Kāpēc dinozauriem bija spalvas?

Jautājums, kāpēc dažiem dinozauriem bija spalvas, principā neatšķiras no jautājuma, kāpēc zivīm ir svari vai kāpēc suņiem ir kažokādas. Kāpēc jebkura dzīvnieka plikai epidermai vajadzētu būt jebkāda veida pārsegumam (vai, ja tas ir cilvēkiem, tā praktiski nav jāsedz)? Lai atbildētu uz šo jautājumu, mums ir jāpievēršas dziļākam pieņēmumam: kādas bija evolūcijas priekšrocības spalvas piešķir dinozauriem, ko nevar izdarīt ar kažokādām vai sariem vai vienkāršu rāpuļu svari?

Pirms sākt, tomēr ir svarīgi atzīt, ka ne visi dinozauriem bija spalvas. Lielākā daļa spalvu dinozauri bija theropods, plaša kategorija, kurā ietilpst izvarotāji, tirānozauri, ornitomimīdi un "dino-putni", kā arī agrākie dinozauri, piemēram, Eoraptors un Herrerasaurus. Turklāt ne visi theropods bija spalvu: tas ir diezgan pārliecināts, ka vēlu Jurassic Allosaurus bija zvīņaina āda, tāpat kā citi lielie teropodi Spinozaurs un Tyrannosaurus Rex (lai gan arvien lielāks skaits paleontologu uzskata, ka šo dinozauru inkubatori un mazuļi varētu būt pievilcīgi).

Theropods nebija vienīgie locekļi saurischian ("ķirzaka-hipped") dinozauri: dīvainā kārtā viņu tuvākie radinieki bija milzu, klibojoši, ziloņkājaini sauropodi, kas pēc izskata un izturēšanās bija tikpat atšķirīgi kā theropods, cik vien iespējams. Līdz šim nav nekādu pierādījumu par putnu spalvu radiniekiem Brachiosaurus vai Apatosaurus, un šāds atklājums šķiet ārkārtīgi maz ticams. Iemesls ir saistīts ar atšķirīgajiem theropod un sauropod dinozauru metabolismiem, no kuriem vairāk ir zemāk.

Ekstrapolējot mūsdienu putnu piemēru, jūs varētu domāt, ka spalvu galvenais mērķis ir uzturēt lidojumu; spalvas notver nelielas gaisa kabatas un nodrošina izšķirošo “pacelšanu”, kas putnam ļauj gaisā planēt. Tomēr pēc visām norādēm spalvu izmantošana lidojumā ir stingri sekundāra - viena no tām iespējamām izmaiņām, par kuru evolūcija ir tik slavena. Pirmkārt un galvenokārt, spalvu funkcija ir nodrošināt izolāciju, tāpat kā mājas alumīnija apšuvums vai spāres iesaiņotās poliuretāna putas.

Un kāpēc dzīvniekam nepieciešama izolācija, jūs jautājat? Teropodu dinozauru (un mūsdienu putnu) gadījumā tas notiek tāpēc, ka tam piemīt endotermisks (siltasiņu) vielmaiņa. Kad radībai ir jāražo savs siltums, tai vajadzīgs veids, kā šo siltumu saglabāt tikpat efektīvi iespējams, un spalvu (vai kažokādu) apvalks ir viens no risinājumiem, kuriem vairākkārt ir devis priekšroku evolūcija. Kaut arī dažiem zīdītājiem (piemēram, cilvēkiem un ziloņiem) trūkst kažokādu, visiem putniem ir spalvas - un izolācijas spalvu drošsirdība nav labāk pierādīta nekā bezlidojumos ūdensputnos, kas apdzīvo aukstu klimatu, t.i. pingvīni.

Protams, tas rada jautājumu, kāpēc Allosaurus un citiem lielajiem theropod dinozauriem trūka spalvu (vai kāpēc šīs spalvas bija tikai mazuļiem vai inkubatoriem). Tam, iespējams, ir kaut kas sakars ar klimatiskajiem apstākļiem reģionos, kur dzīvoja šie dinozauri, vai ar lielu dīvaino metabolismu; mēs vēl nezinām atbildi. (Tā kā sauropodiem nebija spalvu, tas bija tāpēc, ka gandrīz noteikti tie bija aukstasinīgi un bija nepieciešami, lai efektīvi absorbētu un izstarotu siltumu, lai regulētu ķermeņa iekšējo temperatūru. Ja viņi būtu pārklāti ar spalvām, viņi būtu cepuši sevi no iekšpuses, piemēram, ar mikroviļņu kartupeļiem.)

Runājot par citādi noslēpumainajām īpašībām dzīvnieku valstībā - sauropodus garajiem kakliem, trīsstūrveida plāksnēm stegosaurs, un, iespējams, arī teropodu dinozauru spožās spalvas - nekad nevajadzētu mazināt seksuālās atlases spēku. Evolūcija ir bēdīgi slavena ar šķietami nejaušu anatomisku pazīmju izvēli un seksuālu pārslodzi: lieciniece milzīgas pērtiķu tēviņu pēdas, tiešs rezultāts tam, ka sugu mātītes dod priekšroku pārošanai ar lielākajiem tēviņi.

Pēc tam, kad teropodu dinozauros bija izveidojušās izolējošās spalvas, nekas neliedza seksuālajai atlasei pārņemt un vadīt procesu vēl vairāk. Pagaidām mēs ļoti maz zinām par dinozauru spalvu krāsu, taču noteikti jāsecina, ka dažas sugas, iespējams, atradās spilgtā zaļumā, sarkanā krāsā un apelsīnā. seksuāli dimorfiski mode (t.i., tēviņi bija spilgtākā krāsā nekā mātītes vai otrādi). Dažiem citādi plikiem teropodiem nepāra vietās, piemēram, apakšdelmos vai gurnos, var būt sportiski spalvu saišķi, citos seksuālās pieejamības signalizācijas līdzekļi, un daži agri, slaveni dinoputni, piemēram, Archeopteryx, bija aprīkoti ar tumšiem, spīdīgiem spalvas.

Visbeidzot, mēs nonākam pie izturēšanās, kas lielākajai daļai cilvēku asociējas ar spalvām: lidojums. Joprojām ir daudz, ko mēs nezinām par theropod dinozauri putnos; šis process, iespējams, ir noticis vairākas reizes mezozoja laikā, un tikai ar pēdējo evolūcijas vilni izveidojās mūsdienās pazīstamie putni. Tas ir gandrīz atvērts un slēgts gadījums, kad mūsdienu putni attīstījās no maziem, izveicīgiem, spalvotiem "dino-putni"vēlu Krītains periods. Bet kā?

Ir divas galvenās teorijas. Varētu būt, ka šīs dinozauru spalvas nodrošināja papildu pacelšanu, palaižot laupījumu vai bēgot no lielākiem plēsējiem; dabiskā atlase deva priekšroku pieaugošam celšanas apjomam, un, visbeidzot, viens laimīgais dinozaurs panāca pacelšanos. Pretstatā šai "no zemes uz augšu" teorijai ir mazāk populārā "arborētiskā" teorija, kas apgalvo, ka mazie, koku dzīvojošie dinozauri attīstījās aerodinamiskās spalvas, vienlaikus lecot no zariem uz zariem. Jebkurā gadījumā svarīga mācība ir tā, ka lidojums bija dinozauru spalvu neparedzēts blakusprodukts, nevis iepriekš noteikts mērķis!

Viens no jauninājumiem diskusijās par spalvotajiem dinozauriem ir tādu mazu, spalvu, augus ēdošu ornitopodu kā Tianyulong un Kulindadromeus. Varbūt tas to nozīmē ornitopodi, kā arī theropodiem piemita siltasiņu metabolisms? Vai ir vismaz iespējams, ka putni ir attīstījušies no augu ēšanas ornitopodiem, nevis gaļas ēšanas pļāpējiem? Mēs vēl nezinām, bet rēķināmies, ka tā būs aktīva pētniecības joma vismaz nākamo desmit gadu laikā.