Dlaczego dinozaury miały pióra?

Adaptacyjne zalety pierzastych dinozaurów

Chiński upierzony dinozaur Mei długi.

Emily Willoughby/Stocktrek Images

Pytanie, dlaczego niektóre dinozaury miały pióra, zasadniczo nie różni się od pytania, dlaczego ryby mają łuski lub dlaczego psy mają futro. Dlaczego nagi naskórek jakiegokolwiek zwierzęcia miałby posiadać jakikolwiek rodzaj pokrycia (lub, w przypadku ludzi, praktycznie w ogóle nie mieć pokrycia)? Aby odpowiedzieć na to pytanie, musimy zająć się głębszą zagadką: jaką przewagę ewolucyjną miały pióra dinozaurom, których nie można było osiągnąć za pomocą futra, włosia lub prostych gadzich łusek?

Większość pierzastych dinozaurów była teropodami

Zanim jednak zaczniemy, trzeba sobie uświadomić, że nie wszystko dinozaury miały pióra . Zdecydowana większość upierzonych dinozaurów to teropody, szeroka kategoria obejmująca ptaki drapieżne, tyranozaury, ornitomimidy i „dino-ptaki”, a także najwcześniejsze dinozaury, takie jak Eoraptora orazHerrerazaur. Co więcej, nie wszystkie teropody były upierzone: można się założyć, że późna jura Allozaur miał łuszczącą się skórę, podobnie jak inne duże teropody Spinozaur oraz Tyranozaur Rex (chociaż coraz większa liczba paleontologów uważa, że ​​pisklęta i młode osobniki tych dinozaurów mogły być uroczo czubate).

Teropody nie były jedynymi członkami zakonusaurischian('jaszczurze') dinozaury: co dziwne, ich najbliższymi krewnymi byli olbrzymi, ociężały, o słoniowych nogach zauropody , które różniły się wyglądem i zachowaniem od teropodów tak bardzo, jak to tylko możliwe! Do tej pory nie ma absolutnie żadnych dowodów na istnienie pierzastych krewnych Brachiozaur lub Apatozaur , a takie odkrycie wydaje się niezwykle mało prawdopodobne. Powodem jest odmienny metabolizm teropodów i zauropodów, o których więcej poniżej.

Jaka jest ewolucyjna zaleta piór?

Ekstrapolując na przykładzie współczesnych ptaków, można by pomyśleć, że głównym celem piór jest podtrzymywanie lotu; pióra zatrzymują małe kieszenie z powietrzem i zapewniają kluczowy 'wznoszenie', który umożliwia ptakowi wzbijanie się w powietrze. Wszystko wskazuje jednak na to, że wykorzystanie piór w locie jest ściśle drugorzędne, jest to jedno z tych przypadkowych zjawisk, z których tak słynie ewolucja. Przede wszystkim zadaniem piór jest izolacja, podobnie jak aluminiowa bocznica domu czy pianka poliuretanowa pakowana w krokwie.

Pytasz, dlaczego zwierzę powinno potrzebować izolacji? Cóż, w przypadku teropodów (i współczesnych ptaków) to dlatego, że posiada endotermiczny ( ciepłokrwisty ) metabolizm. Kiedy stworzenie musi wytwarzać własne ciepło, potrzebuje sposobu, aby utrzymać to ciepło tak skutecznie, jak to możliwe, a płaszcz z piór (lub futra) jest jednym z rozwiązań, które wielokrotnie faworyzowała ewolucja. Podczas gdy niektórym ssakom (takim jak ludzie i słonie) brakuje futra, wszystkie ptaki mają pióra – a izolacyjna zdolność piór nie jest lepiej pokazana niż u nielotnych ptaków wodnych zamieszkujących zimny klimat, np. pingwinów.

Oczywiście rodzi to pytanie, dlaczego allozaur i inne duże teropody nie miały piór (lub dlaczego pióra te były obecne tylko u młodych osobników lub piskląt). Może to mieć coś wspólnego z warunkami klimatycznymi w regionach, w których żyły te dinozaury, lub z dziwactwem w metabolizmie dużych teropodów; nie znamy jeszcze odpowiedzi. (Jeśli chodzi o powód, dla którego zauropodom brakowało piór, to dlatego, że były one prawie na pewno zimnokrwiste i musiały skutecznie pochłaniać i promieniować ciepło, aby regulować wewnętrzną temperaturę ciała. Gdyby były pokryte piórami, upiekłyby się od środka jak ziemniaki w kuchence mikrofalowej.)

Pióra dinozaurów były faworyzowane przez dobór płciowy

Jeśli chodzi o skądinąd tajemnicze cechy w królestwie zwierząt – długie szyje zauropodów, trójkątne płyty stegozaury i, być może, jasne pióra teropodów — nigdy nie należy lekceważyć siły doboru płciowego. Ewolucja jest znana z wybierania pozornie przypadkowych cech anatomicznych i wprawiania ich w nadwyżkę seksualną: zobaczcie ogromne nosy samców małp proboscis, co jest bezpośrednim wynikiem faktu, że samice tego gatunku wolą kojarzyć się z samcami o największych nosach.

Kiedy już u teropodów wyewoluowały pióra izolacyjne, nic nie stało na przeszkodzie, by dobór płciowy przejął kontrolę i posunął ten proces jeszcze dalej. Jak dotąd niewiele wiemy o kolorze piór dinozaurów, ale z pewnością niektóre gatunki miały jaskrawe zielenie, czerwienie i pomarańcze, prawdopodobnie w dymorfizm płciowy moda (tj. mężczyźni byli jaśniej ubarwieni niż kobiety lub odwrotnie). Niektóre skądinąd łyse teropody mogą mieć kępki piór w dziwnych miejscach, takich jak przedramiona lub biodra, co jest innym sposobem sygnalizowania dostępności seksualnej, a niektóre wczesne, słynne dinoptaki, takie jak Archaeopteryx, były wyposażone w ciemne, błyszczące pióra.

A co z lotem?

Wreszcie dochodzimy do zachowania, które większość ludzi kojarzy z piórami: lot. Nadal jest wiele rzeczy, których nie wiemy o ewolucji teropodów w ptaki; proces ten mógł mieć miejsce wiele razy w erze mezozoicznej, a tylko ostatnia fala ewolucyjna doprowadziła do powstania ptaków, które znamy dzisiaj. To prawie otwarty przypadek, że współczesne ptaki wyewoluowały z małych, chybotliwych, upierzonych „dino-ptaków” późnego Kreda Kropka. Ale jak?

Istnieją dwie główne teorie. Możliwe, że pióra tych dinozaurów zapewniały dodatkową siłę, gdy ścigały zdobycz lub uciekały przed większymi drapieżnikami; dobór naturalny faworyzował coraz większe siły wznoszenia i wreszcie jeden szczęśliwy dinozaur osiągnął start. W przeciwieństwie do tej „ugruntowanej” teorii, istnieje mniej popularna „nadrzewna” teoria, która zakłada, że ​​małe, żyjące na drzewach dinozaury wyewoluowały aerodynamiczne pióra podczas skakania z gałęzi na gałąź. W każdym razie ważna lekcja jest taka, że ​​lot był niezamierzonym produktem ubocznym, a nie z góry określonym celem piór dinozaurów!

Jednym z nowych osiągnięć w debacie o pierzastych dinozaurach jest odkrycie małych, pierzastych, roślinożernych ornitopów, takich jak Tianyulong i Kulindadromeusza. Czy to może sugerować, że? ornitopody , podobnie jak teropody, posiadały metabolizm stałocieplny? Czy jest przynajmniej możliwe, że ptaki wyewoluowały z roślinożernych ornitopodów, a nie drapieżników żywiących się mięsem? Jeszcze nie wiemy, ale liczymy na to, że będzie to aktywny obszar badań przez co najmniej następną dekadę.