Птицы как единственная живая ветвь динозавров

Современные птицы относятся к динозаврам, но они не были единственными птицами мезозоя. К концу мелового периода в воздухе, на земле и у воды жили многочисленные птичьи линии с разными зубами, клювами, хвостами и устройством крыла. Почти все они исчезли около 66 миллионов лет назад вместе с нептичьими динозаврами. Через границу катастрофы прошли только несколько линий, относящихся к предкам современных птиц.

Поэтому эту страницу лучше читать как продолжение общего ответа о том, почему птицы являются динозаврами. Там разобраны перья, скелет, гнёзда и положение на эволюционном дереве. Здесь главный вопрос уже другой: почему из всего разнообразия птичьих динозавров сохранилась лишь узкая часть и какие данные позволяют обсуждать причины её выживания.

Что значит «единственная живая ветвь»

В кладистической классификации потомки остаются внутри группы предков. Птицы возникли среди тероподовых динозавров и потому продолжают линию Dinosauria в современном мире. Воробей, страус и пингвин сильно отличаются по образу жизни, но все находятся внутри одной сохранившейся птичьей ветви.

Слово «единственная» относится не к одному виду и не к одному отряду. Оно означает, что все живущие птицы входят в кроновую группу Neornithes, тогда как остальные динозавровые ветви не имеют живых представителей. Подробнее устройство этого дерева показывает классификация динозавров.

Обычная фраза «динозавры вымерли» удобна, если речь идёт о нептичьих динозаврах. Биологически точнее сказать, что вымерли все нептичьи линии и множество древних птиц, а предки современных птиц пережили кризис.

Птицы мезозоя не были одной одинаковой группой

В мезозое существовали авиаланы, сочетавшие признаки, которых уже нет у современных птиц. У многих сохранялись зубы, когти на пальцах крыла и длинные костные хвосты. Другие имели укороченный хвост и сложное летательное оперение, но строение их плечевого пояса, стоп или клюва отличалось от современных вариантов.

Археоптерикс показывает раннюю мозаику птичьих и тероподовых признаков. Позже появились энанциорнисы, ранние представители линии, ведущей к современным птицам, и множество боковых ветвей. Большая статья о первых птицах и происхождении полёта разбирает их анатомию и разные способы освоения воздуха.

К концу мела птицы уже занимали несколько экологических ролей. Были древесные формы, наземные бегуны, водные пловцы и животные, добывавшие пищу у берегов. Наличие крыльев не гарантировало спасения: катастрофа уничтожила большинство летавших птичьих линий.

Что произошло на границе мела и палеогена

Около 66 миллионов лет назад астероид диаметром примерно 10–12 километров ударил в район современного полуострова Юкатан. Выброшенные в атмосферу пыль, сажа и серосодержащие аэрозоли резко сократили количество солнечного света. Фотосинтез ослаб, температура быстро изменилась, а пищевые сети на суше и в океане начали разрушаться.

Это был не один мгновенный взрыв, одинаково подействовавший на всю планету. Непосредственные пожары, землетрясения и цунами сменились более долгим периодом темноты, холода и нехватки пищи. Полная цепочка доказательств изложена в материале о том, почему вымерли динозавры.

В конце мелового периода исчезли нептичьи динозавры, птерозавры, аммониты и многие морские организмы. Среди птиц вымерли энанциорнисы и другие успешные мезозойские группы. Выживание нескольких линий Neornithes поэтому требует объяснения, но ископаемая летопись вокруг самой границы остаётся неполной.

Выживание было избирательным

Маленькое тело, полёт и перья сами по себе не объясняют результат. Многие небольшие пернатые динозавры тоже исчезли. Летать умели птерозавры и вымершие птицы. Яйца откладывали все динозавры, но сходная репродуктивная основа не привела к одинаковой судьбе. Устройство яиц и кладок динозавров помогает увидеть преемственность, однако не даёт одного признака спасения.

Исследователи поэтому рассматривают сочетание размера, питания, скорости размножения, способности жить на земле и доступности убежищ. Катастрофа действовала как фильтр: качества, полезные в устойчивой меловой экосистеме, могли оказаться бесполезными после внезапной потери привычной пищи и местообитаний.

Этот вывод не означает, что учёные уже составили точный список выживших видов. Редкие мелкие кости трудно найти, а определение ранней птицы по фрагменту часто меняется после новых сравнений.

Гибель лесов и преимущество наземного образа жизни

Пыльца и споры в породах показывают масштабное разрушение лесов после удара. Во многих разрезах появляется так называемый папоротниковый пик: растения, быстро заселяющие нарушенные пространства, временно становятся особенно обычными. Большие древесные сообщества восстанавливались дольше.

Филогенетическое исследование современных и ископаемых птиц показало, что самые ранние ветви, прошедшие через границу, вероятно, не зависели от постоянной жизни на деревьях. Напротив, энанциорнисы часто имели признаки древесного образа жизни. Авторы предложили экологический фильтр: глобальная потеря лесов сильнее ударила по специализированным древесным птицам.

Это гипотеза, поддержанная несколькими линиями данных, а не найденная фотография выживания. Не каждый энанциорнис был строго древесным, и по отдельной стопе трудно восстановить весь образ жизни. После восстановления лесов потомки наземных выживших неоднократно осваивали ветви заново.

Могли ли птиц спасти семена

Семена способны сохраняться в почве дольше, чем мягкие листья и плоды. Поэтому небольшая птица с клювом, способная подбирать семена и разнообразную мелкую пищу, могла иметь преимущество после обвала растительных пищевых цепей. Исследование более 3100 зубов манирапторов показало, что разнообразие их питания не сокращалось постепенно перед катастрофой. Исчезновение было резким, а не завершением долгого упадка.

Авторы этой работы предложили питание семенами и беззубый клюв как один из возможных фильтров. Однако прямое содержимое желудков у самих выживших видов почти неизвестно. Клюв не сообщает рацион автоматически, а разные ранние птицы могли использовать насекомых, остатки растений и водные ресурсы. Поэтому семена остаются частью составного объяснения.

Размер и жизненный цикл

Небольшому животному требуется меньше абсолютного количества пищи, оно быстрее достигает укрытия и может поддерживать численность на меньшей территории. Геномные и сравнительные исследования также выявляют уменьшение размеров рядом с мел-палеогеновой границей и перестройки темпов развития у ранних современных птиц.

Но малый размер не был пропуском через катастрофу. Многие мелкие млекопитающие, ящерицы и птицы тоже исчезли. Полезным могло стать сочетание небольшого тела, относительно быстрого воспроизводства, подвижности и широкого рациона. Восстановить все эти свойства для конкретной меловой птицы по нескольким костям обычно невозможно.

Астериорнис перед самой катастрофой

Одна из важнейших находок позднего мела – Asteriornis maastrichtensis из Бельгии. Его возраст оценивают примерно в 66,8–66,7 миллиона лет. Трёхмерно сохранившийся череп и части скелета помещают животное рядом с общей ветвью курообразных и гусеобразных.

Астериорнис доказывает, что представители кроновой группы современных птиц существовали до удара. Небольшой размер и возможная жизнь у побережья согласуются с некоторыми моделями выживания, но один экземпляр не раскрывает судьбу всей группы. Он также не является современной курицей или уткой: это ранний родственник линии, от которой позднее разошлись такие птицы.

Как птицы заполнили освободившийся мир

После катастрофы уцелевшие линии получили доступ к множеству освободившихся ниш. Ископаемые раннего палеогенового периода и молекулярные деревья указывают на быстрое расхождение крупных современных групп. Уже в первые миллионы лет появились специализированные наземные и древесные формы.

Такое разнообразие возникло не сразу в момент удара. Катастрофа убрала конкурентов и изменила среды, а последующая эволюция заняла миллионы лет. Современная птица несёт древнее динозавровое наследие, но её конкретный облик сложился после долгой отдельной истории.

Что известно и что остаётся гипотезой

Надёжно установлено, что птицы являются тероподовыми динозаврами, несколько кроновых линий существовали до конца мела, а множество других птиц вымерло на границе. Также хорошо подтверждены глобальный экологический кризис и сильное нарушение лесных сообществ.

Вероятными фильтрами считают наземный образ жизни, небольшой размер, гибкое питание, использование семян и особенности жизненного цикла. Точная доля каждого фактора неизвестна. Новая находка рядом с границей способна изменить представление о том, какие птицы жили в конкретной среде и насколько широко были распространены выжившие линии.