От динозавров до птиц: как появились перья

Одно из самых удивительных эволюционных изобретений природы — это перья, они же одни из самых сложных кожных придатков в животном мире. Перья не только позволяют птицам летать, но и играют ключевую роль в терморегуляции, маскировке и даже брачных ритуалах. Но как появились эти сложные структуры? Учёные долго спорили об их происхождении, но сегодня, благодаря новейшим палеонтологическим находкам и генетическим исследованиям, мы можем проследить полный путь эволюции перьев — от примитивных протоперьев до совершенных “летательных аппаратов”.

Первые перья появились у двуногих динозавров — тераподов. Источник изображения: naked-science.ru

Начало истории: откуда взялись перья?

Среди самых известных оперённых динозавров — синозавроптерикс, микрораптор и, конечно, археоптерикс (промежуточное звено между динозаврами и птицами). Но самое интересное, что перья, вероятно, возникли ещё раньше — у общего предка динозавров и птерозавров (летающих рептилий с кожистыми крыльями). Это значит, что история перьев насчитывает более 240 миллионов лет!

Долгое время считалось, что перья — это исключительная особенность птиц. Однако палеонтологические открытия последних десятилетий полностью изменили эту картину. Оказалось, что перья появились задолго до первых птиц — у двуногих динозавров, относящихся к группе тероподов. Точнее это были предшественники перьев — протоперья. Эти структуры были простые, нитевидные, без сложного ветвления и скорее, напоминали волоски или щетину.

Эволюция от динозавров до птиц. Источник изображения: ru.pinterest.com

Зачем динозаврам понадобились сложные перья?

Изначально перья не были приспособлены для полёта. Их развитие, скорее всего, шло по двум направлениям:

• У мелких динозавров – для лучшей теплоизоляции и, возможно, планирования с деревьев.
• У крупных хищников – для демонстрации и привлечения партнёров (как хвост павлина) и для защиты и отпугивания соперников.

Снимки из недавнего эксперимента учёных с воссозданием протоперьев у кур. Источник изображения: journals.plos.org

Лишь позже, у предков птиц, перья стали достаточно прочными и аэродинамичными, чтобы обеспечить настоящий полёт.

Эволюция перьев: как протоперья превратились в настоящие перья

Стадии развития пера. Источник изображения: mybirds.ru

С течением времени разные виды динозавров последовательно приобретали всё более сложные структуры кожных придатков. Палеонтологи выделяют несколько ключевых этапов в эволюции перьев:

1. Одиночные нитевидные протоперья (~250 млн. лет назад)

   Самые примитивные протоперья представляли собой простые полые трубчатые образования, похожие на щетину. Они впервые появились у архозавров — предков динозавров и птерозавров. Прямых окаменелых свидетельств нет, но генетические исследования показывают, что механизмы их формирования зародились именно в этой группе.
   К примеру, у Kulindadromeus (орнитопод) сохранились отпечатки таких нитевидных структур по всему телу.

2. Пучки нитей (~230 млн. лет назад)

   Следующий этап — объединение нескольких нитей в пучки у основания. Это увеличило теплоизолирующие свойства. Первыми такие структуры развили ранние целурозавры — группа, включающая предков тираннозавров и птиц. Sinosauropteryx (1,2 м длины) — первый динозавр, у которого обнаружили отпечатки пучковатых протоперьев.

3. Центральный стержень (рахис) (~170 млн. лет назад)

   Ключевой этап формирования перьев — появление жесткого центрального стержня. Это сделало перья более прочными и упорядоченными. Первыми такой тип развили манирапторы — группа, включающая дромеозавров и предков птиц. К примеру, Caudipteryx имел симметричные перья с рахисом не только на хвосте, но и на передних конечностях.

4. Бородки и крючочки (~160 млн. лет назад)

   Следующий прорыв — появление боковых ветвлений: бородок первого и второго порядка с микроскопическими крючочками, создающими плотное опахало. Это позволило перьям становиться более жесткими и аэродинамичными. Первыми такие перья развили паравесы — группа, включающая микрорапторов и археоптерикса. Microraptor — это четырехкрылый динозавр с полностью сформированными контурными перьями.

5. Асимметричные перья (~150. млн лет назад)

   Финальное важнейшее изменение, позволившее птицам летать — это асимметрия опахала, когда бородки с одной стороны перьевого стержня стали длиннее, чем с другой. Это критически важно для полета. Впервые такая особенность появилась у ранних птиц. Самым древним из них считается Archaeopteryx — его маховые перья были полностью асимметричными, как у современных птиц.

6. Специализированные перья (~120 млн. лет назад)

   Ну и ещё один важный этап — появление разных типов перьев для конкретных функций: пуховых — для теплоизоляции, контурных — для полёта, декоративных — для демонстрации. Первыми полный набор развили энанциорнисы — наиболее разнообразная группа мезозойских птиц.

Вот так постепенно шла эволюция перьев, причём каждый новый этап сначала появлялся у одной узкой группы динозавров, а затем распространялся на потомков. И да, современные птицы “не изобрели” ни одного принципиально нового типа пера — все основные виды уже существовали у их мезозойских предков.

Подписывайтесь на наши каналы в Telegram и Дзен, делитесь своим мнением в нашем чате. И читайте следующую статью: Животные, удивившие учёных в прошлом году.