Археоптерикс
Археоптерикс — вымершее позвоночное животное юрского периода, обитавшее около 150 миллионов лет назад. В морфологическом отношении данный таксон занимает уникальное промежуточное положение между пресмыкающимися (в частности, динозаврами) и птицами. Физические размеры животного были относительно невелики и сопоставимы с габаритами современной вороны. Ареал обитания археоптерикса, исходя из палеонтологических находок, ограничивался территорией современной Южной Германии (Бавария), которая в юрском периоде представляла собой архипелаг субтропических островов. На сегодняшний день в мире обнаружено лишь около десяти экземпляров археоптерикса, что указывает на сравнительно невысокую плотность популяции или специфические условия фоссилизации.
История изучения
Первые ископаемые остатки археоптерикса были обнаружены в 1861 году в литографских известняках Баварии, отличающихся исключительно высоким качеством сохранения отпечатков, включая такие тонкие структуры, как оперение. Один из самых известных ранних образцов — так называемый Лондонский экземпляр (обнаружен в 1861 году, вывезен в Великобританию и научно описан Ричардом Оуэном в 1863 году). Данный экземпляр не имел черепа, который был реконструирован Оуэном гипотетически. Позже были найдены другие значимые окаменелости, в частности Берлинский экземпляр хорошей сохранности и экземпляр, хранящийся в США, у которого наиболее полно сохранилась черепная коробка.
Открытие археоптерикса совпало по времени с выходом фундаментального труда Чарльза Дарвина «Происхождение видов» (1859 год) и спровоцировало масштабные научные дискуссии. Первоначально критики эволюционной теории указывали на отсутствие так называемых переходных звеньев между различными классами животных. Окаменелости археоптерикса, сочетающие в себе признаки как ящериц, так и птиц, стали одним из первых и наиболее веских палеонтологических доказательств правомерности эволюционной теории.
В конце XX века высказывалась маргинальная гипотеза о фальсификации окаменелостей (в частности, исследователями Ф. Хойлом и Л. Спетнером), согласно которой к подлинному скелету мелкого динозавра якобы были искусственно добавлены отпечатки перьев. Однако эта теория была полностью опровергнута, так как процессы естественного окаменения, зафиксированные на матрицах находок, невозможно воспроизвести искусственно.
Систематика и классификация
Долгое время, опираясь преимущественно на наличие развитого перьевого покрова, археоптерикса классифицировали как первую древнюю птицу. В современной палеонтологической систематике археоптерикс рассматривается как специализированная, тупиковая ветвь эволюции, весьма близкая к непосредственным предкам современных птиц, но не являющаяся их прямым прародителем.
Вопрос о происхождении археоптерикса и птиц в целом претерпел ряд изменений. Исторически существовала «текодонтная гипотеза», предполагавшая происхождение от триасовых псевдозухий, а также гипотеза о родстве с крокодиломорфами. В настоящее время эти теории отвергнуты. Общепризнанно, что археоптерикс и птицы произошли от тероподных динозавров, в частности, их ближайшими родственниками считаются представители групп целурозавров и дейнонихозавров (например, дейноних).
Таксономия самого рода остается предметом споров. Существование всего десяти известных экземпляров затрудняет точную видовую классификацию. Исследователи отмечают у разных находок вариативность в пропорциях тела и ширине черепа. Достоверно неизвестно, представляют ли эти различия разные виды рода Archaeopteryx, или же они являются следствием возрастного, полового (разница между самцами и самками) и индивидуального полиморфизма в рамках одного вида. Традиционно археоптериксов выделяют в самостоятельное семейство Archaeopterygidae.
Описание и анатомическое строение
Анатомия археоптерикса представляет собой мозаику архаичных (рептильных) и прогрессивных (птичьих) признаков.
К рептильным чертам, сближающим животное с динозаврами, относятся:
- Наличие зубов, по форме напоминающих зубы крокодилов;
- Отсутствие рогового чехла (настоящего птичьего клюва) на вытянутой морде;
- Двояковогнутые шейные позвонки (как у дейнонихозавров, в отличие от птиц);
- Несросшиеся крестцовые позвонки (отсутствие сложного крестца);
- Длинный хвост, состоящий из отдельных несросшихся позвонков (у современных птиц они слиты в единую кость — пигостиль);
- Строение ребер, типичное для ящериц.
К птичьим признакам относятся:
- Сросшиеся ключицы (образование вилочки);
- Наличие развитого перьевого покрова, почти идентичного перьям современных птиц. Архитектоника оперения включала маховые, рулевые и контурные перья, формирующие аэродинамические плоскости.
Тело животного, вероятно, было покрыто пухообразным оперением, что не является уникальной чертой, так как многие мелкие динозавры того времени также имели пуховой покров. Голова археоптерикса, судя по имеющимся отпечаткам, была полностью лишена перьев (лысая), хотя существует вероятность, что перья на голове просто быстрее разлагались и не фоссилизировались. Передние конечности были видоизменены в крылья, но сохраняли функциональные когти.
Важным аспектом является строение головного мозга. Трехмерная реконструкция мозга археоптерикса, проведенная в 2004 году, показала, что его объем был в три раза больше, чем у динозавров аналогичного размера. Отношение массы мозга к массе тела сопоставимо с показателями современных птиц. Тем не менее, объем полушарий был меньше, чем у современных пернатых (например, воробья), что указывает на менее сложное поведение. Мозжечок, отвечающий за координацию в пространстве, также был относительно невелик, что коррелирует с ограниченными способностями к маневренному полету.
Образ жизни и палеоэкология
Археоптерикс обитал в условиях теплого тропического или субтропического климата (аналогичного современному Средиземноморью — климату Италии, Сицилии или Греции). Экосистема представляла собой мелководное море с архипелагом коралловых островов. Флора была представлена преимущественно саговниками и хвойными растениями. Из-за засушливых периодов на островах полностью отсутствовали высокие деревья — максимальная высота кустарниковой растительности не превышала трех метров. Совместно с археоптериксом в этих биоценозах обитали насекомые, мелкие ящерицы, птерозавры и компсогнаты.
Рацион животного состоял в основном из насекомых (мух, комаров) и, возможно, мелких позвоночных. Охотился археоптерикс подобно мелким тероподам: он активно бегал по поверхности земли на длинных задних конечностях и хватал добычу зубастой пастью на лету, либо использовал когти на передних конечностях для поимки более крупной добычи в кустарниках.
Способность археоптерикса к полету остается одним из самых дискуссионных вопросов палеонтологии. Наличие сформированных маховых перьев указывает на аэродинамические возможности, однако в скелете отсутствуют многие адаптации к активному машущему полету. Долгое время превалировала гипотеза, что археоптерикс забирался на высокие деревья и планировал с ветки на ветку. Однако уточненные палеоэкологические данные о полном отсутствии высоких деревьев в его ареале поставили эту теорию под сомнение. Планирование с трехметровых кустарников энергетически и эволюционно неоправданно. Вероятно, археоптерикс вел преимущественно наземный и кустарниковый образ жизни, много бегал, а примитивный полет (или кратковременное планирование с взмахами крыльев) использовал в качестве защитного механизма, чтобы резко спастись от наземных хищников и укрыться в ветвях кустарников.