Походження птахів
Палеонтологічних матеріалів, що стосуються походження птахів, є мало, тому уявлення про ранні етапи еволюції цього класу тварин існують, в основному, у вигляді гіпотез. Згідно найбільш поширених уявлень, птахи відокремились від архозаврів – багаточисельної та різноманітної групи діапсидних плазунів, які існували у мезозойську еру.
Безпосередніми предками птахів вважають найбільш давню групу архозаврів – псевдозухій, або текодонтів, від яких походять і інші групи архозаврів. Псевдозухії мали невеликі розміри і нагадували ящірок, вели наземний спосіб життя. У частини видів задні кінцівки були дещо
довшими, ніж передні, і при пересуванні ці тварини, очевидно, спиралися тільки на задні
кінцівки.
Існує ряд гіпотез про те, яким чином відбувалась еволюція псевдозухій у напрямку до
птахів.
Згідно однієї з гіпотез, деякі псевдозухії поступово переходили до життя на деревах і
політ розвинувся у них як стрибок-планування з використанням усіх чотирьох кінцівок.
Розростання рогових лусок з обох боків тіла і хвоста та заднього краю кінцівок дозволило
подовжити стрибки з гілки на гілку.
Згідно іншої гіпотези, здатність птахів до польоту пов’язують із походженням від
двоногих предків, що добре бігали та стрибали, які перейшли до польоту з землі. Подальша
спеціалізація та відбір привели до формування скелетно-м’язової структури, розвитку
оперених крил та відповідних перетворень у інших системах органів, що забезпечило
можливість спочатку плануючого, а потім активного польоту. Оперення тіла, можливо,
розвивалося спочатку як пристосування до термоізоляції, а пізніше забезпечило і обтікання
тіла. Воно сформувалося ще до появи здатності до польоту. У деяких псевдозухій на тілі
були подовжені луски з поздовжнім гребенем і дрібними поперечними ребрами. Можливо, з
них шляхом розділення і утворилося перо.
Якщо дотримуватися першої гіпотези, то реконструкцію шляхів виникнення польоту
у птахів легко уявити. Однак, у такому випадку причини виникнення такої своєрідної
дихальної системи і покрову залишаються без переконливого пояснення.
На основі другої гіпотези можна сказати, що побудова можливих шляхів виникнення
польоту виглядає інакше. Відомо, що вже серед архозаврів, які були широко поширені на 152
всій земній кулі від початку тріасового періоду, траплялися представники, що активно
заселяли відкриті простори. Про це свідчать залишки форм, що були пристосовані до бігу та
стрибків за допомогою лише задніх кінцівок. Така форма пересування могла бути найбільш
вигідною в умовах відкритого ландшафту. У будь-якому випадку, зв’язок птахів з двоногими
рептиліями, що ходили та стрибали по землі, не викликає сумніву.
Згідно третьої гіпотези, предки птахів були рептиліями, що жили на деревах, але були
здатні бігати. У них одночасно розвинулись пристосування до лазіння по деревах і відбулося
перетворення передніх кінцівок на крила.
Існує також уявлення, що об’єднує попередні гіпотези. Згідно цієї точки зору, давні
предки птахів були біпедальними рептиліями, що перейшли до лазячого способу життя, а
пізніше – до планеруючого польоту.
Крім цих уявлень, була висунена ще одна гіпотеза формування організації птахів.
Відомо, що перехід до біпедалізму (ходіння на задніх кінцівках) викликає редукцію передніх
кінцівок. Така редукція не могла призвести до виникнення крил – органа, що здатний
відірвати тіло тварини від землі в умовах рівнинного ландшафту. Однак у горах передні
кінцівки рептилій, що були частково редуковані під час переходу до біпедалізму, могли
спочатку використовуватись для балансування під час бігу зі схилів гір. Подібне
балансування під час бігу застосовує велика кількість сучасних птахів, зокрема, страуси,
дрохви, журавлі, улари. Останні часто використовують балансування під час бігу догори
крутими схилами. Пізніше таке балансування могло бути використаним під час планування
зверху вниз, що у подальшому могло призвести до виникнення польоту, завдяки маховим
рухам передніх кінцівок. Такий вид польоту вимагав збільшення швидкості метаболізму,
посилення газообміну і, відповідно, подальшого прогресивного розвитку органів дихання і
кровообігу. Біг схилами при балансуванні передніми кінцівками приводив до редукції
хвоста, який, за такого руху, був зайвою противагою. Задні ж кінцівки, з розвитком здатності
до польоту, на цьому етапі не зазнавали редукції.
З метою захисту від підвищеної сонячної радіації і знижених температур у горах для
бігаючих та планеруючих біпедальних рептилій стає необхідним легкий та ефективний
покрив. Поява такого покриву стає можливою завдяки дії на органи формування рогових
лусок підвищеного ультрафіолетового опромінення, яке є сильним мутагеном. Ефект
мутагенної дії в умовах високогір’я міг бути посиленим завдяки сумарній дії підвищених доз
ультрафіолетового і фонового гама-опромінення.
Можна припустити, що своєрідні абіотичні фактори високогір’я – низький
парціальний тиск кисню і підвищена сонячна радіація – сприяли виникненню своєрідних
органів дихання та покрову.
Доведено, що серед хребетних тварин лише птахи володіють високою толерантністю
до дії факторів великих висот: зниженого парціального тиску кисню, гіпобарії,
гіперінсоляції, гіперрадіації. Птахи можуть досягати висоти більшої ніж 11 тис. м над рівнем
моря.
Вважають, що відокремлення птахів від рептилій відбулося вже в кінці тріасового –
на початку юрського періоду (190-170 млн. років тому). У відкладах юрського періоду (вік –
близько 150 млн. років) були знайдені відбитки пір’я і п’ять різного ступеня збереження
відбитків скелету й оперення найбільш давнього з відомих нам птахів – археоптерикса
(Archaeopteryx lithographica). За розмірами археоптерикс приблизно відповідає сороці. Його
відносять до окремого підкласу ящірохвостих птахів – Archaeornithes, оскільки, на відміну
від сучасних птахів, він мав довгий, утворений приблизно з 20 хребців, хвіст. До бічних
поверхонь кожного хребця були прикріплені парні пера. Добре розвинене оперення крил,
оперене і все тіло. Плече подібне до пташиного, три добре розвинені вільні пальці
закінчуються гострими кігтями. Ключиці зрощені у вилочку, лопатка шаблеподібна. Задня
кінцівка пташиного типу, але з примітивними рисами – розвинена мала гомілкова кістка, не закінчене утворення цівки. Як і в багатьох плазунів, у археоптерикса були черевні ребра.
Череп рептильного типу, але з деякою подобою дзьоба, і складається із збільшених кісток,
має очниці. На верхній ы нижній щелепах у альвеолах сидять зуби. Очевидно, археоптерикси
були здатні лише перепурхувати з гілки на гілку або плануючим польотом перелітати від
дерева до дерева. При переміщеннях у кронах дерев вони, очевидно, використовували добре розвинені рухливі пальці крил. Незважаючи на велику кількість рис, що роблять їх подібними на рептилій, археоптерикси, без сумніву, птахи. Археоптерикса вважають
примітивною, але спеціалізованою бічною гілкою давніх птахів. Предками сучасних птахів,
очевидно, були ще більш примітивні ящірохвості птахи.
З точки зору теорії гірського походження птахів, археоптерикса можна вважати
мешканцем гірських лісів незначних абсолютних висот. Якщо він мав повітряні мішки, то,
імовірно, у нерозвиненому стані. Допускають, що ця гілка відокремилась після виникнення у
рептилій на значних висотах гір примітивного пір’яного покрову, що можливо відбувалося
паралельно з розвитком специфічної дихальної системи. У подальшому ці тварини заселили
ліси нижніх поясів гір.
Сучасні і всі інші відомі на теперішній час птахи відносяться до підкласу справжніх,
або віялохвостих, птахів Neornites: у них хвостовий відділ хребта різко вкорочений, а останні
хвостові хребці зливаються в одну кісточку – пігостиль, до якого віялом кріпляться пера.
Формується типовий пташиний скелет крила, на грудині формується кіль, завершується
утворення цівки, зникають черевні ребра тощо. Примітивних віялохвостих птахів юрського
періоду поки не виявлено, хоча не викликає сумніву, що у цей період вони вже існували.
Найбільш давні рештки віялохвостих птахів виявлені у відкладеннях крейдового періоду (вік
приблизно 80―90 млн. років). Їх відносять до двох надрядів. Гесперорніси – Hesperornis sp.
були великими, довжиною до метра, плаваючими та пірнаючими птахами, що нагадували
гагар. Вони втратили здатність до польоту: передні кінцівки і пояс сильно редуковані,
грудина без кіля. Іхтіорніси – Ichthyornis sp. та інші були за розміром подібні до голуба.
Скелет крила в них типово пташиний, на грудині добре розвинений кіль. Ці птахи, без
сумніву, були здатні літати. Від сучасних птахів ці птахи крейдового періоду відрізнялися
наявністю дрібних зубів на верхній та нижній щелепах і дуже малим об’ємом мозкової
порожнини. Імовірно, це – бічні спеціалізовані гілки примітивних віялохвостих птахів. У
кінці крейдового – третинному періодах кайнозойської ери, приблизно 70-40 млн. років тому,
відбувається інтенсивна адаптивна радіація віялохвостих птахів і виникає більшість сучасних
рядів. На жаль, палеонтологічні рештки цього часу мало чисельні і не дають уявлення про
характер і темпи еволюції птахів. Різке збільшення числа видів птахів і формування сучасних
рядів співпадає за часом з інтенсивною еволюцією покритонасінних рослин і комах:
зростання потенційних харчових ресурсів сприяло утворенню нових харчових зв’язків і цим
забезпечувало інтенсивне видоутворення птахів. 62. Зовнішня будова птахів.
№пп Ознаки будови птахів Особливості будови птаха, риси пристосованості до польоту.
1 Форма тіла Обтічна
2 Покрив Піряний
3 Основні відділи тіла
Голова Невелика
Шия Рухома
Передні кінцівки Крила
Задні кінцівки Ноги з неопереною частиною – цівкою, чотири пальці з кігтями
Органи розміщені на голові Очі з рухливими повіками, ніздрі, слухові отвори
Органи розміщені на тулубі Крила
