Книга: Динозавры. 150 000 000 лет господства на Земле

Загадка происхождения перьев

Загадка происхождения перьев

Перья считаются самыми сложными структурами, которые растут на коже у какого-либо животного. Изначально они появляются как трубчатые отростки, которые образуются внутри карманов в коже, называемых перьевыми сумками. Снаружи кожи перо расправляется и приобретает плоскую форму, образованную центральным ребром жесткости (стволом или стержнем) и плоским гибким опахалом, состоящим из двух отдельных пластин. Каждая из них состоит из тонких, волосоподобных бородок. От бородок отходят еще более мелкие бородочки, а от них, в свою очередь, – крючочки. Крючочки и бородочки сцеплены друг с другом и с соседями, благодаря чему опахало образует плотную плоскую поверхность. Надо сказать, что это описание относится к обычным перьям – у многих птиц перья не такие.

Самые древние сложные перья сохранились у позднеюрских китайских манирапторов анхиорниса и сяотингии, которых многие эксперты (хотя и не все) считают ранними птицами. Но, как мы видели, сложные перья не уникальны для птиц – они были и у других манирапторов, весьма отдаленно связанных с птицами, например у овирапторозавров. Так что перья старше птиц, и птицы унаследовали их от ранних манирапторов.

Как и почему появились перья – одна из величайших тайн в биологии позвоночных. Старая гипотеза заключалась в том, что перья – это модифицированные чешуйки, которые стали расщепляться и разветвляться, и разветвленные сегменты превратились в бородки. Но это противоречит тому, что перья и чешуйки состоят из разных материалов. Кроме того, летопись тероподовых окаменелостей показывает, что сначала появились нитевидные покровы, и перья эволюционировали из все более сложных и разветвленных версий этих покровов. А зачем тероподам были нужны нитевидные покровы? Возможно, сначала они функционировали как сенсорные органы наподобие вибрисс у млекопитающих, а может быть, они помогали владельцам сохранять тепло или были нужны для демонстраций.

Тот факт, что сложные перья – это результат непрерывной эволюции, в которую входят и нитевидные структуры, создает проблему: как называть эти структуры? Если покровы нептичьих теропод были предками сложных перьев, то эти покровы тоже нужно называть перьями. Некоторые эксперты считают именно так. Другие вместо этого используют термин «протоперья». Еще одно решение: использовать термин «перо» только для сложных перьев, а нитевидные перья называть покровами или структурами. В этой книге мы делаем именно так.

По нашему мнению, в течение истории целурозавров произошло вот что: их нитевидные покровы стали ветвиться, на этих ответвлениях затем появились собственные крошечные крючочки и бородочки, благодаря которым в конце концов появились плоские опахала. В пользу такого хода событий говорит и анатомия покровов теропод, если сопоставить их на семейном древе динозавров. Не совсем понятно, для чего произошло это усложнение. «Традиционная» версия возникновения перьев заключается в том, что они появились в контексте полета, то есть они появились у ранних птиц (или непосредственных предков птиц), потому что давали преимущество при прыжках и планировании. Как мы обсудим ниже, эта гипотеза не подтверждается нашими знаниями о разнообразии и биологии теропод.

Другая версия состоит в том, что нитевидные покровы и перья стали более сложными, потому что это оказалось выгодным для сохранения тепла. Не исключено. Это согласуется с гипотезой, что мелкие тероподы (включая ранних птиц) были эндотермными (см. главу 4), и дополнительно подкрепляется тем, что перья исключительно хорошо удерживают тепло. Наконец, некоторые эксперты полагают, что появление сложных перьев было обусловлено их ролью в половом отборе, о чем мы говорили в главе 4.

Поскольку перья играют роль и в защите, и в передвижении, и в терморегуляции, и в половом поведении, неудивительно, что экспертам еще предстоит определиться с конкретным ответом на вопрос, почему появились перья. Возможно, одного ответа и нет – может, эволюция перьев была обусловлена тем, что с каждым шагом они становились все полезнее сразу для всех этих функций.