В борова гора в селския североизточен Китай, грапав шистов склон е пълен с останките на изчезнали същества от преди 125 милиона години, когато тази част на провинция Ляонин е била покрита с сладководни езера. Вулканичните изригвания редовно конвулсират района по това време, поглъщайки в пепелта милиони влечуги, риби, охлюви и насекоми. Влизам внимателно сред безброй вкаменелости, взимам шистова плоча, не много по-голяма от ръката ми, и разбивам ръба й с скален чук. Шев разделя риба с цвят на русе наполовина, създавайки огледални впечатления от нежни перки и кости, тънки като човешки косми.
Свързано съдържание
- Където бродят динозаври
- Динозавър Шокър
Усмихва се един от звездните палеонтолози на Китай, Джоу Джунгхе. "Невероятно място, нали?" той казва.
Именно през 1995 г. Джоу и неговите колеги обявиха откриването на вкаменелост от тази праисторическа зона на бедствия, която предвещава нова ера на палеонтологията. Вкаменелостта е била примитивна птица с размерите на врана, която може би е била задушена от вулканични изпарения, докато колелеше над езерата през всички онези милиони години. Те кръстиха новия вид Confuciusornis, след китайския философ.
Дотогава навсякъде по света бяха разкрити само шепа праисторически птичи вкаменелости. Отчасти защото птиците тогава, както сега, са били далеч по-рядко срещани от рибите и безгръбначните животни, и отчасти защото птиците по-лесно избягват кални пързалки, катранни ями, вулканични изригвания и други геоложки явления, които улавят животни и запазват следи от тях през вековете. Учените са открили само десет непокътнати вкаменени скелета на най-ранната известна птица - Археоптерикс, живяла в края на юрския период, преди около 145 милиона години.
Джоу, който работи в Института за палеонтология и палеоантропология на гръбначните животни (IVPP) на Китайската академия на науките в Пекин, вярваше, че необикновените костни легла в Ляонин може да запълнят някои от многото заготовки във вкаменелостите на най-ранните птици. Не можеше да е по-пророчески. През последните 15 години хиляди изящно запазени изкопаеми птици са се появили от древното езеро, наречено Yixian Formation. Районът също така е получил зашеметяващи екземпляри от динозаври, подобни на които никога не са били виждани досега. В резултат на това Китай е ключът към решаването на един от най-големите въпроси в науката за динозаврите през последните 150 години: реалната връзка между птиците и динозаврите.
Идеята, че птиците - най-разнообразната група сухоземни гръбначни животни с близо 10 000 живи вида - произлизат директно от динозаврите, не е нова. Той е повдигнат от английския биолог Томас Хенри Хъксли в неговия трактат от 1870 г. Допълнителни доказателства за сродността между динозавърските влечуги и птици . Хъксли, известен анатомист, може би най-добре запомнен с пламенната си защита на теорията за еволюцията на Чарлз Дарвин, видя малка разлика между костната структура на Compsognathus, динозавър, не по-голям от пуйка, и Archeopteryx, който беше открит в Германия и описан през 1861 година. Когато Хъксли погледна щрауси и други съвременни птици, той видя дребни динозаври. Ако костите на краката на бебешко пиле бяха уголемени и вкаменели, отбеляза той, „няма да има нищо в техните герои, което да ни попречи да ги насочим към динозавъра “.
Все пак през десетилетията изследователи, които се съмняваха във връзката динозавър-птица, също направиха добри анатомични аргументи. Те казаха, че динозаврите нямат редица характеристики, които са ясно изразени по птиците, включително копчетата или кондензирани ключици; кости, изпъстрени с въздушни джобове; гъвкави стави на китката; и три крака. Нещо повече, позиционираната връзка изглеждаше противоречаща на онова, което всички смятат, че знаят: че птиците са малки, интелигентни, бързи, със светлолюбиви спрайтове, докато динозаврите - от гръцкия за "страшно голям гущер" - са били студенокръвни, тъпи, пълзящи, подобни на влечуги,
В края на 60-те години фосилизиран скелет на динозаври от Монтана започва да подкопава това предположение. Deinonychus, или "ужасен нокът" след сърпообразния талон на всеки заден крак, стоеше на около 11 фута от главата до опашката и беше лесен хищник. Нещо повече, костната му структура беше подобна на тази на Archeopteryx . Скоро учените събираха други интригуващи физически доказателства, установявайки, че слетите ключици са често срещани при динозаврите. Костите на Deinonychus и Velociraptor имаха въздушни джобове и гъвкави стави на китката. Чертите на динозавъра през цялото време изглеждаха по-подобни на птици. "Всички онези неща бяха извадени от определението да бъдеш птица", казва палеонтологът Матю Карано от Националния природонаучен музей на Смитсън.
Но имаше една важна характеристика, която не беше открита при динозаврите и малко експерти биха се почувствали напълно удобно, като твърдят, че пилетата и трицератопите са роднини, докато нямат доказателства за тази липсваща анатомична връзка: пера.
Бедният китайски фермер, Ли Ингфанг, направи една от най-големите изкопаеми находки за всички времена, през август 1996 г. в село Сихетун, на час път с кола от мястото, където търсех изкопаеми риби. „Копаех дупки за засаждане на дървета“, спомня си Ли, който сега има работа на пълен работен ден в музей на динозаврите, построен на точното място. От дупка той изкопа плоча от шисти с дължина два метра. Опитен ловец на вкаменелости, Ли разцепи плочата и видя същество, за разлика от всичко, което беше виждал. Скелетът имаше череп, наподобяващ птица, дълга опашка и впечатления от изглеждащи като пера структури.
Заради перата Джи Цян, тогава директорът на Националния геоложки музей, който купи една от плочите на Ли, предположи, че това е нов вид примитивна птица. Но други китайски палеонтолози бяха убедени, че това е динозавър.
На посещение в Пекин през октомври, Филип Къри, палеонтолог в университета в Алберта, видя образеца и разбра, че той ще обърне палеонтологията на главата си. На следващия месец Кюри, дългогодишен ръководител на Китай, показа своя снимка на колеги на годишната среща на Палеонтологията на Обществото на гръбначните животни. Картината открадна шоуто. „Беше толкова удивителен изкопаем“, спомня си палеонтологът Ханс-Дитер Сюз от Националния природонаучен музей. "Сензационно". Западните палеонтолози скоро направиха поклонение в Пекин, за да видят вкаменелостта. „Върнаха се замаяни“, казва Суес.
Въпреки перата, скелетът не остави никакво съмнение, че новият вид, наречен Sinosauropteryx, което означава „китайско крило на гущер“, е динозавър. Той е живял преди около 125 милиона години въз основа на датирането на радиоактивни елементи в утайките, които обграждат вкаменелостите. Неговите вградени нишки - дълги тънки структури, стърчащи от люспестата му кожа - убеждават повечето палеонтолози, че животното е първият пернат динозавър, който някога се е разкопал. Оттогава са открити дузина динозаври с нишки или пера.
Анализирайки образци от Китай, палеонтолозите са попълнили пропуски във записа на вкаменелости и са проследили еволюционните връзки между различни динозаври. Вкаменелостите най-накрая потвърдиха за всички, освен няколко скептици, че птиците са произлезли от динозаврите и са живи представители на динозавърска линия, наречена Maniraptorans.
Повечето динозаври не са били част от родословието, което е породило птици; те са заели други клонове на родословното дърво на динозаврите. Всъщност Sinosauropteryx беше това, което палеонтолозите наричат не-птичи динозавър, въпреки че имаше пера. Това прозрение подтикна палеонтолозите да преразгледат мнението си за други не-птичи динозаври, като прословутия месояден Велоцираптор и дори някои членове на групата на тиранозаврите. Те също вероятно бяха украсени с пера.
Изобилието от пернати вкаменелости позволи на палеонтолозите да разгледат основен въпрос: Защо еволюираха пера? Днес е ясно, че перата изпълняват много функции: помагат на птиците да задържат топлината на тялото, да отблъскват водата и да привличат половинка. И разбира се, те подпомагат полета - но не винаги, както демонстрират щрауси и пингвини, които имат пера, но не летят. Много пернати динозаври не са имали крила или са били прекалено тежки, за да летят.
Дешифрирането на това как перата се преливат във вековете от вретеновидни влакна до деликатни инструменти на полета, ще хвърлят светлина върху прехода на динозаврите към птиците и как естественият подбор изковава този сложен белег. Малко учени познават древните пера по-интимно от Xu Xing на IVPP. Той е открил 40 вида динозаври - повече от всеки друг жив учен - от цял Китай. Офисът му в IVPP, от другата страна на улицата от Пекинския зоопарк, е пълен с фосили и отливки.
Xu предвижда еволюцията на перата като постепенно процес. Перата в най-примитивната си форма бяха единични нишки, наподобяващи кичури, които изскочиха от кожата на влечугите. Тези прости структури се връщат назад; дори птеродактилите са имали сортове нишки. Xu предполага, че еволюцията на перата може да е започнала в общ прародител на птеродактили и динозаври - преди близо 240 милиона години или около 95 милиона години преди Археоптерикс .
След появата на единични нишки дойдоха множество нишки, съединени в основата. След това, за да се покажат в записа на изкопаемите, бяха сдвоени цевта, стрелящи от централна шахта. В крайна сметка плътните редове от затварящи се баруци образуваха плоска повърхност: основният план на така наречените пенисти перушини на съвременните птици. Всички тези видове пера са открити в изкопаеми отпечатъци на тероподи, подземен динозавър, който включва Tyrannosaurus rex, както и птици и други Maniraptorans.
Нишките се срещат и на друго място в родословното дърво на динозаврите, при видове, отдалечени от тероподи, като Psittacosaurus, тревопасно лице с папагал, възникнало преди около 130 милиона години. Покрай опашката му имаше оскъдни единични нишки. Не е ясно защо нишките се появяват в някои динозавърски линии, но не и в други. „Една от възможностите е структурите, подобни на пера, да се развиват много рано в историята на динозаврите“, казва Ксу, а някои групи поддържат структурите, докато други групи ги губят. „Но най-накрая при Maniraptorans перата се стабилизираха и се превърнаха в модерни пера“, казва той. Или нишките може да са се развили независимо по различно време. Както Sues изтъква, „Изглежда, че генетично не е голям трик да превърнеш мащаб във нишка“.
Първоначално е възможно единичните нишки да са били за показване, еквивалентът на динозавъра на преливащото се оперение на паун. Ярки доказателства за тази теория се появиха, когато учените разкриха истинските цветове на пера на 125 милиона години. Птичините пера и влечугите на влечуги съдържат меланозоми - малки торбички, придържащи разновидности на пигмента меланин. Много палеонтолози подозираха, че перата на динозавъра също съдържат меланозоми. В лабораторията на Майк Бентън в Бристолския университет Джан Фученг на IVPP прекара повече от година в търсене на меланозоми в снимки на фосили на птици и динозаври, направени с електронен микроскоп. Усърдието на Джан се изплати през 2009 г., когато той определи меланозомите в Confuciusornis, съдържащи еумеланин, който придава на перата сив или черен оттенък, и феомеланин, който им придава кестеняво до червеникаво-кафяв цвят. Перата на животното имаха петна от бяло, черно и оранжево-кафяво оцветяване.
Sinosauropteryx беше още по-зашеметяващ. Джан откри, че нишките, спускащи се по гърба и опашката му, сигурно са направили динозавъра да изглежда като оранжево-бяло райе на бръснарска пръчка. Подобен жизнен модел предполага, че „перата първо са възникнали като агенти за цветово показване“, казва Бентън.
Ранните пера можеха да послужат за други цели. Кухите нишки може да са разсеяли топлината, както правят днешните вълнения на някои съвременни гущери. Други палеонтолози спекулират, че перата първо са се развили, за да задържат топлината. Разказателен пример идва от вкаменелости на Овираптор - теропод, открит в Монголия, живял преди около 75 милиона години - клекнал над гнезда, пълни с яйца. Овираптори прибраха краката си в центъра на съединителя и прегърнаха периферията с дългите си предни крайници - поза, приличаща на призрачна прилика с мрачни птици, които поддържат яйцата си топли. Динозаврите, свързани с Овираптор, бяха покрити с петнасти пера, което предполага, че и Овираптор е бил такъв. „Да седиш на такова гнездо има смисъл само ако имаше пера“, за да изолира нежно младите си, казва Сюес.
Перата, разбира се, в крайна сметка се превърнаха в инструмент за полет. Някои палеонтолози предвиждат сценарий, при който динозаврите са използвали пера, за да им помогнат да заемат дървета за първи път. "Тъй като динозаврите са били със закачени глезени, те не са могли да въртят краката си и не са могли да се изкачат добре. Може би перата са им помогнали да вдигнат дънери на дървета", казва Карано. Бебешките птици от основно наземни видове като пуйки използват крилата си по този начин. Перата може да стават все по-аеродинамични за милиони години, в крайна сметка да позволят на динозаврите да се плъзгат от дърво на дърво. Хората, способни да извършат такъв подвиг, може би са успели да достигнат до нови източници на храна или по-добре да избягат хищници - и да предадат черта на следващите поколения.
Един от най-заблуждаващите екземпляри, които се появяват от шистовите легла на Ляонин, е Microraptor, който Xu откри през 2003 г. Звярът с тежест беше дълъг крак или два и наклони везните само на два килограма. Микрораптор от семейство Дромеозаври не е бил прародител на птиците, но също така е за разлика от всеки открит по-рано пернат динозавър. Сю го нарича „четирикрил“ динозавър, тъй като на ръцете и краката му имаше дълги пенисти пера. Заради своята слята гръдна кост и асиметрични пера, казва Ксу, Microraptor със сигурност би могъл да се плъзга от дърво на дърво и дори може да е бил по-добър в летенето със собствената си сила, отколкото беше Археоптерикс .
Миналата година Ксу откри друг вид четирикрил динозавър, също в Ляонин. Освен че показва, че полетът с четири крила не е бил макет, новият вид, Anchiornis huxleyi, кръстен в чест на Томас Хенри Хъксли, е най-ранният известен пернат динозавър. Той идва от находищата на юрското дъно от 155 милиона до 160 милиона години. Находката елиминира окончателното възражение срещу еволюционната връзка между птиците и динозаврите. Години наред скептиците повдигаха така наречения временен парадокс: нямаше пернати динозаври, по-стари от Археоптерикс, така че птиците не биха могли да възникнат от динозаврите. Сега този аргумент беше раздут: Анхиорнис е милиони години по-стар от Археоптерикс .
Четирикрилите динозаври в крайна сметка бяха мъртъв клон на дървото на живота; те изчезват от вкаменелостите преди около 80 милиона години. Смъртта им остави само една динозавърска линия, способна да лети: птици.
Точно кога динозаврите са се развили в птици? Трудно да се каже. „Дълбоко в еволюционната история е изключително трудно да се очертае границата между птиците и динозаврите“, казва Сю. Освен незначителни различия във формата на шийните прешлени и относителната дължина на ръцете, ранните птици и техните Maniraptoran роднини, като Velociraptor, изглеждат много сходни.
"Ако днес беше открит археоптерикс, не мисля, че бихте го нарекли птица. Бихте го нарекли пернат динозавър", казва Карано. Все още се нарича първата птица, но повече по исторически причини, отколкото защото е най-старото или най-доброто въплъщение на черти, подобни на птици.
От друга страна, Confuciusornis, притежавал първия клюн и най-ранния пигостил, или слят опашен прешлен, поддържащ пера, наистина изглежда като птица. "Той преминава теста за смъркане", казва Карано.
Тъй като последният от не-птичи динозаври е изчезнал преди 65 милиона години по време на масовото изчезване, което затвори завесата в периода Креда, птиците са се развили други характеристики, които ги отличават от динозаврите. Съвременните птици имат по-високи метаболизми от дори най-пъргавия Велоцираптор . Зъбите изчезнаха в един момент от еволюционната история на птиците. Опашките на птиците станаха по-къси, летателните им умения се подобриха, а мозъкът им стана по-голям от този на динозаврите. И съвременните птици, за разлика от техните предци Манирапторан, имат голям пръст, който се отклонява от другите пръсти, което позволява на птиците да кацнат. „Постепенно преминавате от дългите ръце и огромните ръце на не-птичия манираптарони към нещо, което прилича на пилешкото крило, което получавате в KFC“, казва Суес. Като се има предвид степента на тези адаптации по птиците, не е чудно, че еволюционната връзка между динозаврите и птиците, тъй като ги познаваме, остана скрита, докато палеонтолозите не започнаха да анализират богатите изкопаеми от Китай.
Чаоян е чернокож китайски град с прашни улици; в по-тъмните си ъгли напомня на мрачните американски въгледобивни градове от 19 век. Но за колекционерите на изкопаеми, Чаоян е рай, само на един час път с кола от някои от най-продуктивните легла на формацията Yixian.
Една улица е облицована с магазини, продаващи юхуаши или рибни вкаменелости. Вкаменелите рамки, вградени в шисти, често в двойки с огледално изображение, могат да бъдат за долар или два. Популярен предмет е мозайка, в която няколко десетки малки плочи образуват карта на Китай; изкопаеми риби изглежда плуват към столицата Пекин (и нито една карта не е пълна без риба, представляваща Тайван). Търговците продават фосилизирани насекоми, ракообразни и растения. Понякога, въпреки законите, които забраняват търговията с изкопаеми с научна стойност, се знае, че по-малко скрупулни търговци продават вкаменелости на динозаври. Най-важните екземпляри, казва Джоу, „не са открити от учени в магазините за изкопаеми в града, а в домовете на търговците или фермерите, които са ги изкопали“.
В допълнение към Sinosauropteryx, няколко други разкриващи се екземпляра се появяват чрез любители, а не при научни разкопки. Предизвикателството за Джоу и неговите колеги е да намерят горещи екземпляри, преди да изчезнат в частните колекции. По този начин Джоу и неговият колега Джан Джиангьонг, специалист по древна риба в IVPP, дойдоха в провинция Ляонин, за да проверят всички фосили, които търговци, приятелски настроени към тяхната кауза, са стигнали до късно.
По-голямата част от запасите в изкопаемите магазини идват от земеделските производители, които хакат далеч от изкопаеми легла, когато не поддържат нивите си. Малък добре запазен екземпляр от риба може да даде на своя търсач еквивалента на 25 цента, достатъчен за топла храна. Пернат динозавър може да спечели няколко хиляди долара, годишен доход или повече. Разрушителна за изкопаемите легла, тази палео икономика е помогнала за пренаписването на праисторията.
Джоу вдига плоча и наднича към нея през очилата с тел. "Председател, елате тук и вижте", казва Джоу на Джан (спечелил игривия си прякор като председател на съюза на служителите на IVPP). Джан изследва образеца и го добавя към купчина, която ще бъде отнесена обратно в Пекин за проучване - и ако имат късмет, разкрива още едно скрито клонче от дървото на живота.
Ричард Стоун е писал за погребение на Стоунхендж, рядка антилопа и мистериозни тибетски кули за Смитсониан .
Ключово китайско откритие беше примитивна птица, наречена Confuciusornis, идентифицирана от Джоу Джунгхе. (Стефен Чоу) 
Откривателят на повече видове динозаври, отколкото всеки друг жив учен, Сю Син, с актьорско лице на папагалски Пситакозавър, казва, че някои динозаври имат черти, подобни на птици, включително пера. (Стефен Чоу) 
Yixian Формация също даде Sinosauropteryx , първите физически доказателства за пернат динозавър. (IVPP, Пекин) 
Някои от вкаменелостите му са толкова добре запазени, че учените могат да видят следи от клетъчни структури, съдържащи пигменти. Откритието доведе до цветни гледки към животното с размер на котка, надолу до раираната му опашка. (Чуанг Джао и Лида Синг) 
Авторът, Ричард Стоун, в сайта на изкопаемите. (С любезното съдействие на Ричард Стоун) 
Учениците казват, че Археоптерикс, живял преди около 150 милиона години, е бил първата птица. (Роджър Питърсън / National Geographic Stock) 
Някои палеонтолози казват, че археоптериксът може да е бил пернат не-птичи динозавър. (Ким Амос / Научна фотобиблиотека / Изследователи на снимки) 
Някои динозаври се занимават с ясно птичи поведения, като гнездене и размиване. Тук е показан частично реконструиран вкаменелост на Oviraptor от Монголия с 20 яйца. (Гети Имидж) 
Един от най-неочакваните китайски вкаменелости в Microraptor . Имаше четири пернати крайника и почти сигурно можеше да лети. Но за разлика от птиците, тя не избяга от изчезване. (Мат Кашор / Университет на Нотр Дам) 
През последните 15 години хиляди изящно запазени изкопаеми птици са се появили от древното езеро, наречено Yixian Formation. (Гилбърт Гейтс)
