Kāpēc dinozauriem bija spalvas?

Spalvoto dinozauru adaptīvās priekšrocības

Ķīniešu spalvainais dinozaurs Mei garš.

Emily Willoughby/Stocktrek Images

Jautājums, kāpēc dažiem dinozauriem bija spalvas, principā neatšķiras no jautājuma, kāpēc zivīm ir zvīņas vai kāpēc suņiem ir kažoks. Kāpēc jebkura dzīvnieka kailai epidermai vajadzētu būt ar jebkāda veida pārklājumu (vai, ja runa ir par cilvēkiem, praktiski bez pārklājuma)? Lai atbildētu uz šo jautājumu, mums ir jārisina dziļāka mīkla: kādu evolūcijas priekšrocību dinozauriem sniedza spalvas, kuras nevarēja sasniegt ar kažokādu vai sariem vai vienkāršiem rāpuļu zvīņām?

Lielākā daļa spalvaino dinozauru bija teropodi

Tomēr pirms sākam, ir svarīgi atzīt, ka ne visi dinozauriem bija spalvas . Lielākā daļa spalvu dinozauru bija teropodi, plaša kategorija, kurā ietilpst plēsēji, tirānozauri, ornitomīdi un 'dinoputni', kā arī agrākie dinozauri, piemēram, Eoraptor unHerrerasaurus. Turklāt ne visi teropodi bija apspalvoti: tas ir diezgan drošs derības, ka vēlīnā juras laikmetā Allosaurus bija zvīņaina āda, tāpat kā citiem lielajiem teropodiem Spinozaurs un Tiranozaurs Rekss (lai gan arvien vairāk paleontologu uzskata, ka šo dinozauru izšķilušies mazuļi un mazuļi, iespējams, ir bijuši burvīgi plūksnīti).

Teropodi nebija vienīgie ordeņa locekļizaurists('ķirzakains') dinozauri: dīvainā kārtā viņu tuvākie radinieki bija milzis, mežains, ziloņkājas sauropodi , kas pēc izskata un uzvedības atšķīrās no teropodiem, cik vien iespējams! Līdz šim nav nekādu pierādījumu par spalvu radiniekiem Brahiozaurs vai Apatosaurus , un šāds atklājums šķiet ārkārtīgi maz ticams. Iemesls ir saistīts ar teropodu un sauropodu dinozauru atšķirīgo metabolismu, no kuriem vairāk.

Kāda ir spalvu evolucionārā priekšrocība?

Ekstrapolējot no mūsdienu putnu piemēra, jūs varētu domāt, ka spalvu galvenais mērķis ir uzturēt lidojumu; spalvas aiztur nelielas gaisa kabatas un nodrošina būtisko “pacelšanu”, kas ļauj putnam pacelties gaisā. Tomēr pēc visām pazīmēm spalvu izmantošana lidojuma laikā ir stingri sekundāra, viena no tām iespējamām norisēm, ar kurām evolūcija ir tik slavena. Pirmkārt un galvenokārt, spalvu funkcija ir nodrošināt izolāciju, tāpat kā mājas alumīnija apšuvums vai poliuretāna putas, kas iepakotas tā spārēs.

Un kāpēc dzīvniekam būtu nepieciešama izolācija, jūs jautāsiet? Teropodu dinozauru (un mūsdienu putnu) gadījumā tas ir tāpēc, ka tiem piemīt endotermisks ( siltasiņu ) vielmaiņa. Kad radījumam ir jāģenerē savs siltums, tai ir nepieciešams veids, kā saglabāt šo siltumu pēc iespējas efektīvāk, un spalvu mētelis (vai kažoks) ir viens no risinājumiem, ko evolūcija vairākkārt ir atbalstījusi. Lai gan dažiem zīdītājiem (piemēram, cilvēkiem un ziloņiem) trūkst kažokādas, visiem putniem ir spalvas, un spalvu izolējošās spējas nav labāk demonstrētas kā nelidojošiem ūdensputniem, kas dzīvo aukstā klimatā, t.i., pingvīniem.

Protams, tas rada jautājumu, kāpēc alozauriem un citiem lielajiem teropodu dinozauriem trūka spalvu (vai kāpēc šīs spalvas bija tikai mazuļiem vai izšķīlušiem mazuļiem). Tas varētu būt saistīts ar klimatiskajiem apstākļiem reģionos, kur dzīvoja šie dinozauri, vai ar lielu teropodu vielmaiņas traucējumiem; mēs vēl nezinām atbildi. (Sauropodiem trūka spalvu tāpēc, ka tie gandrīz noteikti bija aukstasiņu, un tiem vajadzēja efektīvi absorbēt un izstarot siltumu, lai regulētu ķermeņa iekšējo temperatūru. Ja tie būtu pārklāti ar spalvām, tie būtu cepušies no iekšpuses ārā, piemēram, kartupeļi mikroviļņu krāsnī.)

Dinozauru spalvas iecienīja seksuālā atlase

Runājot par citādi noslēpumainajām iezīmēm dzīvnieku valstībā – sauropodu garie kakli, trīsstūrveida plāksnes stegozauri , un, iespējams, teropodu dinozauru spilgtās spalvas — nekad nevajadzētu neievērot seksuālās atlases spēku. Evolūcija ir bēdīgi slavena ar to, ka izceļ šķietami nejaušas anatomiskas iezīmes un liek tām pārspīlēt seksuālo: vērojiet milzīgos pērtiķu tēviņu degunus, kas ir tiešs rezultāts tam, ka šīs sugas mātītes dod priekšroku pāroties ar lielākajiem tēviņiem.

Kad teropodiem dinozauriem bija izveidojušās izolējošās spalvas, nekas neliedza seksuālajai atlasei pārņemt un virzīt procesu vēl tālāk. Pagaidām mēs ļoti maz zinām par dinozauru spalvu krāsu, taču ir skaidrs, ka dažām sugām bija spilgti zaļi, sarkani un apelsīni, iespējams, kādu laiku. seksuāli dimorfs mode (t.i., tēviņi bija spilgtāki krāsoti nekā mātītes vai otrādi). Dažiem citādi plikajiem teropodiem var būt spalvu pušķi neparastās vietās, piemēram, apakšdelmos vai gurnos, kas ir vēl viens līdzeklis, kas signalizē par seksuālo pieejamību, un daži agrīnie, slavenie dinoputni, piemēram, Arheopterikss, bija aprīkoti ar tumšām, spīdīgām spalvām.

Kas par lidojumu?

Visbeidzot, mēs nonākam pie uzvedības, kas lielākajai daļai cilvēku asociējas ar spalvām: lidojums. Joprojām daudz ko nezinām par teropodu dinozauru evolūciju par putniem; šis process varēja notikt vairākas reizes mezozoja laikmetā, un tikai pēdējais evolūcijas vilnis radīja šodien pazīstamos putnus. Tas ir gandrīz atvērts un aizvērts gadījums, ka mūsdienu putni ir attīstījušies no mazajiem, neparastajiem, spalvainajiem 'dino-putniem' Krīta laikmets periodā. Bet kā?

Ir divas galvenās teorijas. Iespējams, ka šo dinozauru spalvas nodrošināja papildu pacēlumu, dzenoties medījumam vai bēgot no lielākiem plēsējiem; dabiskā atlase deva priekšroku pieaugošam pacēlumam, un, visbeidzot, viens laimīgais dinozaurs sasniedza pacelšanos. Pretstatā šai “iezemētā” teorijai pastāv mazāk populārā “koka” teorija, kas paredz, ka mazie, kokos dzīvojošie dinozauri attīstīja aerodinamiskas spalvas, lecot no zara uz zaru. Jebkurā gadījumā svarīga mācība ir tāda, ka lidojums bija dinozauru spalvu neparedzēts blakusprodukts, nevis iepriekš noteikts mērķis!

Viens no jaunumiem debatēs par spalvu dinozauriem ir mazu, spalvu, augu ēdāju ornitopodu atklāšana, piemēram, Tianyulong un Kulindadroms. Tas varētu nozīmēt, ka ornitopodi , kā arī teropodiem, kuriem bija siltasiņu vielmaiņa? Vai ir vismaz iespējams, ka putni ir attīstījušies no ornitopodiem, kas ēd augus, nevis no gaļēdājiem plēsējiem? Mēs vēl nezinām, bet ceram, ka šī būs aktīva pētniecības joma vismaz nākamo desmit gadu laikā.