V borovem gozdu na podeželju na severovzhodu Kitajske je grobo pobočje skrilavca napolnjeno z ostanki izumrlih bitij izpred 125 milijonov let, ko je bil ta del pokrajine Liaoning prekrit s sladkovodnimi jezeri. Vulkanski izbruhi so v tistem času redno zakrivali to območje, v pepel pa so naselili nešteto milijonov plazilcev, rib, polžev in žuželk. Nežno stopim med nešteto fosilov, poberem ploščo iz skrilavca, ki ni veliko večja od moje roke, in s kladivom udarim njen rob. Šiv razdeli ribe v rožnati barvi na pol in ustvari zrcalne vtise občutljivih plavuti in kosti, tankih kot človeške dlake.
Sorodne vsebine
- Kjer so gostovali dinozavri
- Šoker dinozavra
Nasmehuje se eden izmed kitajskih zvezdniških paleontologov, Zhou Zhonghe. "Neverjetno mesto, kajne?" on reče.
Leta 1995 so Zhou in njegovi sodelavci napovedali odkritje fosila s tega prazgodovinskega območja katastrofe, ki je oznanilo novo dobo paleontologije. Fosil je bil primitivna ptica velikosti vrane, ki jo je morda zadušil vulkanski dim, ko je pred vsemi milijoni let kolesaril nad jezeri. Novo vrsto so poimenovali Confuciusornis, po kitajskem filozofu.
Do takrat je bilo odkrito le nekaj prazgodovinskih ptičjih fosilov kjer koli na svetu. Deloma zato, ker so bile ptice, tako kot zdaj, veliko manj pogoste kot ribe in nevretenčarji, deloma pa tudi zato, ker so ptice lažje izmikale blatnike, jame katrana, vulkanske izbruhe in druge geološke pojave, ki so ujele živali in ohranile sledove njih skozi stoletja. Znanstveniki so pred približno 145 milijoni let našli le deset nedotaknjenih fosiliziranih okostij najstarejše znane ptice, Archeopteryx, ki je živela na koncu jurskega obdobja.
Zhou, ki deluje na Inštitutu za paleontologijo in paleoantropologijo vretenčarjev (IVPP) kitajske akademije znanosti v Pekingu, je verjel, da bi izredne kostne postelje v Liaoningu lahko zapolnile nekatere od številnih praznin v zapisu fosilov najzgodnejših ptic. Ne bi mogel biti bolj preroški. V zadnjih 15 letih je na starodavno jezersko dno, imenovano Yixian Formation, nastalo na tisoče izjemno ohranjenih fosilnih ptic. Regija je dala tudi osupljive primerke dinozavrov, katerih všečkov še nikoli nismo videli. Kitajska je bila zato ključna pri reševanju enega največjih vprašanj v znanosti o dinozavrih v zadnjih 150 letih: resničnega odnosa med pticami in dinozavri.
Zamisel, da ptice - najbolj raznolika skupina kopenskih vretenčarjev s skoraj 10.000 živimi vrstami - izvirajo neposredno iz dinozavrov, ni nova. Obudil ga je angleški biolog Thomas Henry Huxley v svoji traktati iz leta 1870, Nadaljnji dokazi o sorodnosti med dinozavrskimi plazilci in pticami . Huxley, priznani anatom, ki se ga morda najbolj spominjajo po svoji goreči obrambi teorije evolucije Charlesa Darwina, je videl majhno razliko med strukturo kosti Compsognathusa, dinozavra, ki ni večji od purana, in Archeopteryxom, ki so ga odkrili v Nemčiji in opisali leta 1861. Ko je Huxley pogledal noje in druge sodobne ptice, je zagledal drobne dinozavre. Če bi povečali in fosilizirali kosti dojenčkovih piščančjih piščancev, je opozoril, "v njihovih likih nič ne bi preprečilo, da bi jih napotili na dinozavrijo ."
Kljub temu so v desetletjih raziskovalci, ki so dvomili o povezavi dinozavra in ptic, dali tudi dobre anatomske trditve. Rekli so, da dinozavri nimajo številnih značilnosti, ki so izrazito ptičja, vključno z vrvicami ali spojenimi ključnicami; kosti, razpokane z zračnimi žepi; prožni zapestni sklepi; in tri-noga stopala. Poleg tega je bila postavljena povezava v nasprotju s tistim, za kar so vsi mislili, da vedo: da so ptice majhne, inteligentne, hitre, s toplokrvnimi bodicami, medtem ko so dinozavri - iz grščine za "strašljivo velike kuščarje" - bili hladnokrvna, dolgočasna, plodna, plazilcem podobna bitja .
V poznih šestdesetih letih prejšnjega stoletja je fosilizirano okostje dinozavrov iz Montane začelo spodkopati to domnevo. Deinonychus ali "grozni kremplje" po srpastem talonu na vsaki zadnji nogi je stal približno 11 čevljev od glave do repa in je bil plenični plenilec. Še več, njegova kostna struktura je bila podobna strukturi Archeopteryx . Kmalu so znanstveniki zbirali druge intrigantne fizične dokaze, ki so ugotovili, da so zmešane klavikure pri dinozavrovih navsezadnje pogoste. Deinonychus in Velociraptor kosti so imele zračne žepe in prožne zapestne sklepe. Dinozavrove lastnosti so bile ves čas videti bolj ptice. "Vse te stvari so bile izvzete iz opredelitve ptice, " pravi paleontolog Matthew Carrano iz Smithsonian National Natural Museum of Natural History.
Vendar je bila ena pomembna značilnost, ki je niso našli pri dinozavrovih, in le malo strokovnjakov bi se počutilo povsem prijetno, če trdijo, da so čičerke in triceratopi sorodni, dokler ne dobijo dokazov za to manjkajočo anatomsko povezavo: perje.
Slabi kitajski kmet, Li Yingfang, je avgusta 1996 v vasi Sihetun naredil eno največjih fosilnih najdb vseh časov, oddaljeno uro vožnje od mesta, kjer sem iskal fosilne ribe. "Kopal sem luknje za sajenje dreves, " se spominja Li, ki ima zdaj redno zaposlitev v muzeju dinozavrov, zgrajenem prav na tem mestu. Iz luknje je odkril ploščo iz skrilavca, dolgo dva metra. Izkušeni lovec na fosile je Li razdelil ploščo in videl bitje, za razliko od vseh, ki jih je videl. Okostje je imelo ptičje lobanje, dolg rep in vtise, ki so bili videti kot v obliki perja.
Zaradi perja je Ji Qiang, takratni direktor Nacionalnega geološkega muzeja, ki je kupil eno od Liovih plošč, domneval, da gre za novo vrsto primitivne ptice. Toda drugi kitajski paleontologi so bili prepričani, da gre za dinozavra.
Na obisku v Pekingu tistega oktobra je vzorec opazil Philip Currie, paleontolog z univerze v Alberti, in ugotovil, da se bo paleontologija obrnila na glavo. Naslednji mesec je Currie, dolgoletna Kitajska roka, kolegom na fotografiji pokazal svojo fotografijo na letnem srečanju Paleontologije društva vretenčarjev. Slika je ukradla predstavo. "Bil je tako neverjeten fosil, " se spominja paleontolog Hans-Dieter Sues iz Nacionalnega prirodoslovnega muzeja. "Senzacionalno." Zahodni paleontologi so se kmalu odpravili na romanje v Peking, da bi videli fosil. "Vrnili so se omamljeni, " pravi Sues.
Kljub perju skelet ni pustil dvoma, da je nova vrsta, poimenovana Sinosauropteryx, kar pomeni "krilo kitajskega kuščarja", bila dinozaver. Živel je pred približno 125 milijoni let na podlagi datiranja radioaktivnih elementov v sedimentih, ki so obdali fosil. Njeni zunanji nitki - dolge tanke strukture, ki štrlijo iz luskaste kože - so prepričali večino paleontologov, da je bila žival prvi pernat dinozaver, ki je bil kdaj izkopan. Na tem mestu so odkrili ducat dinozavrov z nitkami ali perjem.
Z analizo primerkov s Kitajske so paleontologi zapolnili vrzeli v zapisu fosilov in izsledili evolucijske odnose med različnimi dinozavri. Fosili so končno vsem skeptikom razen nekaj potrdili, da ptice izvirajo iz dinozavrov in so živi predstavniki rodu dinozavrov, imenovanega Maniraptorani.
Večina dinozavrov ni bila v rodu, ki je rojevalo ptice; zasedli so druge veje družinskega drevesa dinozavrov. Pravzaprav je bil Sinosauropteryx tisto, kar paleontologi imenujejo ne-ptičji dinozaver, čeprav je imel perje. Ta vpogled je paleontologe spodbudil, da revidirajo svoje mnenje o drugih neavto dinozavrovih, kot je razvpiti jedilnik mesa Velociraptor in celo nekateri člani skupine tiranozavrov. Tudi njih je verjetno krasilo perje.
Število perjastih fosilov je paleontologom omogočilo pregled temeljnega vprašanja: Zakaj se je razvijalo perje? Danes je jasno, da perje opravlja veliko funkcij: pomaga pticam, da zadržijo telesno toploto, odbijajo vodo in pritegnejo mate. Seveda pomagajo pri poletu, vendar ne vedno, kot kažejo noji in pingvini, ki imajo perje, a ne letijo. Mnogi pernati dinozavri niso imeli krila ali so bili pretežki, glede na dolžino pernatih okončin, da bi leteli.
Dešifriranje, kako bi se perje v vekih prelivalo od vretenastih vlaken do občutljivih instrumentov letenja, bi osvetlilo prehod dinozavrov na ptice in kako naravna selekcija ponareja to kompleksno lastnost. Malo znanstvenikov pozna starodavna perja bolj intimno kot Xu Xing IVPP. Odkril je 40 vrst dinozavrov - več kot kateri koli drug živi znanstvenik - s cele Kitajske. Njegova pisarna v IVPP, čez cesto od pekinškega živalskega vrta, je natrpana s fosili in odlitki.
Xu predvideva evolucijo perja kot postopni postopek. Perje v svoji najbolj primitivni obliki so bile enojne nitke, podobne peresu, ki so izhajale iz kože plazilcev. Te preproste strukture segajo daleč nazaj; celo pterodaktili so imeli vrste nitk. Xu predlaga, da se je evolucija perja morda začela pri skupnem predniku pterodaktilov in dinozavrov - pred skoraj 240 milijoni let ali približno 95 milijonov let pred Arheopteryxom .
Po nastanku enojnih filamentov se je na podnožju pridružilo več nitk. Nato so se v zapisu o fosilih pojavile seznanjene palice, ki streljajo z osrednje gredi. Sčasoma so gosto vrvice prepletenih bark oblikovale ravno površino: osnovni načrt tako imenovanih penastih peres modernih ptic. Vse te vrste perja so bile najdene v fosilnih vtisih teododov, podreje dinozavra, ki vključuje Tyrannosaurus rex, pa tudi ptic in drugih Maniraptoranov.
Tudi nitke najdemo drugod v družinskem drevesu dinozavrov, in sicer v vrstah, ki so daleč oddaljene od teodpodov, kot je Psittacosaurus, rastlinojeda rastlina, ki je nastala pred približno 130 milijoni let. Vzdolž repa je imela redke posamezne nitke. Ni jasno, zakaj se nitke pojavljajo v nekaterih vrstah dinozavrov, pri drugih pa ne. "Ena možnost je, da so se strukture v obliki perja razvile zelo zgodaj v zgodovini dinozavrov, " pravi Xu, nekatere skupine pa so strukture vzdrževale, druge skupine pa so jih izgubile. "Toda končno se je pri Maniraptoranih perje stabiliziralo in se razvilo v moderno perje, " pravi. Lahko pa so se nitke v različnih obdobjih razvijale neodvisno. Kot poudarja Sues, "Zdi se, da genetsko ni velik trik narediti lestvico v nitko."
Prvotno so bili lahko na ogled tudi posamezni nitki, ekvivalent dinozavra drevesnega pljuska pava. Živahni dokazi te teorije so se pojavili, ko so znanstveniki razkrili prave barve perja, starega več kot 125 milijonov let. Ptičje perje in luske plazilci vsebujejo melanosome - drobne vrečke, ki vsebujejo sorte pigmenta melanina. Številni paleontologi so sumili, da perje dinozavra vsebuje tudi melanosome. V laboratoriju Mikea Bentona na univerzi v Bristolu je Zhang Fucheng IVPP več kot leto dni iskal melanosome na fotografijah fosilov ptic in dinozavrov, posnetih z elektronskim mikroskopom. Zhangova prizadevnost se je izplačala leta 2009, ko je v Confuciusornisu določil melanomome, ki vsebujejo eumelanin, ki daje perjem siv ali črn odtenek, in feomelanin, ki jim daje kostanj do rdečkasto rjave barve. Perje živali je imelo zaplate bele, črne in oranžno rjave barve.
Sinosauropteryx je bil še bolj osupljiv. Zhang je ugotovil, da je iz nitk, ki segajo po njegovem hrbtu in repu, dinozaver moral videti kot oranžno-belo-črtasto brivsko palico. Tako živahen vzorec kaže, da so se "perja najprej pojavila kot sredstva za barvno prikazovanje", pravi Benton.
Zgodnje perje bi lahko služilo drugim namenom. Votle nitke so lahko razpršile toploto, kot to počnejo danes sodobni kuščarji. Drugi paleontologi ugibajo, da se je perje najprej razvilo, da bi zadržalo toploto. Zgoden primer izvira iz fosilov Oviraptorja - teropoda, izkopanega v Mongoliji, ki je živel pred približno 75 milijoni let -, ki je čučil nad gnezdami, polnimi jajc. Oviraptorji so zataknili noge na sredino sklopke in objemali obod s svojimi dolgimi sprednjimi nogami - drža, ki je nenavadno podobna zamrmljenim pticam, ki so jajca ogrela. Dinozavri, povezani z Oviraptorjem, so bili prekriti s penastim perjem, kar kaže, da je bil tudi Oviraptor . "Sedenje na takem gnezdu je bilo smiselno le, če je imel perje, " da mladostnika nežno izolira, pravi Sues.
Perje je seveda sčasoma postalo instrument letenja. Nekateri paleontologi predvidevajo scenarij, v katerem so dinozavri uporabljali perje, s pomočjo katerega so prvič zasedli drevesa. "Ker so si dinozavri zglobili gležnje, se niso mogli vrteti po nogah in se niso mogli dobro vzpenjati. Mogoče so jim perja pomagala, da so se izmuznili po drevesnih krošnjah, " pravi Carrano. Otroške ptice primarno tal, kot so purani, uporabljajo krila na ta način. Perje je lahko v milijonih let postajalo vse bolj aerodinamično in sčasoma dinozavrom omogočilo, da drsijo z drevesa na drevo. Posamezniki, ki bi lahko izvedli takšen podvig, bi lahko dosegli nove vire hrane ali bolje pobegnili plenilce - ter to lastnost prenesli na naslednje generacije.
Eden najbolj začudljivih primerkov, ki je nastal iz skrilavčnih postelj Liaoninga, je Microraptor, ki ga je Xu odkril leta 2003. Zver, ki je bil težak, je bil dolg nogo ali dve in je imel tehtnico le dva kilograma. Mikroraptor iz družine Dromaeosaur ni bil prednik ptic, bil pa je tudi za razliko od katerega koli prej odkritega pernatega dinozavra. Xu ga imenuje "štirinožni" dinozaver, ker je imel na rokah in nogah dolgo, penasto perje. Zaradi svoje spojene prsi in asimetričnega perja, pravi Xu, bi Microraptor zagotovo lahko drsel od drevesa do drevesa in morda je bil celo boljši pri letenju pod svojo močjo, kot je bil Archeopteryx .
Lani je Xu odkril še eno vrsto štirikrilnega dinozavra, tudi pri Liaoningu. Poleg tega, da je pokazal, da letalo s štirimi krili ni bilo muha, je nova vrsta, Anchiornis huxleyi, poimenovana v čast Thomasa Henryja Huxleyja, najstarejši znani pernati dinozaver. Prihaja iz jurskih nahajališč v jezerskem dnu, starih od 155 do 160 milijonov let. Najdba je odpravila končni ugovor evolucijske povezave med pticami in dinozavri. Skeptiki so dolga leta vzgajali tako imenovani časovni paradoks: pernatih dinozavrov, starejših od arheopteryxa, ni bilo, zato ptice ne bi mogle izhajati iz dinozavrov. Zdaj se je ta argument razblinil : Anchiornis je milijon let starejši od Archeopteryxa .
Štirikrilni dinozavri so bili na koncu mrtva veja na drevesu življenja; izginejo iz fosilnih zapisov pred približno 80 milijoni let. Njihova smrt je pustila le eno linijo dinozavrov, ki je lahko poletela: ptice.
Le kdaj so se dinozavri razvili v ptice? Težko je reči. "Globoko v evolucijski zgodovini je izjemno težko potegniti črto med pticami in dinozavri, " pravi Xu. Poleg manjših razlik v obliki vratnih vretenc in relativni dolžini rok so zgodnje ptice in njihov Maniraptoran sorodnik, kot je Velociraptor, zelo podobni.
"Če bi Archeopteryx odkrili danes, ne mislim, da bi ga poimenovali ptica. Temu bi rekli pernati dinozaver, " pravi Carrano. Še vedno se imenuje prva ptica, vendar bolj zaradi zgodovinskih razlogov kot pa zato, ker je najstarejša ali najboljša utelešena značilnost ptic.
Po drugi strani je Confuciusornis, ki je imel prvi kljun in najzgodnejši pigostyle, ali zlitje repnih vretenc, ki podpirajo perje, resnično videti kot ptica. "To je preizkus smrčanja, " pravi Carrano.
Ker je zadnji neavtonski dinozavri izumrl pred 65 milijoni let med množičnim izumrtjem, ki je zaprlo zaveso v obdobju krede, so ptice razvile druge značilnosti, ki jih ločujejo od dinozavrov. Sodobne ptice imajo večje presnove kot celo najbolj okretni Velociraptor, kar jih je kdajkoli imel. Zobje so v nekem obdobju zgodovine ptic izginili. Ptičji repi so postajali krajši, letenje se je izboljšalo, možgani pa so postali večji od dinozavrov. In sodobne ptice imajo, za razliko od svojih Maniraptoranskih prednikov, velik nožni prst, ki se sklanja stran od drugih prstov, kar pticam omogoča, da se uležejo. "Postopoma prehajate iz dolgih rok in ogromnih rok neavtijskih Maniraptoranov v nekaj, kar je videti kot piščančje krilo, ki ga dobite na KFC, " pravi Sues. Glede na obseg teh ptičjih prilagoditev ni čudno, da je evolucijska povezava med dinozavri in pticami, saj jih poznamo, ostala skrita, dokler paleontologi niso začeli analizirati bogatega fosilnega zapisa s Kitajske.
Chaoyang je črno kitajsko mesto s prašnimi ulicami; v temnejših kotičkih spominja na žgečkljiva ameriška mesta iz premoga iz 19. stoletja. Toda za zbiralce fosilov je Chaoyang raj, le eno uro vožnje od nekaterih najbolj produktivnih ležišč formacije Yixian.
Ena ulica je obkrožena s trgovinami, ki prodajajo yuhuashi ali ribje fosile. Uokvirjeni fosili, vstavljeni v skrilavce, pogosto v parove z zrcalnimi slikami, so lahko za dolar ali dva. Priljubljen predmet je mozaik, v katerem nekaj deset majhnih plošč tvori zemljevid Kitajske; fosili se zdijo, da plavajo proti glavnemu mestu Pekingu (in noben zemljevid ni popoln brez rib, ki bi predstavljale Tajvan). Trgovci prodajajo fosilizirane žuželke, rake in rastline. Občasno, kljub zakonom, ki prepovedujejo trgovino s fosili znanstvene vrednosti, je znano, da manj trzni trgovci prodajajo fosile dinozavrov. Zhou najpomembnejših primerkov "znanstveniki ne odkrijejo v mestnih trgovinah s fosili, ampak na domovih trgovcev ali kmetov, ki so jih izkopali."
Poleg Sinosauropteryxa se je na amaterje in na znanstvena izkopavanja pojavilo še več drugih razkritih primerkov. Zhou in njegovi sodelavci so izziv najti vroče primerke, preden izginejo v zasebne zbirke. Tako sta Zhou in njegov kolega Zhang Jiangyong, specialist za starodavne ribe na IVPP, prišla v provinco Liaoning, da bi preverila morebitne fosile, s katerimi se pozno spopadajo trgovci, prijazni do tega.
Večina zalog v trgovinah s fosili prihaja od kmetov, ki se lotijo fosilnih postelj, kadar ne obdelujejo svojih polj. Drobni dobro ohranjeni primerek rib lahko svojemu iskalcu prinese 25 centov, kar je dovolj za vroč obrok. Pernati dinozaver lahko zasluži več tisoč dolarjev, dohodek v letu ali več. Ta paleo ekonomija je uničujoča kot fosilna korita pomagala prepisati prazgodovino.
Zhou pobere ploščo in jo pokuka skozi svoja očala z žico. "Predsednik, pridite sem in poglejte, " Zhou pravi Zhangu (ki si je prislužil igriv vzdevek kot predsednik sindikata zaposlenih v IVPP). Zhang pregleda vzorec in ga doda v kup, ki ga bodo odpeljali nazaj v Peking na študij - in če bodo imeli srečo, razkrijejo še eno skrito vejo drevesa življenja.
Richard Stone je pisal o pokopu Stonehenge, redki antilopi in skrivnostnih tibetanskih stolpih za Smithsonian .
Ključno kitajsko odkritje je bila primitivna ptica Confuciusornis, ki jo je identificiral Zhou Zhonghe. (Stefen Chow) 
Odkritelj več vrst dinozavrov kot kateri koli drug živeči znanstvenik, Xu Xing, z zasedbo psittacosaurus, ki se sooča s papigo, pravi, da imajo nekateri dinozavri značilnosti ptic, vključno s perjem. (Stefen Chow) 
Yixian tvorba je prinesla tudi Sinosauropteryx , prvi fizični dokaz pernatega dinozavra. (IVPP, Peking) 
Nekateri njeni fosili so tako dobro ohranjeni, da lahko znanstveniki vidijo sledi celičnih struktur, ki vsebujejo pigmente. Ugotovitev je vodila do barvitih pogledov na mačjo velikost živali, vse do črtastega repa. (Chuang Zhao in Lida Xing) 
Avtor Richard Stone na mestu fosilov. (Avtor dovoljenja Richard Stone) 
Učbeniki pravijo, da je bil Archeopteryx, ki je živel pred približno 150 milijoni let, prva ptica. (Roger Peterson / National Geographic Stock) 
Nekateri paleontologi zdaj trdijo, da je bil Archeopteryx morda pernat neavtorski dinozaver. (Kim Amos / Knjižnica znanstvenih fotografij / Raziskovalci fotografij) 
Nekateri dinozavri se ukvarjajo z izrazito ptičjim vedenjem, kot sta gnezdenje in krmljenje. Tu je prikazan delno rekonstruiran fosil Oviraptor iz Mongolije z 20 jajci. (Getty Images) 
Eden najbolj nepričakovanih kitajskih fosilov v Microraptorju . Imel je štiri pernate okončine in skoraj zagotovo je lahko letel. Toda za razliko od ptic, izumrtju ni ušel. (Matt Cashore / Univerza Notre Dame) 
V zadnjih 15 letih je na starodavno jezersko dno, imenovano Yixian Formation, nastalo na tisoče izjemno ohranjenih fosilnih ptic. (Guilbert Gates)
