מי הגיע ראשון - חיות או ציפורים? הציפורים הראשונות עלי אדמות

כולם יודעים מזמן שציפורים התפתחו מדינוזאורים, אבל מעטים יודעים על הציפורים העתיקות של עידן המזוזואיקון, שחיו זה לצד זה עם זוחלים ענקיים, או על העידן הקנוזואיק - חלל הזמן הגיאולוגי שלאחר הכחדת הדינוזאורים. 10 הפסקאות הבאות של המאמר מספקות תיאור ותצלומים של מינים נכחדים של ציפורים פרהיסטוריות (בסדר הכרונולוגי של הופעתם), שהייתה להם השפעה מכרעת על ההתפתחות האבולוציונית של בעלי חיים מנוצים.

1. אורורניס (לפני 160 מיליון שנה)

אולי מישהו חשב שארכיאופטריקס צריך להיות ראשון ברשימה, אבל ציפורים קטנות מהסוג אאורניסהופיע לפני ארכיאופטריקס ב-10 מיליון שנה. עם זאת, לאורורניס היה יותר במשותף עם דינוזאורים מאשר לציפורים, ונוצותיו היו דקות מכדי להיות שימושיות בטיסה. אבל בכל זאת, אנחנו נספור אאורניסהציפור הקדומה ביותר, ובואו נשאיר את הוויכוח והספקולציות לפליאונטולוגים.

2. Confuciusornis (לפני 130 מיליון שנה)

בניגוד לנציג הקודם של עופות מאובנים, קונפוציוסורניס היה יותר כמו ציפורים מודרניות. אלו היו הציפורים הראשונות שהיו להן מקור אמיתי. לא היו להם שיניים (התכונה העיקרית של זוחלים), הגוף היה מכוסה בשכבה עבה של נוצות, וטפרים ארוכים ומעוקלים אפשרו לשבת בביטחון על ענפי עצים גבוהים. למרות האמור לעיל, לא ניתן להסיק שכל הציפורים המודרניות צאצאי קונפוציוסורניס: סביר להניח שציפורים הופיעו ומתו באופן עצמאי זה מזה מספר פעמים במהלך תקופת המזוזואיקון.

3. גאנסוס (לפני 110 מיליון שנים)

כפי שכבר הבנתם מהנקודות הראשונות, קשה מאוד (או אפילו בלתי אפשרי) להבין עד תום את התפתחותן של ציפורים שחיו לפני עשרות מיליוני שנים. גנסוס- מין אחר של ציפורים פרהיסטוריות, המוצג בחוגים פליאונטולוגיים כנציג הקדום ביותר של תת-המעמד של ציפורים אמיתיות (כלומר, האב הקדמון הישיר של כל הציפורים המודרניות). התיאוריה הזו גורמת להרבה מחלוקת, אבל עדיין, היא נכחדה מזמן gansusהמתמודד הטוב ביותר בתור האב של הברווזים והלולנים המודרניים.

4. Hesperornis (לפני 75 מיליון שנה)

לציפורים עתיקות היה מספיק זמן להתפתחות ולדה-אבולוציה במחצית השנייה של עידן המזוזואיקון. מה שמרתק הוא שהציפורים מהסוג Hesperornis היו מעופפות שניות (כלומר, הן התפתחו מציפורים מעופפות מוקדמות, אך איבדו בהדרגה את היכולת לעוף, כמו הפינגווין או הודו). ייתכן שהדבר נבע מתחרות עם הפטרוזאורים הגדולים של סוף הקרטיקון של צפון אמריקה, בפרט הפטרנודונים הנמצאים בכל מקום, כך שהספרורניס נאלץ להסתפק בנישה אקולוגית יבשתית.

5. גסטורניס (לפני 55 מיליון שנה)

לאחר מותם של דינוזאורים, לפני כ-65 מיליון שנה, הצליחו ציפורים להתפתח בגומחות האקולוגיות שהתפנו. תפקידו של טורף אימתני בעל שתי רגליים עבר לציפורים באורך 2 מטרים מהסוג Gastornis (הידוע גם כ-diatrymas). מאמינים שגסטורניס צד בלהקות, עוקב אחר קורבנותיהם כמו גרסאות קטנות יותר של הטירנוזאורוס רקס.

6. Eocypselus (לפני 50 מיליון שנה)

האם תהיתם פעם איך נראה האב הקדמון הפרהיסטורי של יונק הדבש? פליאונטולוגים לא מדברים הרבה על זה, אבל זה עדיין ידוע כבר זמן רב שיונקות דבש התפתחו מ אאוקיפסלוס- מין של ציפורים קטנות שחיות באזורים המיוערים של תחילת האיאוקן של צפון אמריקה, לפני כ-50 מיליון שנה. כנפיים אאוקיפסלוסהיו גדולים יותר מאלה של יונק דבש מודרני, כך שלא ניתן היה לקרוא לתעופה חיננית.

7. Icadyptes salasi - אב קדמון של הפינגווינים (לפני 40 מיליון שנה)

ניתן לשער שלפינגווינים העתיקים, שחיו לפני כ-40 מיליון שנה, היה אורח חיים זהה לאלו המודרניים: הם חיו על גושי קרח, צללו אחר דגים וניקו את נוצותיהם בכל הזדמנות. הנחה זו נכונה במידה רבה, למעט חיים על קרח. בסוף האיאוקן, icadyptesלמעשה חי באקלים טרופי ליד קו המשווה של דרום אמריקה. פינגווינים אלו היו גדולים מהמינים המודרניים והגיעו לגובה של 1.5 מ' ומשקלם כ-35 ק"ג.

8. Fororacos (לפני 12 מיליון שנה)

זוכרים את גסטורניס (ראה נקודה 6), בגובה 2 מ' ומשקלו מעל 100 ק"ג, שחי עשרה מיליון שנים אחרי הדינוזאורים? אז, אחרי 40 מיליון שנה, פורראקוס הפך למחליף ראוי לגסטוניס. במידה רבה, פוראקוס ניהל את אותו אורח חיים כמו גסטוניס. אמנם, היה להם נשק נוסף בארסנל שלהם: מקור ארוך ועוצמתי דמוי גרזן, שבו השתמשו כדי לגרום לקורבנותיהם פצעים עמוקים וקטלניים.

9. ארגנטביס (לפני 6 מיליון שנים)

עד כמה שציפורים נראו מרשימות בתקופת הקנוזואיקון, הן מעולם לא התאימו לגודלם ולמלכותם של הפטרוזאורים הגדולים ביותר. בסוף עידן המיוקן, ארגנטביס הייתה הציפור המעופפת הגדולה ביותר, עם מוטת כנפיים של עד 7 מ' ומסה של 70-72 ק"ג. מרשימים? אבל, 60 מיליון שנה קודם לכן, לפטרוזאור קצאלקואטלוס מוטת כנפיים של כ-12 מ' (כמו מטוס פרטי). באופן מוזר, הארגנטביס הקטן יותר עף כמו פטרוזאורים, גם הוא נסק על זרמי אוויר במקום לנפנף באופן פעיל בכנפיו.

10. Epiornithidae (לפני 2 מיליון שנים)

תקופת הפליסטוקן, מלפני 2 מיליון עד 10 אלף שנה, ראתה את חזרתה של המגה-פאונה. בנוסף לנמרים בעלי שיניים חרבות וממותות, הפלייסטוקן הוליד עופות ענק כמו אפיורניס מדגסקר ממשפחת האפיורניסידה. עופות אלו הגיעו לגובה של 3-5 מ' ומשקל גוף של עד 500 ק"ג, והביצים שלהם היו פי 100 בערך מנפח ביצת תרנגולת רגילה.

מָקוֹר ציפורים- הנושא מעט לא ברור ושנוי במחלוקת; אין ספק שאבות העופות (ולכן העופות עצמם) שייכים זוחלים, כלומר לכיתה ארכיזאורים(Archosauria), הכוללת גם צורות נכחדות רבות, בעיקר דינוזאורים(דינוזאוריה), ומהחיים - בלבד תנינים(תנין). מדענים אינם יכולים למנות את הקבוצה הספציפית של ארכיזאורים שהולידו ציפורים; יש לפחות שתי השערות לגבי זה.

הראשון, והנפוץ ביותר, מניח שציפורים הן צאצאים ישירים של דינוזאורים - או ליתר דיוק, אפילו לא צאצאים, אלא הענף היחיד שלהם ששרד, ולכן ההצהרה על הכחדת הדינוזאורים בגבול התקופות המזוזואיקון והקנוזואיקון איננה. לגמרי נכון. מבין שתי הקבוצות הידועות של דינוזאורים, אבותיהם של הציפורים לא היו צפרנית(Ornitischia), כפי שניתן לצפות, ו לטאה-אגן(Saurischia); קרוביהם הקרובים ביותר, לפי השערה זו, הם נציגי הקלייד Deinonychosaurus(Deinonychosauria), אשר יחד עם אבות העופות, ציפורים עצמן וכמה דינוזאורים אחרים, מסווגים כקלאד מניראפטור(Maniraptora), אחד מסניפי הקבוצה בעל רגליים(תרופודה). המניראפטורים הללו חיו על כדור הארץ מאז המאוחר תקופת היורה(לפני 156 מיליון שנים), וכבר שישה עד עשרה מיליון שנים מאוחר יותר, חיה הציפור העתיקה ביותר הידועה - Archeopteryx(Archaeopteryx lithographica). מובן שארצ'ופטריקס לא יכול להיות האב הקדמון של ציפורים אחרות - זהו רק אחד מענפי גזע הציפורים, שלא הוליד צאצאים וידוע כאינפרקלאס זנב לטאה(Archaeornithes). Infraclasses אחרים שנכחדו של ציפורים הם Enantiornithaceae(Enantiornithes), Hesperornisaceae(Hesperornithes) ו Ichthyornithidae(Ichtyornithes); ציפורים חיות מסווגות כאינפרקלאס זנבות אוהדים(Neornithes), ידוע מאז מאוחר גִיר(70 מיליון שנה).

השערה אחרת מתחקה אחר מוצאם של ציפורים Protoavisu(Protoavis texensis), שחי בראשית טריאס(לפני 225-210 מיליון שנים) ולפי מספר פליאונטולוגים, יש הרבה יותר קווי דמיון עם ציפורים מודרניות מאשר לארכיאופטריקס. יש (במיוחד, הפלאורניתולוג הרוסי E.N. Kurochkin) מאמינים שפרוטואביס הוא האב הקדמון של הציפורים המודרניות; לפיכך, ציפורים אינן צאצאים של דינוזאורים, אלא ענף קשור אליהם, שמקורו באב קדמון של ארכוזאור מצוי. Archeopteryx ו-enantiornis, במצב זה, עדיין יורדים מבעלי חיים ואין להם שום קשר לציפורים. רוב הפליאונטולוגים אינם מסכימים עם השערה זו, וטוענים כי ראשית, עצם קיומו של פרוטואביס שנויה במחלוקת ולמעשה השרידים שהתגלו אינם שייכים לאורגניזם אחד, אלא למספר יצורים שונים, שלכל אחד מהם היה מאפיין כלשהו במבנה , נפוץ עם ציפורים (ראה להלן); ושנית, קיים פער זמן עצום בין הפרוטואוויס לצאצאי הזנב המנופח שלו; בטווח תאריכים כזה היה צריך להיות מספר לא מבוטל של צורות מעבר - אבל אף אחד לא נמצא. יש גם סתירות בהשערת המוצא מ- Animal Legs - והסתירות הללו טמונות במבנה הכנפיים: לכל הציפורים יש רק שלוש אצבעות במבנה היד (II, III, IV), בעוד שגם לאבותיהן כביכול יש סתירות. שלושה, אבל שונים (I, II ו-III).

ציפורים נבדלות מאבותיהן ומקרוביהן רק בכך שהצליחו לשלב את כל המאפיינים הללו - וכמובן ללמוד לעוף, כי מיומנות זו היא הגורם הקובע בבניית גוף הציפורים. יש אפילו השערות לגבי מקורם של כמה דינוזאורים מהציפורים הראשונות שאיבדו את היכולת הזו - בערך כמו שהיענים המודרניים איבדו אותה.

איך בדיוק ציפורים למדו לעוף קשה לענות באופן חד משמעי; ניתן לשלב את כל ההנחות בעניין זה לשתי השערות. הראשון מניח שציפורים היו במקור חיות יער קטנות, שאינן מסוגלות לעוף פעיל בתנופה, אך מסוגלות לטפס על עצים ולגלוש בעזרת גפיים הקדמיות שלהן - כפי שהן עושות, למשל, כנפי צמרו סנאים מעופפים(יונקים), חלקם נחשיםו לטאות. הגפיים אפשרו להאריך את הקפיצות הללו, והחזיקו אותן באוויר למשך זמן מה. בשני המקרים, התוצאה הסופית הייתה הופעה של מעוף פעיל, האופיינית לכל הציפורים החיות - אפילו חסרות מעוף פינגוויניםו יעניםמגיעים ממינים מעופפים, שאיבדו את היכולת הזו במהלך האבולוציה.

אבולוציה

בכל מקרה, עד זמן ההכחדה דינוזאורים(סוֹף תקופת הקרטיקון) ציפורים כבר היו קיימות בהצלחה, והתחלקו למסדרי העל הידועים כעת שמים עתיקים(Paleognathae) ו פלטין חדש(Neognathae), נבדלים בעיקר במבנה הגולגולת. חלוקה נוספת התרחשה במהלך פליאוקןו איאוקן; לפי האוליגוקן, ידועים שרידי מאובנים של רוב המסדרים הקיימים. יחד עם זאת, המחלקות של החכים העתיקים, למרות שמם, צעירים יותר מהחלקות של החכים החדשים; ההנחה היא שלסדרים השונים שלהם מקורות עצמאיים, והפרדתם התרחשה עוד לפני אובדן יכולת הטיסה, מה שקבע את הדמיון ביניהם במבנה ובאורח החיים. התכנסות דומה מסבירה את הדמיון במבנה של סדרים גנטיים מרוחקים של ניו פלטינים, המתקבלים כתוצאה מפיתוח בנישות אקולוגיות דומות. בזים, למשל, קרובי משפחה הרבה יותר קרובים דרורים, ולא דומים להם הן במראה והן באורח החיים אל הניצים.

באשר לשמיים העתיקים, העתיקים ביותר נחשבים לניתוק Tinamuformes(Tinamiformes), ששמרה על היכולת לעוף, אם כי למרחקים קצרים מאוד, על קלייד עצם החזה ועוד כמה מאפיינים מבניים המשותפים לציפורי הפלטין החדש. כל שאר היחידות של השמים העתיקים משולבות לכדי קליד בסקילביך(Ratitae), שעבר לחלוטין למצב ריצה של תנועה. הסיבה שבגללה הם הפסיקו לטוס מובנת למדי אם נקבל את ההשערה לגבי מקור מעוף הציפורים כדרך לברוח מטורפים - אחרי הכל, ענף יעניםוקרוביהם קרו לאחר ההכחדה ההמונית של הדינוזאורים, כאשר לא היו טורפים גדולים לעוף מהם. ההתבדלות בין הפלטינים החדשים החלה כבר בתקופת הקרטיקון, כאשר הופיעו שתי קבוצות של מספר לא שווה של מינים: דמוי עוף(Galloanserae) ו חיך חדש גבוה יותר(Neoaves). מאמינים שהראשונה עתיקה יותר ומאופיינת במאפיינים כגון פוריות גבוהה הקשורה למספר רב של ביצים בקלאץ', סוג התפתחות של גידולים בעיקר ואורח חיים פוליגמי; קלייד זה כולל שני הזמנות - Anseriformes(Anseriformes) ו גליפורמס(Galiformes), שהתפצל חזרה פנימה תקופת הקרטיקון. כל שאר המסדרים של ניו פלטינים משתייכים לקבוצה השנייה ומאופיינים במספר קטן יותר של ביצים בקלאץ', סוג התפתחות מקנן בעיקר ואורח חיים מונוגמי; ההפרדה של רוב הניתוקים הללו התרחשה במחצית הראשונה קנוזואיקון.

הציפורים הראשונות הופיעו בסביבות סוף תקופת הטריאס - תחילת תקופת היורה (180-150 מיליון שנה לפנה"ס). ככל הנראה הם צאצאי או מדינוזאורים בעלי ירכי לטאה, או מזוחלים קטנים ומהירים של תקופת הטריאס, שנעו על שניים אחוריים. גפיים. אחת הציפורים הפרימיטיביות ביותר הייתה ארכיאופטריקס. אבל, למרות מאפיינים רבים האופייניים לזוחלים, היו לו תכונות מתקדמות של ציפורים מודרניות. לאחר הכחדת הדינוזאורים, בעידן הקנוזואיקון, הופיעו מינים רבים ושונים של ציפורים, שהתעלו על המודרניים בגודלם. לקנות ויאגרה בזול באינטרנט

בתקופת האיאוקן (התקופה השלישונית האמצעית, לפני 54-38 מיליון שנים) התקיימה הציפור Diatryma. במראה היא דמתה ליען. גובהו היה כ-2-3 מטרים, אורך מקורו היה עד 50 סנטימטרים. לכפותיה החזקות היו ארבע אצבעות עם טפרים ארוכים. דיאטריות לא יכלו לעוף, אבל הם רצו היטב.

דיאטריה חיה בערבות הצחיחות של צפון אמריקה ואירופה, וניזונה מיונקים קטנים וזוחלים. קרוב המשפחה הקרוב ביותר של דיאטריה הוא העגור.

Fororakos הגיע לגובה של 1.5 מ'. מקורו החד, המחובר, באורך חצי מטר, היה נשק אדיר מאוד. מכיוון שהיו לו כנפיים קטנות ולא מפותחות, הוא לא יכול היה לעוף. הרגליים הארוכות והחזקות של הפוראקוס מעידות שהם היו רצים מצוינים. לדברי כמה חוקרים, מולדתם של ציפורים ענקיות אלה הייתה אנטארקטיקה, שבאותה תקופה הייתה מכוסה ביערות ובערבות. רוב המדענים נוטים להסיק שהפוראקוס חי בשטח מה שהיה אז דרום אמריקה.

Archeopteryx

(בתמונה ניתן לראות שעדיין יש לו שיניים בלסתות, אצבעות על כנפיו וזנב מוארך עם מספר רב של חוליות - סימנים של זוחל.)

מואה היא אחת מהציפורים חסרות המעוף הגדולות ביותר שאיכלסו את האיים של ניו זילנד עד המאה ה-18. ציפור ענקית דמוית יען זו הייתה אולי מושא הציד האהוב על המקומיים. כעת חי הקיווי בניו זילנד - ציפור שככל הנראה קרובה למסדר המואפורמס. (באיים של ניו זילנד חיו סדר שלם של ציפורים חסרות מעוף, המונה 6 סוגים ומ-13 עד 27 מינים (לפי מקורות שונים) - אלה הם מואפורמים. גדלי הציפורים: מהודו - אנומלופטריקס ועד הענק 3 -מטר ומשקל 250 ק"ג - דינורניס. בתחילת המאה ה-17 עדיין חיו כמה מינים קטנים יותר של מואה באי הדרומי. באמצע המאה ה-19, כנראה נראתה שם מספר מגלופטריקס (אחד המינים הקטנים) פעמים. כולם חיו ביערות, ניזונו מצמחים, הנקבות היו גדולות יותר מהזכרים. במוזיאונים ברחבי העולם יש כמה שלדי מואה שלמים, הרבה עצמות, שרידי עורות, נוצות וביצים).

מואה

(לפי מחקרים עדכניים, התברר שמואס לא היה חכם במיוחד - גודל המוח של הענק הזה באורך שלושה מטרים היה בערך בגודל של מוח של יונה).

ציפורים מודרניות שונות מאוד מהחולייתנים הקשורים ביניהן. עד לאחרונה, מקורם היה אחד התעלומות הגדולות של הביולוגיה. נוצות, מקורים חסרי שיניים, עצמות חזה חלולות ועמוקות הן רק חלק מהתכונות המיוחדות שאין לבעלי חיים אחרים. התבוננות בציפורים אינה מסבירה כיצד פיתחו נוצות ויכולת לעוף. במהלך העשורים האחרונים צצו תגליות חדשות ושיטות מחקר חדשות, שאפשרו לפליאונטולוגים לגלות מספר תגליות. מאובנים שנמצאו באזור סין ודרום אמריקה, כמו גם דגימות המאוחסנות במוזיאונים, אשר כעת ניתן לחקור באמצעות טכנולוגיות חדשות, גרמו לגל נוסף של עניין בחקר ההיסטוריה של התפתחות הציפורים. הודות לכך הופיעה בעבר תיאוריה על מוצאם מתושבים קטנים שחיו על כדור הארץ בסוף תקופת היורה.

תחילת מחקר על מקור הציפורים

מדענים מעלים השערות לגבי האבולוציה של ציפורים מאז שצ'ארלס דרווין התווה את תיאוריית האבולוציה שלו ב"על מוצא המינים". בשנת 1861, שנה לאחר פרסום חיבורו של דרווין, נמצאה נוצת ציפורים עתיקה במרבצי אבן גיר בווארית בני כ-150 מיליון שנה. בשנה שלאחר מכן נמצא שלד של חיה בעלת כנפי ציפורים ונוצות, זנב גרמי ארוך מאוד ולסת עם שיניים. הוא נמצא באותו אזור. השלד המאובן נקרא Archeopteryx. הוא הפך לבעל החיים הקדום הראשון עם נוצות שנמצאו. אנטומיית השלד של ארכיאופטריקס סיפקה עדות ברורה לכך שהדינוזאורים היו אבותיהם של הציפורים, אך בשנת 1861 עדיין לא הצליחו מדענים לבסס את הקשר הזה. אז החל חקר האבולוציה של הציפורים והציד אחר אבותיהם של מיני ציפורים מודרניים.

מבנה אנטומי של Archeopteryx

המאובן התגלה בתחילת שנות ה-60. במשך זמן רב, התגלית המפורסמת מתקופת היורה המאוחרת הייתה ייחודית. זה היה היחיד שיכול לספק מידע כלשהו על האופן שבו המעבר האבולוציוני מזוחלים לציפורים יכול היה להתרחש, מכיוון שהוא שילב את המאפיינים של ציפורים ושל זוחלים כאחד. למבנה של ארכיאופטריקס היה הרבה מן המשותף למבנה של ציפורים. למשל, נוצות לאורך הרגליים הקדמיות שהופכות לכנפיים. אבל, בניגוד למינים מודרניים, היו גם שיניים וזנב גרמי.

התיאוריות הראשונות על בעלי חיים של תקופת היורה

ראוי לציין שרבות מעצמות החיה, כולל הרגליים הקדמיות, חגורת הכתפיים, האגן והרגליים, היו מובחנות ולא התמזגו כמו אלו של צאצאיה. כמה שנים מאוחר יותר, תומס הנרי האקסלי הפך למדען הראשון שמצא קשר בין מבנה הציפורים והדינוזאורים. הוא השווה את גפיו האחוריות של דינוזאור ענק עם תמונה של יען וציין 35 תכונות שהוכיחו שהן קשורות זו לזו. האקסלי הציג את תוצאותיו בפני החברה הגיאולוגית. אבל בשנת 1870, בלונדון, החליט הפלאונטולוג הארי גובייה סילי לערער על השערת מקור הציפורים ויחסיהן עם דינוזאורים. סילי הציע שהגפיים האחוריות של יען ודינוזאור עשויות להיראות דומות רק בגלל שהחיות הללו היו גדולות ודו-פדאליות, והשתמשו בגפיים האחוריות שלהן בסביבות דומות. יתר על כן, הדינוזאורים היו אפילו יותר גדולים מיענים, ואף אחד מהם לא יכול היה לעוף. המדען תהה איך ציפורים יכולות לעוף אם הן מתפתחות מדינוזאור.

התיאוריה של גרהרד היילמן

התעלומה שוב עניינה מדענים כחצי מאה לאחר מכן. בשנת 1916 פרסם גרהרד היילמן, רופא בעל עניין בפליאונטולוגיה, ספר מבריק בדנית על תולדות מוצא הציפורים, שתורגם לאנגלית בשנת 1926 תחת הכותרת The Origin of Birds. היילמן הראה שציפורים דומות מבחינה אנטומית לדינוזאורים תרופודים יותר מאשר לכל קבוצת מאובנים אחרת. אבל הייתה סתירה אחת בלתי נמנעת: לתרופודים היו בבירור חסרי עצם הבריח, אותם אלו שמתמזגים לתוך הפרווה בציפורים.

החסרונות של התיאוריה של גרהרד היילמן

בשל העובדה שלזוחלים אחרים יש עצם הבריח, היילמן תיארה שתרופודים, במיוחד פסאודוסוכיים טריאסיים, איבדו אותם מסיבה כלשהי. מבחינתו, האובדן הזה גרם לכך שציפורים לא יכלו להתפתח מהסוג הזה של דינוזאור. לכן, הוא היה משוכנע, כפי שהתברר מאוחר יותר בטעות, שלא ניתן לשחזר את תפקוד עצם הבריח, שאבד במהלך האבולוציה. ציפורים, טען, בוודאי התפתחו מקבוצת זוחלים ארכאית יותר בעלת עצם הבריח.

כמו סילי קודם לכן, היילמן הגיע למסקנה שהדמיון בין ציפורים ודינוזאורים חייב פשוט לשקף את העובדה ששתי הקבוצות היו דו-פדאליות. ממצאיו השפיעו על המחקר הפליאונטולוגי והיו בראש סדר העדיפויות במשך זמן רב, אם כי מידע חדש שהופיע הפריך חלק מהעובדות. אבל כמה מדענים עדיין דבקים בו. שני מחקרים נפרדים הראו שלתרופודים אכן יש עצם הבריח. בשנת 1924 פורסם ציור אנטומי של תרופוד יוצא דופן עם נוצות דמוי תוכי. קראו לו Oviraptor, וקיומו הפריך את התיאוריה של היילמן.

ראיה חדשה

בשנת 1936 מצא צ'ארלס קאמפ מאוניברסיטת קליפורניה, ברקלי, שרידים של תרופוד קטן מתקופת היורה הקדומה ורצה לשים קץ לסיפור עצם הבריח. אבל ההוכחה לטעות התיאוריה של היילמן הוכרה על ידי מעטים. מחקרים אחרונים מצאו עצמות בריח בתרופודים רבים. בהתבסס על מבנה הציפורים בעת הנוכחית, כמו גם כתוצאה ממספר מחקרים, נקרא ארכיאופטריקס חוליית ביניים בהיסטוריה של התפתחות הציפורים. אך נותרה השאלה: בין אילו זוחלים? מאובני ציפורים נוספים נמצאים בשכבות מתחת לקרטיקון הקדום. רובם התגלו מאז תחילת שנות ה-90, בעיקר בסין. בינתיים, יותר משלושים מינים של ציפורים ידועים מתקופת הקרטיקון. בנוסף, התגלו מספר רב של דינוזאורים קטנים שהלכו על שתי רגליים עם תכונות האופייניות לציפורים עתיקות. לפיכך, הפער בין דינוזאורים לציפורים הפך קטן בהרבה הודות לחקר מאובנים.

התיאוריה של אוסטרום

לבסוף, מאות שנים לאחר הצגתו השנויה במחלוקת של האקסלי בפני החברה הגיאולוגית של לונדון, ג'ון ה. אוסטרום מאוניברסיטת ייל החיה מחדש את הרעיון שציפורים קשורות לתרופודים. הוא הציע ישירות שהציפורים הן צאצאיהן הישירים. בסוף שנות ה-60, אוסטרום תיאר את אנטומיית השלד של התרופוד הטורף Deinonychus, שהיה בגודל של אדם מתבגר וחי על פני כדור הארץ לפני כ-115 מיליון שנים בתקופת הקרטיקון המוקדם. בעבודתו הנוספת שפורסמה, המשיך אוסטרום להגדיר את האנטומיה של ציפורים ואת קבוצת התכונות שלהן, כולל ארכיאופטריקס, חלקו עם דיינוניקוס ותרופודים אחרים, אך לא עם זוחלים אחרים.

בהתבסס על נתונים אלה, הוא הסיק שציפורים צאצאיות ישירות מדינוזאורים תרופודים קטנים. לאחר שהציע את התיאוריה, המשיך אוסטרום לאסוף את העדויות שלו למקורן של ציפורים מתרופודות. הוא השתמש בשיטה חדשה לפענוח היחסים בין אורגניזמים, ויישם אותה על מוזיאונים להיסטוריה של הטבע בניו יורק, פריז ומקומות אחרים. שיטה זו נקראת קלדיסטית או שיטתיות פילוגנטית. מכיוון שהוא הפך לסטנדרט לביולוגיה השוואתית, השימוש בו סיפק רציונל חזק למסקנותיו של אוסטרום.

מחקר בשנות ה-70

בשנות ה-70, מדענים המשיכו להתעניין בכמה מהתכונות הייחודיות הנפוצות שארכיאופטריקס חלקה עם כמה חיות היורה. ביניהם היו אותם דינוזאורים טורפים קטנים שהלכו על שתי רגליים, אשר נקראו תרופודים. לאחר שלמדו בקפידה את התכונות הללו, המדענים שוב העלו תיאוריה שייתכן שהם אבותיהם של ציפורים. פליאונטולוגים מובילים בנו עצים אבולוציוניים, ואחרי זה הם היו משוכנעים עוד יותר שהם צודקים.

מהי קלדוגרמה

עצים אלה, הידועים גם כקלדוגרמה, הם תקן הזהב המודרני בניתוח היחסים האבולוציוניים בין בעלי חיים. השיטה עצמה נקראת קלדיסטיות. מתרגלים של קלדיסטיות קובעים את ההיסטוריה האבולוציונית של קבוצת בעלי חיים על ידי לימוד סוגים שונים של דמויות. במהלך תהליך האבולוציה, בעל חיים עשוי לפתח תכונה חדשה, שנקבעה גנטית, שתועבר לצאצאיו. פליאונטולוגים עשויים אפוא להסיק ששתי קבוצות שחולקות בבירור קבוצה של תכונות חדשות או נרכשות כאלה קשורות יותר זו לזו מאשר לבעלי חיים חסרי תכונות אלו. צמתים או נקודות הסתעפות בקלדוגרמה מציינים את הופעתה של שושלת עם קבוצה חדשה של תווים נגזרים. כתוצאה מכך, ציפורים נראו למדענים כענף על עץ החיים של הדינוזאורים. בעבודתו של ג'יי אוסטרום באמצע שנות ה-70, קיבלו התרופודים מעמד של הקבוצה הסבירה ביותר עבור אבותיהם של הציפורים. אז היום הרעיון שציפורים הן דינוזאורים מנוצות אינו שנוי במחלוקת בין תיאורטיקנים אבולוציוניים.

תכונות של השיטה הקלדיסטית

שיטות מסורתיות של קיבוץ אורגניזמים המבוססות על דמיון והבדלים עשויות להוציא מין מקבוצה פשוט משום שיש לו תכונות שלא נמצאו אצל חברים אחרים. לעומת זאת, קבוצות קלדיסטיות התבססו אך ורק על קבוצות מסוימות של מאפיינים משותפים שהם אינפורמטיביים במיוחד. שיטה זו מתחילה בציווי של דרווין לפיו האבולוציה נמשכת כאשר מופיעה תכונה תורשתית חדשה בכמה אורגניזמים, המועברת גנטית לצאצאיה. המרשם מצביע על כך ששתי קבוצות של בעלי חיים החולקים תכונות חדשות כאלה קשורות יותר זו לזו מאשר אלה שחולקות רק את המקוריות ולא את הנגזרות העוברות בתורשה. על ידי זיהוי תכונות נגזרות נפוצות, מתרגלים קלדיסטיים יכולים לקבוע יחסים בין האורגניזמים הנלמדים. את התוצאות של ניתוחים כאלה, הנבדקים בדרך כלל, ניתן להציג בצורה של קלדוגרמה. תרשים עץ המתאר את הסדר שבו הופיעו מאפיינים חדשים ויצורים חדשים משקף את הסדר שבו התרחשה האבולוציה.

הסיבה להופעת נוצות בציפורים

ככל שציפורים התפתחו והתרחקו מהדינוזאורים הנקראים תרופודים, רבים מתכונותיהם השתנו והשתפרו. אם אתה מסתכל מקרוב, זה הופך ברור למדי שקבוצה של תכונות אופייניות אלה התפתחה במשך זמן רב ושימשה לביצוע פונקציה מסוימת. לדוגמה, הופעת הנוצות בתרופוד קטן הייתה קשורה לצורך לבודד אזורים מסוימים בעור ובהתחלה דומה יותר לשיער. ייתכן שלנוצות הציפורים הראשונות היו דפוסי צבע שונים. יש גרסה שהם נועדו להסוואה, הכרה במין שלהם ותפקודים אחרים.

השוואה בין המבנים האנטומיים של ציפורים ודינוזאורים

אנטומיה השוואתית של ציפורים ותרופודים סייעה לקשר אותם זה לזה. היא גם זיהתה כמה מהדרכים שבהן מאפיינים אלה השתנו ככל שהדינוזאורים הפכו קרובים יותר לציפורים והציפורים הפכו מודרניות יותר. לדוגמה, באזור האגן, עצם הערווה, המופנית בתחילה קדימה, נעה מאוחר יותר אנכית או אחורה. ברגליים הקדמיות, הפרופורציות היחסיות של עצמות נשארו קבועות למדי אצל ציפורים מוקדמות, אך הקרפוס השתנה. במינים מסוימים, העצם בשורש כף היד קיבלה צורה של סהר. כתוצאה מכך, צורתו תרמה ליכולתו להמריא. הפרווה הרחבה בצורת בומרנג של הדינוזאורים בעלי הנוצות הראשונים נעשתה דקה יותר ויצרה קשת עמוקה יותר כאשר תכונה זו נעשתה הכרחית לטיסה.

מאפיינים נפוצים של דינוזאורים וציפורים

מחקרו האחרון של גוטייה מדגים שמאפיינים רבים שנחשבו באופן מסורתי כייחודיים לציפורים קודמים להם למעשה, באבותיהם הקדמונים. רבים מהנכסים הללו עזרו לבעליהם המקוריים לשרוד. אותן תכונות וכמה אחרות שימשו בסופו של דבר או שונו עבור טיסה וחיי עץ. מאפייני העופות של תרופודים שהתפתחו לפני הציפורים לא נראו מיד, וחלקם היו נוכחים לפני שהתרופודים עצמם התפתחו. לדינוזאורים שהיו קיימים קודם לכן. לדוגמה, האב הקדמון המיידי של התרופודים היה דו-פדאלי ונע כמו ציפור. הוא היה קטן וטורף. היו לו רגליים קדמיות, כמו ציפורים מוקדמות. בנוסף, האצבע השנייה, ולא השלישית, כמו אצל זוחלים אחרים, הייתה ארוכה יותר. באבותיהם של הדינוזאורים, מפרק הקרסול התפרק, ועצמות כף הרגל התארכו. מאמינים שרבים מהשינויים במבנה הרגל תרמו לעלייה באורך הצעד ובמהירות הריצה. נכס זה יעזור יום אחד לתרופודים של עופות לטוס.

הציפור המעופפת הגדולה בעולם והקטנה ביותר

ציפורים ענקיות חיו על כדור הארץ לפני למעלה מ-6 מיליון שנה. הציפור המעופפת הגדולה בעולם הייתה הארגנטביס. הוא התגורר בארגנטינה והשתייך למשפחת הבז. הציפור הבוגרת הגיעה לגובה של 2 מטרים, ואורך הגולגולת שלה היה כחצי מטר. האגפים הענקיים השתרעו כמו בית בן שלוש קומות. הציפור הקטנה ביותר עדיין קיימת. זהו מין ידוע - יונק הדבורה. אורך גופו בדרך כלל אינו עולה על 6 ס"מ. בית הגידול של יונק הדבש הוא אזורי הערבות של המחוז הברזילאי Minas Gerais. הציפור הקטנה ביותר ניזונה מצוף הפרחים ומנופפת בכנפיה במהירות רבה, כמו דבורה, וזו הסיבה שהיא קיבלה את שמה.

האב הקדמון המשותף האחרון של הציפורים המודרניות חי בדרום אמריקה לפני כ-95 מיליון שנים.

למרות שמקור הציפורים נחקר בפירוט מסוים, עדיין לא היה ברור לגמרי מתי החלה האבולוציה של המינים המודרניים והיכן הם החלו להתפשט ברחבי כדור הארץ. במקרה זה אנו מדברים על האב הקדמון המשותף האחרון של הציפורים של ימינו. למרות שאנו פחות או יותר מדמיינים כיצד דינוזאורים "הפכו" לציפורים, אולם, אחרי כל הלטאות הנוצות, אחרי ארכיאופטריקס ויצורים דומים שתופסים עמדת ביניים בין דינוזאורים לציפורים, סוף סוף, אחרי ציפורים עתיקות אמיתיות, מתחיל עידן הציפורים המודרניות : נשרים, אווזים, יונקי דבש, תרנגולות וכו' וכו'. חלקם התעוררו מוקדם יותר, חלקם מאוחר יותר, אבל, כך או אחרת, ניתן לצמצם את כולם לאב קדמון משותף.

ארכיאופטריקס היה אחד הממצאים הפליאונטולוגיים החשובים ביותר שסייעו להבהיר את האבולוציה של ציפורים, אבל זה בהחלט לא היה האב הקדמון המשותף האחרון של הציפורים המודרניות. (צילום: Louie Psihoyos/CORBIS.)

כל הציפורים המודרניות, מינשוף הנשר ועד יונק הדבש, צאצאי אב קדמון משותף שחי לפני מיליוני שנים רבות בדרום אמריקה. (צילום מאת מריאן ברוואר/טבע במלאי/קורביס.)

Hummingbird Chrysuronia oenone. (צילום מאת גלן ברטלי / כל תמונות קנדה / קורביס.)

הוא חי, לפי הערכות שונות, לפני 72 מיליון עד 170 מיליון שנים. טווח הזמן, כפי שאנו רואים, גדול מאוד. כמובן, אם היו בידינו שרידים של אב קדמון משותף, או לפחות כמה צורות קרובות אליו, אז נוכל לקבוע בקלות מתי הוא חי. הבעיה היא ששרידי המאובנים הזמינים בהחלט לא מספיקים. ולכן הצוות של המוזיאון האמריקאי להיסטוריה של הטבע החליט לעשות משהו שונה: הם ניסו לקבוע את תוחלת החיים של אב קדמון משותף יחיד של ציפורים באמצעות העץ הפילוגנטי שלהם (כלומר, יחסים אבולוציוניים), הנתמכים בניתוח DNA.

סנטיאגו קלרמנט ( סנטיאגו קלרמונט) וג'ואל קראקראפט ( ג'ואל קראקראפט) "השתמשו" רק באותן ציפורים שכבר נפטרו ממאפיינים דינוזאורים עתיקים, כמו שיניים במקור, אצבעות נפרדות עם טפרים בכנף, וזנב ארוך יחסית עם שלד משלו. (נזכיר כי בציפורים מודרניות הזנב הוא רק נוצות, ומהזנב ה"אמיתי" נותרו רק חוליות בודדות, שאצל רוב הציפורים מתמזגות לתוך עצם הזנב.) בוצע ניתוח DNA עבור 230 מינים, שיחד ייצגו כמעט כמעט כל משפחות הציפורים המודרניות. הבדלים ב-DNA של מינים שונים יכלו לדעת לפני כמה זמן הם התפצלו, כלומר מתי חי האב הקדמון המשותף האחרון שלהם. התוצאות הושוו לשרידי מאובנים של 130 מינים שנכחדו. כתוצאה מכך, הצלחנו להשיג תוצאה מדויקת למדי: במאמר ב התקדמות המדעהמחברים כותבים כי האב הקדמון המשותף האחרון של הציפורים המודרניות חי בדרום אמריקה לפני כ-95 מיליון שנה, כלומר, הוא הופיע לפני הכחדת הקרטיקון-פלאוגן, כאשר זוחלים, רכיכות ואצות רבים נעלמו מעל פני כדור הארץ (ציפורים ויונקים, כפי שניתן לנחש, היו בין אלה ששרדו).

המשימה הבאה הייתה לשחזר את נתיבי התפוצה של ציפורים ולהעריך את השפעת האקלים על סוגן. מראה היבשות באותם ימים היה שונה, למשל דרום אמריקה הייתה קשורה לאנטארקטיקה, אוסטרליה, ניו זילנד, ורק אי שם לפני 50 ל-37 מיליון שנה התפרק הקשר בין דרום אמריקה לאנטארקטיקה. שרידי מאובנים, בתורם, מצביעים על כך שציפורים ניצלו באופן פעיל את ההזדמנות לחצות יבשתי לאוסטרליה. המסלול השני, כפי שאפשר לנחש, עבר מדרום אמריקה לצפון אמריקה, משם ניתן היה להגיע לאירופה, אסיה ואפריקה. באשר לאקלים, היה צירוף מקרים ברור לתקופות של התחממות והתקררות: כשהאקלים נעשה קר יותר, הופיעו יותר מינים חדשים מאשר בתקופות חמות יותר. ניתן להסביר זאת בעובדה שבזמן קור התרחש פיצול של אזורי יער טרופיים, כך שאוכלוסיות הציפורים שחיו בהם הופרדו זו מזו. רבים נכחדו, אך רבים שרדו, והתפתחו בנפרד מאוכלוסיות אחרות, צברו מספיק שינויים כדי להתפתח למינים חדשים. בעתיד, אם יתמזל מזלם של פליאונטולוגים למצוא שרידי עופות מתקופת האב הקדמון המשותף האחרון, נתיבי האבולוציה של העופות יתבהרו לחלוטין.

קוראים רבים יזכרו את החדשות על הציפור האמיתית העתיקה ביותר, שנמצאה לאחרונה בסין ועליה אנו מדברים באביב. הוא חי לפני 130 מיליון שנה, אבל אף אחד לא אמר שזה היה האב הקדמון המשותף של הציפורים המודרניות (אנחנו שמים דגש על מודרניות): מה שחוקרים סינים מצאו עד כה הוא רק הציפור האמיתית העתיקה ביותר, או מנופת הזנב, ובינה לבין הציפור. משותף האב הקדמון של הציפורים המודרניות, כמובן, יש עוד כמה מאותן צורות אמיתיות, אבל לא כל כך עתיקות.