Почему природа так и не создала птиц размером со слона
Птицы это живые динозавры, и это не метафора. Они часть того же семейного древа, что и тираннозавр. Но если их предки были гигантами, почему ни одна летающая птица так и не доросла до размеров слона? А дело в том, что именно физика, эволюция и случайность создали мир, в котором крупнейший летун это альбатрос с размахом крыльев 3,5 метра.
Люди привыкли думать о динозаврах как о гигантских рептилиях. Стегозавры, бронтозавры, тираннозавры все они сформировали стереотип монстров из далёкого прошлого. Но параллельно с этими великанами жило множество мелких двуногих динозавров тероподов. Многие из них имели перья и крылья, и именно от этой группы произошли современные птицы.
Первым связь заметил Томас Генри Гексли, ученик Дарвина, ещё в 1860-х годах. Он обратил внимание на сходство скелетов некоторых европейских динозавров и современных птиц задолго до открытия ДНК. Дарвин даже добавил эту идею в поздние издания Происхождения видов. Но потом она отошла на задний план: новые находки стегозавров и бронтозавров в Северной Америке закрепили образ динозавра-гиганта.
Научный консенсус окончательно сложился лишь в последние десятилетия, после того как в 1990-х в Китае нашли окаменелости динозавров с чётко сохранившимися перьями. Сегодня палеонтологи не спорят о том, произошли ли птицы от динозавров. Они спорят о деталях: какие именно динозавры были ближайшими родственниками птиц и как те начали летать.
Примитивная птица из Китая, получившая название Confuciusornis, известна по сотням окаменелостей.
Один из самых парадоксальных фактов в эволюции птиц: перья возникли задолго до того, как хоть одно существо поднялось в воздух. У множества динозавров были простые перья, похожие на волоски. Они плохо сохраняются в окаменелостях, потому что быстро разлагаются, но в местах, где животных засыпало вулканическим пеплом например, в провинции Ляонин на северо-востоке Китая палеонтологи находят их в изобилии.
Лучшая гипотеза гласит, что первые перья служили для теплоизоляции примерно как шерсть у млекопитающих. Позже у некоторых динозавров перья превратились в крылья. Но первые крылья принадлежали существам размером от овцы до лошади, а сами крылья были не больше экрана ноутбука. По законам физики, такие крылья не могли удержать тело такого размера в воздухе.
Значит, и крылья сначала появились не для полёта. Многие ранние перья имели яркие цвета и узоры, поэтому ведущая идея такова: крылья сперва использовались для демонстрации привлечения партнёров и устрашения соперников. Это работает и сегодня: вспомните павлиний хвост. Со временем крылья становились больше и пышнее, и в какой-то момент физика взяла своё аэродинамические силы начали работать сами.
Еще больше познавательных статей вы найдете в нашем
Telegram-канале.
Подпишитесь прямо сейчас!
Часть динозавров, такие как тираннозавры, становились всё крупнее. Но линия, которая привела к птицам, десятки миллионов лет двигалась в обратном направлении к уменьшению. Точные причины неизвестны, но мелкий размер даёт массу экологических преимуществ: легче прятаться, быстрее расти, проще занять нишу, недоступную гигантам.
Происходило одновременно два процесса: тело уменьшалось, а крылья увеличивались. В какой-то момент соотношение стало таким, что крыло оказалось достаточно большим, чтобы удержать достаточно маленькое тело в воздухе. После этого включился естественный отбор и начал совершенствовать конструкцию. По словам палеонтолога Стива Брусатта из Эдинбургского университета, скорее всего первым настоящим летуном был динозавр-раптор размером с ворону или небольшую собаку, а не альбатрос.
Вот мы и подошли к главному вопросу: почему не бывает летающих птиц размером со слона? Ответ в физике. Животное, которому нужно махать крыльями, не может быть слишком большим. Сегодня крупнейший машущий летун странствующий альбатрос с размахом крыльев около 3,5 метра.
В прошлом существовали птицы и побольше. Пелагорнитиды гигантские морские птицы, вымершие незадолго до ледникового периода имели размах крыльев около 67 метров, вдвое больше, чем у альбатроса. Но они, судя по всему, в основном парили, используя восходящие потоки воздуха, а не махали крыльями. Их кости были полыми и очень лёгкими, поэтому такие птицы могли вырастать намного крупнее современных, не набирая слишком большой массы.
Пелагорнитиды имели размах крыльев в два раза больше, чем у современного странствующего альбатроса.
Но бесконечно увеличивать размеры всё равно нельзя. Примерно после 56 метров размаха крыльев начинаются проблемы: аэродинамика парения становится всё сложнее, птице становится всё труднее удерживаться в воздухе и управлять полётом, ведь мышцы уже не способны генерировать достаточно энергии.
Слон весит 46 тонн чтобы поднять такую массу, понадобились бы крылья совершенно невообразимых размеров и мышцы, которые биология просто не в состоянии создать. Поэтому по-настоящему огромные птицы (те, что весили сотни килограммов) пошли другим путём: они отказались от полёта.
После падения астероида 66 миллионов лет назад, уничтожившего всех нептичьих динозавров, птицы заполнили опустевшие экологические ниши. Некоторые из них стали, по сути, новыми тираннозаврами и трицератопсами главными хищниками и главными травоядными целых экосистем.
В Южной Америке на вершину пищевой цепи поднялись фороракосы, они же птицы ужаса (Phorusrhacidae). Они вырастали выше человека, а их голова была размером с лошадиную, с мощным крючковатым клювом. Эти нелетающие хищники доминировали на континенте десятки миллионов лет пока Южная Америка оставалась островом, изолированным от хищных млекопитающих.
Фороракос (phorusrhacidae) некогда самый крупный хищник Южной Америки. Они были выше человека, с головой размером с лошадиную и массивным крючковатым клювом.
В Австралии жили дроморнитиды так называемые демонические утки (Dromornithidae). Несмотря на родство с утками и гусями, крупнейший вид Dromornis stirtoni достигал трёх метров в высоту и весил более 500 килограммов. На Мадагаскаре обитали эпиорнисы слоновые птицы, возможно, самые тяжёлые птицы в истории, откладывавшие яйца размером с арбуз. В Новой Зеландии жили моа высотой до 3,7 метра.
Все эти птицы сделали одну и ту же сделку с эволюцией: отказались от способности летать в обмен на возможность стать по-настоящему большими. Но даже они не дотянули до размеров слона ограничения скелета, метаболизма и экологии не позволили.
Около 66 миллионов лет назад астероид диаметром около 10 километров врезался в Землю. Последствия были катастрофическими: землетрясения, цунами, лесные пожары, а затем пылевая зима, продлившаяся несколько лет. Все наземные животные крупнее хаски погибли.
Выжили только те, кто обладал набором правильных признаков: небольшой размер, клюв вместо зубов, развитые крылья, крупные грудные мышцы и способность быстро вырастать до взрослого состояния. Показательный пример древняя чудо-курица, которая жила примерно в то же время и была похожа на предка современных куриц и уток.
Но, пожалуй, самым главным преимуществом оказался клюв. Когда экосистемы рухнули, растения без солнечного света не могли фотосинтезировать. Травоядные погибли, за ними хищники. Семена оказались последним доступным источником пищи, и птицы с клювами, приспособленными для их поедания, получили шанс на выживание. Палеонтологи нашли содержимое кишечника меловых птиц, подтверждающее, что многие из них действительно ели семена.
Не забудь подписаться на наш канал в Max,
чтобы быть в курсе новых статей!
Выражение куриные мозги как синоним глупости одна из самых несправедливых биологических метафор. Да, мозг птиц маленький в абсолютных величинах. Но если сравнить размер мозга относительно массы тела (а именно это определяет когнитивные способности) птицы оказываются на уровне млекопитающих.
Певчие птицы учат сложные песни от наставников, в юности лепечут и ошибаются, а затем осваивают свой язык процесс, поразительно напоминающий освоение речи у детей. Попугаи имитируют человеческую речь. А вороны умеют изготавливать инструменты берут палки, сгибают их и делают крючки, чтобы доставать еду. Среди всех животных на планете создавать собственные инструменты способны, по сути, только вороны, люди и некоторые приматы.
По словам палеонтолога Брусатта, на протяжении долгих отрезков после астероида именно птицы были когнитивными суперзвёздами планеты. Лишь несколько миллионов лет назад некоторые приматы обогнали их по соотношению мозга к телу.
Сегодня на планете более 10 000 видов птиц это вдвое больше, чем видов млекопитающих. В каком-то смысле мы до сих пор живём в мире динозавров. Просто эти динозавры стали маленькими, отрастили себе идеальные крылья и научились петь.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
