морских и околоводных птиц (а также палеогнатов, несмотря на их древнее происхождение) произошло только после события K-Pg вымирания, и в первую очередь после палеоцен-эоценового термического максимума . Это противоречит предыдущим исследованиям, которые обнаружили очень быстрое распространение отрядов птиц только после вымирания K-Pg. [17] [18] Результаты этого исследования оспариваются другими исследователями из-за отсутствия ископаемых доказательств, подтверждающих его выводы. [19]
Птицы, пережившие вымирание в конце мелового периода, вероятно, были наземными (а не древесными) и, таким образом, выжили, несмотря на всемирное уничтожение лесов. [20] [21]
Анализ изменения темпов диверсификации во времени дополнительно выявил потенциальное влияние климата на темпы эволюционной диверсификации птиц, у которых генерация новых линий ускоряется в периоды глобального похолодания. [13] Это может быть результатом похолодания климата, фрагментирующего тропические биомы и вызывающего широко распространенное аллопатрическое видообразование , а также эффекта диверсификации некоторых линий в расширяющихся засушливых и прохладных биомах . [13]
Эволюция черепа птиц замедлилась по сравнению с эволюцией их предшественников динозавров после мел-палеогенового вымирания, а не ускорилась, как часто считается, что это привело к разнообразию форм черепа современных птиц. [22] [23]
Классификация современных видов [ править ]

Филогенетическая классификация птиц является спорным вопросом. Сибли и Алквиста Работа « Филогения и классификация птиц» (1990) является знаковой работой по классификации птиц (хотя она часто обсуждается и постоянно пересматривается). Большинство данных свидетельствуют о том, что большинство современных отрядов птиц представляют собой хорошие клады . Однако ученые не пришли к единому мнению относительно точных взаимоотношений между основными кладами. Данные анатомии современных птиц, окаменелостей и ДНК были использованы для решения этой проблемы, но твердого консенсуса не возникло.
Структурные характеристики и летопись окаменелостей исторически предоставили систематикам достаточно данных, чтобы сформировать гипотезы относительно филогенетических взаимоотношений между птицами. Неточности в этих методах являются основным фактором отсутствия точных знаний об отрядах и семействах птиц. Расширение исследований компьютерного секвенирования ДНК и компьютерной филогенетики обеспечило более точный метод классификации видов птиц - хотя изучение данных ДНК может зайти так далеко, и вопросы все еще остаются без ответа. [24]
птиц эволюционные Современные тенденции
Эволюция обычно происходит в масштабах, слишком медленных, чтобы люди могли ее наблюдать. Однако виды птиц в настоящее время вымирают гораздо быстрее, чем любое возможное видообразование или другое поколение новых видов. [ нужна ссылка ] . Исчезновение популяции, подвида или вида представляет собой необратимую утрату ряда генов.
Еще одной проблемой, связанной с эволюционными последствиями, является предполагаемое усиление гибридизации . Это может быть результатом изменения человеком среды обитания, позволяющего родственным аллопатрическим видам перекрываться. Фрагментация леса может привести к образованию обширных открытых территорий, соединяющих ранее изолированные участки открытой среды обитания. Популяции, которые были изолированы в течение достаточного времени, чтобы значительно разойтись, но не настолько, чтобы быть неспособными производить плодовитое потомство, теперь могут скрещиваться настолько широко, что целостность исходных видов может быть поставлена под угрозу. Например, многочисленные гибридные колибри, обитающие на северо-западе Южной Америки, могут представлять угрозу для сохранения отдельных видов. [25]
Несколько видов птиц были выведены в неволе, чтобы создать вариации диких видов. У некоторых птиц это ограничивается цветовыми вариациями, в то время как других разводят для большей продуктивности яиц или мяса, из-за нелетаемости или других характеристик.
были опубликованы результаты совместного исследования Чикагского Полевого музея и Мичиганского университета изменений в морфологии птиц В декабре 2019 года в журнале Ecology Letters . В исследовании используются тела птиц, погибших в результате столкновения со зданиями в Чикаго, штат Иллинойс, с 1978 года. Выборка состоит из более чем 70 000 особей 52 видов и охватывает период с 1978 по 2016 год. Исследование показывает, что длина кости голеней птиц (показатель размеров тела) укорочились в среднем на 2,4%, а крылья удлинились на 1,3%. Результаты исследования предполагают, что морфологические изменения являются результатом изменения климата, демонстрируя пример эволюционных изменений в соответствии с правилом Бергмана . [26] [27] [28]
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Уилфорд, Джон Ноубл (28 марта 2016 г.). « Динозавры среди нас» прослеживают эволюционный путь» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 28 марта 2016 г.
- ^ Падиан, К; Кьяппе, LM (1997). «Птичье происхождение». В Карри, Пи Джей; Падиан, К. (ред.). Энциклопедия динозавров . Сан-Диего: Академическая пресса. стр. 41–96 . ISBN 978-0-12-226810-6 .
- ^ Готье, Дж (1986). «Ящеричья монофилия и происхождение птиц». В Падиане К. (ред.). Происхождение птиц и эволюция полета. Память Калифорнийская академия. Наука 8 . стр. 1–55.
- ^ Хоу, Л; Мартин, М; Чжоу, Z; Федучча, А (1996). «Ранняя адаптивная радиация птиц: данные окаменелостей из северо-восточного Китая». Наука . 274 (5290): 1164–1167. Бибкод : 1996Sci...274.1164H . дои : 10.1126/science.274.5290.1164 . ПМИД 8895459 . S2CID 30639866 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Хаксли, TH (1876): Лекции по эволюции. Нью-Йорк Трибьюн . Дополнительный. № 36. В сборнике сочинений IV: стр. 46–138, оригинальный текст с рисунками.
- ^ Норелл, М. и Эллисон М. (2005) Раскопки дракона, Открытие великого пернатого динозавра Pi Press, Нью-Йорк, ISBN 0-13-186266-9
- ^ Пол, Грегори С. (2002). Воздушные динозавры: эволюция и потеря полета у динозавров и птиц. Балтимор: Издательство Университета Джонса Хопкинса. 472 стр.
- ^ Сентер, П.; Киркланд, Дж.И.; Дембье, Д.Д.; Мэдсен, С.; Тот, Н. (2012). Додсон, Питер (ред.). «Новые дромеозавриды (Dinosauria: Theropoda) из нижнего мела штата Юта и эволюция хвоста дромеозаврид» . ПЛОС ОДИН . 7 (5): e36790. Бибкод : 2012PLoSO...736790S . дои : 10.1371/journal.pone.0036790 . ПМК 3352940 . ПМИД 22615813 .
- ^ Федучча, А; Лингем-Солиар, Т; Хинчлифф, младший (2005). «Существуют ли пернатые динозавры? Проверка гипотезы на неонтологических и палеонтологических данных». Журнал морфологии . 266 (2): 125–166. дои : 10.1002/jmor.10382 . ПМИД 16217748 . S2CID 15079072 .
- ^ Прум, Р. (2003). «Является ли современная критика тероподного происхождения птиц наукой? Опровержение Feduccia 2002». Аук . 120 (2): 550–561. doi : 10.1642/0004-8038(2003)120[0550:ACCOTT]2.0.CO;2 .
- ^ Укорочение хвостов дало ранним пташкам преимущество.
- ^ Надежда, Сильвия (2002). «Мезозойская радиация неорнитов». В Кьяппе, Луис М.; Уитмер, Лоуренс М. (ред.). Мезозойские птицы: над головами динозавров . Издательство Калифорнийского университета. стр. 339–388 . ISBN 978-0-520-20094-4 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д Кларамунт, С.; Кракрафт, Дж. (2015). «Новое дерево времени раскрывает влияние истории Земли на эволюцию современных птиц» . Достижения науки . 1 . дои : 10.1126/sciadv.1501005 . ПМЦ 4730849 .
- ^ Харшман, Джон; Браун, Эдвард Л.; Браун, Майкл Дж.; Хаддлстон, Кристофер Дж.; Боуи, Раури С.К.; Хойновски, Йена Л.; Хакетт, Шеннон Дж.; Хан, Кин-Лан; Кимбалл, Ребекка Т. (9 сентября 2008 г.). «Филогеномные доказательства множественной потери полета у бескилевых птиц» . Труды Национальной академии наук . 105 (36): 13462–13467. Бибкод : 2008PNAS..10513462H . дои : 10.1073/pnas.0803242105 . ISSN 0027-8424 . ПМК 2533212 . ПМИД 18765814 .
- ^ Филлипс, MJ; и др. (2010). «Тинамус и моа собираются вместе: анализ последовательности митохондриального генома показывает независимую потерю способности летать среди ратитов» . Систематическая биология . 59 (1): 90–107. дои : 10.1093/sysbio/syp079 . ПМИД 20525622 .
- ^ Эриксон, PGP; Андерсон, CL; Бриттон, Т; Эльжановский, А; Йоханссон, США; Каллерсьо, М; Олсон, Дж.И.; Парсонс, Ти Джей; Зуккон, Д; и др. (2006). «Диверсификация Neoaves: интеграция данных о молекулярных последовательностях и окаменелостей» . Письма по биологии . 2 (4): 543–547. дои : 10.1098/rsbl.2006.0523 . ПМК 1834003 . ПМИД 17148284 .
- ^ У, Шаоюань; Райндт, Фрэнк Э.; Чжан, Цзинь; Ван, Цзяцзя; Чжан, Лей; Цюань, Ченг; Ли, Чжихэн; Ван, Мин; У, Фэйсян; Цюй, Яньхуа; Эдвардс, Скотт В.; Чжоу, Чжунхэ; Лю, Лян (20 февраля 2024 г.). «Геномы, окаменелости и одновременное возникновение современных птиц и цветковых растений в позднем меловом периоде» . Труды Национальной академии наук . 121 (8). дои : 10.1073/pnas.2319696121 . ISSN 0027-8424 . ПМЦ 10895254 .
- ^ Йирка, Боб; Физика.орг. «Новое исследование предполагает, что птицы начали диверсифицироваться задолго до того, как вымерли динозавры» . физ.орг . Проверено 16 февраля 2024 г.
- ^ Циммер, Карл (12 февраля 2024 г.). «Астероид уничтожил динозавров. Помог ли он процветать птицам?» . Нью-Йорк Таймс . ISSN 0362-4331 . Проверено 16 февраля 2024 г.
- ^ Филд, Дэниел Дж.; Берковичи, Антуан; Берв, Джейкоб С.; Данн, Риган; Фастовский, Дэвид Э.; Лайсон, Тайлер Р.; Вайда, Виви; Готье, Жак А. (2018). «Ранняя эволюция современных птиц, структурированная глобальным вымиранием лесов в конце мелового периода массового вымирания» . Современная биология . 28 (11): 1825–1831.e2. дои : 10.1016/j.cub.2018.04.062 . ПМИД 29804807 .
- ^ Майр, Джеральд (2016). Птичья эволюция . Уайли. дои : 10.1002/9781119020677 . ISBN 978-1-119-02067-7 .
- ^ Вонг, Кейт. «Как птицы развили свое невероятное разнообразие» . Научный американец . Проверено 6 сентября 2020 г.
- ^ Феличе, Райан Н.; Ватанабэ, Акинобу; Кафф, Эндрю Р.; Хэнсон, Майкл; Бхуллар, Бхарт-Анджан С.; Рэйфилд, Эмили Р.; Уитмер, Лоуренс М.; Норелл, Марк А.; Госвами, Анджали (18 августа 2020 г.). «Замедленная эволюция черепа динозавров с возникновением птиц» . ПЛОС Биология . 18 (8): e3000801. doi : 10.1371/journal.pbio.3000801 . ISSN 1545-7885 . ПМЦ 7437466 . ПМИД 32810126 .
Текст и изображения доступны по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 .
- ^ «Птица – Классификация» . Британская энциклопедия . Проверено 14 марта 2021 г.
- ^ Фьелдсо, Йон; Нильс Краббе. (1990). Птицы высоких Анд: Руководство для птиц умеренной зоны Анд и Патагонии, Южная Америка . Книги Аполлона. ISBN 978-87-88757-16-3 .
- ^ Вламис, Келси (4 декабря 2019 г.). «Птицы «сжимаются» по мере потепления климата» . Новости Би-би-си . Проверено 5 декабря 2019 г.
- ^ «Птицы Северной Америки сокращаются, вероятно, в результате потепления климата» . Одюбон . 4 декабря 2019 года . Проверено 5 декабря 2019 г.
- ^ Уикс, Брайан С.; Уиллард, Дэвид Э.; Зимова, Маркета; Эллис, Аспен А.; Витинский, Макс Л.; Хеннен, Мэри; Вингер, Бенджамин М. (2019). «Общие морфологические последствия глобального потепления у перелетных птиц Северной Америки». Экологические письма . 23 (2): 316–325. дои : 10.1111/ele.13434 . hdl : 2027.42/153188 . ISSN 1461-0248 . ПМИД 31800170 . S2CID 208620935 .
Дальнейшее чтение [ править ]
- Джарвис, Эрик Д. и др. «Анализ всего генома позволяет выявить ранние ветви древа жизни современных птиц». Наука 346 . 12 декабря 2014 г., стр. 1320-1331.
- Н. Адам Смит; Луис М. Кьяппе; Джулия А. Кларк; Скотт В. Эдвардс; Стерлинг Дж. Несбитт; Марк А. Норелл; Томас А. Стидхэм; Алан Тернер; Марсель ван Тюйнен; Якоб Винтер; Син Сюй (2015). «Риторика против реальности: комментарий к книге «Происхождение птиц заново А. Федуччиа ». Аук . 132 (2): 467–480. дои : 10.1642/AUK-14-203.1 . HDL : 2152/43319 . S2CID 85772056 .
- Син Сюй; Чжунхэ Чжоу; Роберт Дадли; Сьюзан Макем; Ченг-Минг Чуонг ; Грегори М. Эриксон; Дэвид Дж. Варриккио (12 декабря 2014 г.). «Интегративный подход к пониманию происхождения птиц» . Наука . 346 (6215): 1253293. doi : 10.1126/science.1253293 . ПМИД 25504729 . S2CID 24228777 .