Археоптерикс: происхождение птиц от пресмыкающихся

У археоптерикса тело и хвост рептилии, но крыльями и оперением он больше напоминает птицу. С находкой археоптерикса в руках палеонтологов появилось самое убедительное доказательство происхождения птиц от пресмыкающихся. Известно всего десять скелетов и отдельный отпечаток одного пера этих доисторических птиц размером с голубя. И все же палеонтологи сумели извлечь массу полезной информации из этих ископаемых останков. С тех пор как более ста лет назад появилось сообщение о первой находке археоптерикса, он стал предметом горячей полемики между сторонниками и противниками учения Чарлза Дарвина. Несмотря ни на что, даже вопреки обвинению в подделке этих находок, археоптерикс выдержал испытание. И хорошо послужил делу защиты эволюционной теории от всех нападок.

В 1985 г. английский астроном Фред Хойл заявил, что экземпляр археоптерикса, хранящийся в Британском музее естественной истории, является фальшивкой. Он утверждает, что этот экземпляр изготовлен неким мошенником, который сначала нанес на ископаемый скелет небольшого динозавра Compsognathus из группы теропод тонкий слой связующего материала, перемешанного с измельченной в порошок горной породой. А потом сделал на нем отпечатки перьев. Кроме того, Хойл и его коллеги высказали мнение, что и другие экземпляры археоптерикса либо тоже являются поддельными, либо за отпечатки перьев в них ошибочно принимается что-то другое. В результате в Англии археоптерикса вскоре стали считать «пильтдаунской курицей».

Археоптерикс: резонанс

Широкий резонанс, который получило это заявление, заставил Британский музей в 1987 г. принять решение о проведении специальной выставки в связи с научной экспертизой имеющегося в его коллекции образца. Сделанный анализ показал, что материал, хранящий отпечатки перьев, ничем не отличается по составу и строению от окружающей породы. Несмотря на вполне современный вид перьев археоптерикса, отпечатки не несут никаких следов подделки. Более того, обрамляющие скелет куски породы очень плотно прилегают друг к другу. Это было бы невозможно при скреплении их цементом.

По иронии судьбы признаки, которые Хойл считал самым убедительным доказательством подделки, а именно комбинация перьев современного вида и костей, напоминающих кости Compsognathus, — как раз и служат наиболее важным доводом, позволяющим палеонтологам понять, каким образом возникли птицы и как у них развилась способность к полету. Сочетание у археоптерикса анатомических особенностей животных, относящихся к двум разным классам, превращает эту самую древнюю из известных птиц в хрестоматийный пример переходной формы между пресмыкающимися и современными птицами.

Археоптерикс был открыт как будто по заказу дарвинистов. В 1861 г., всего через два года после выхода книги Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора», в известняковых каменоломнях Зольнхофена в Баварии был найден окаменевший скелет с отпечатками перьев. Находка попала в руки Карла Хаберлайна из Паппенгейма, который позднее продал ее Британскому музею.

Этот образец, известный под названием Лондонского экземпляра, был уже не первым свидетельством существования птиц в верхнеюрском периоде, т. е. 150 млн лет назад. За год до находки Лондонского экземпляра в той же каменоломне близ Зольнхофена подобрали камень с отпечатком пера. До этого самые ранние ископаемые останки птиц относили к третичному периоду и датировали их почти сотней миллионов лет позднее образцов из зольнхофенских известняков.

Археоптерикс: Герман фон Мейер

В 1861 г. палеонтолог Герман фон Мейер, работавший в Объединенном музее естественной истории и Научно-исследовательском институте Зенкенберга во Франкфурте, подтвердил, что найденный отпечаток пера действительно является ископаемым остатком и очень напоминает перо современной птицы. В том же сообщении он упоминает Лондонский экземпляр.

«Внутри литографского камня был найден почти полностью сохранившийся скелет животного, покрытого перьями. Считается, что оно по многим признакам отличается от современных птиц. Я публикую результаты изучения одного пера и его точное изображение. Полагаю, что самым подходящим названием для вновь найденного животного было бы Archaeopteryx lithographica ».

Так в научный обиход было введено название птицы из Зольнхофена: Archaeopteryx lithographica. В дословном переводе слово археоптерикс означает «древнее крыло». Определение lithographica напоминает о том, что зольнхофенский известняк XIX в. называли литографским камнем. Правда, камень, добывавшийся в каменоломнях Зольнхофена, был чересчур твердым, плотным и мелкозернистым и потому не очень годился для применения в печатном деле. Но именно эти его свойства способствовали сохранению такого неправдоподобно чистого и четкого отпечатка перьев археоптерикса.

Исключительная сохранность останков археоптерикса объясняется также геологическими условиями формирования зольнхофенских известняков. В конце юрского периода территория южной части нынешнего горного массива Франконский Альб представляла собой тропическую лагуну, расчлененную на отдельные водоемы подводными рифами. К северу от лагуны лежала суша, которая сейчас занята центральной частью Германии. К югу от нее находилось древнее море Тетис.

Этот район был отнюдь не похож на рай южных морей. Вода в лагуне была слишком соленой и почти не содержала кислорода. А потому не очень-то привлекала существовавшие в то время живые организмы. Случавшиеся время от времени шторма вызывали наводнения. Вода затопляла рифы, ограничивавшие лагуну с юга, и приносила в водоемы множество животных и растений. Они быстро погибали в воде лагуны. Погружались на дно и покрывались слоем ила, содержавшего большое количество извести.

Археоптерикс: лагуна

Лагуна служила также местом погребения животных и растений с лежавших к северу от нее участков суши. Эта земля давала приют самым разнообразным формам жизни: хвойным растениям, папоротникам, деревьям гинкго, насекомым, динозаврам и археоптериксу. Тропические бури уносили летающих животных в море, и они могли попадать в лагуну. Сюда же реки сносили растения и трупы животных. А коль скоро в соленой воде лагуны практически отсутствовали падалеядные и микроорганизмы, почти неповрежденные погибшие животные и растения захоранивались в известковых донных отложениях.

В настоящее время известно десять скелетов археоптерикса. Все они найдены в Зольнхофенских известняках, формировавшихся в верхнеюрскую эпоху. Эти находки представляют собой самые старые из известных ископаемых останков птиц. Правда, Санкар Чаттерджи из Техасского технологического университета в Лаббоке обнаружил в более древних триасовых отложениях в Техасе части ископаемых скелетов. Их он считает останками птицы, названной им Protoavis. Однако эти остатки представляют собой по сути дела разрозненные фрагменты. Их принадлежность птицам нуждается в доказательствах. Находки же из Зольнхофена по-прежнему сохраняют значение для понимания поведения и строения археоптерикса. А также происхождения птиц в целом.

Лондонский экземпляр — это практически полный скелет археоптерикса. Хуже всего сохранился череп, представленный отдельными фрагментами. Среди которых — кости, окружавшие мозг, и части челюстных костей, несущие зубы. Помимо явных признаков оперения на крыльях и хвосте остатки археоптерикса несут и другие характерные для птиц черты. Имеется, например, вилочка (или дужка), появившаяся в результате срастания ключиц. Всею несколько лет назад считалось, что вилочка имеется только у птиц. Однако совсем недавно она была обнаружена и у некоторых динозавров, живших в меловом периоде.

Археоптерикс: Берлинский экземпляр

Следующий экземпляр был найден осенью 1876 г. в каменоломне близ Эйхштетта и некоторое время спустя продан Эрнсту Хаберлейну. Сыну того самого человека, который привлек внимание палеонтологов к первой находке. Сначала Э. Хаберлейн считал, что скелет принадлежит летающей рептилии. И только удалив верхний слой породы с образца, он обнаружил хорошо сохранившиеся отпечатки перьев. Это заставило его изменить первоначальное мнение. В конце концов экземпляр был приобретен Музеем естественной истории Университета Гумбольдта в Берлине, где и находится с 1881 г.

Этот экземпляр известен под названием Берлинского и сохранился гораздо лучше Лондонского. Почти нераспавшийся скелет выглядит очень естественно. Это говорит о том, что во время захоронения на дне Зольнхофенской лагуны животное совсем не подверглось действию разложения. Его череп и зубы были почти такими же, как у пресмыкающихся. Шея изогнута далеко назад, оттянутая связками после расслабления мускулатуры. Это характерно для мертвых птиц. Хотя в таком же положении находили ископаемых летающих ящеров и некоторых мелких динозавров с длинной шеей. Например Compsognathus.

У Берлинского экземпляра хорошо сохранились отпечатки маховых перьев. Три «пальца» крыла (анатомы обычно объединяют их в кисть) были подвижными и несли острые, сильно изогнутые когти. Пальцы современных птиц короче, частично срослись и не имеют таких когтей.

Археоптерикс: оперение

По обеим сторонам длинного, как у ящерицы, хвоста Берлинского экземпляра имеется оперение. Иными словами, хвост несет два ряда перьев, которые симметрично расположены в горизонтальной плоскости. Отпечатки перьев передают мельчайшие детали. Они дают полное представление об их строении. Вплоть до хорошо различимых сцепленных между собой бородок.

Прошло больше ста лет после находки Берлинского экземпляра, прежде чем был обнаружен следующий образец. В 1956 г. в каменоломне, недалеко от места находки Лондонского экземпляра, были найдены остатки еще одного крылатого существа. После их изучения палеонтолог Флорнан Геллер из Университета Эрлангена пришел к выводу, что они принадлежат такому же животному, что и Лондонский экземпляр, т. е. Archaeopteryx lithographica. Этот образец хранится у частного лица. Но до 1974 г. экспонировался в Музее Максберга. Неподалеку от Зольнхофена. Отсюда его название — Максбергский экземпляр.

Животное, сохранившееся в виде Максбергского экземпляра, после гибели, по-видимому, долго плавало в воде. Поскольку у него отсутствуют голова и хвост. Они, должно быть, отделились от тела до погружения в донные отложения. Ноги и крылья также смешены от естественного положения. Но, судя по ориентации перьев, удерживались благодаря сухожилиям.

Запасники Музея Тей-лера

Еще один экземпляр археоптерикса появился на свет после того, как больше ста лет пролежал неопознанным в запасниках Музея Тей-лера в голландском городе Харлеме. Его «добыли» в каменоломне в 1855 г., то есть раньше Лондонского экземпляра. Но в 1857 г. было ошибочно решено, что этот ископаемый скелет принадлежит птеродактилю. И только в 1970 г. Джон Остром из Йельского университета определил его как скелет археоптерикса. Экземпляр сохранился очень плохо: остались лишь фрагменты костей левого крыла, таза и задних конечностей. Тем не менее, очень хорошо видны когти на крыльях и ногах.

Классификация другого экземпляра вначале тоже была ошибочной. Он был найден в районе Эйхштетта в 1951 г. За пять лет до находки Максбергского экземпляра. Размеры этого скелета меньше, чем у всех остальных, зато он сохранился почти полностью. Сначала его принимали за остатки мелкой рептилии вроде Compsognathus, которая достигла размеров курицы. Только в 1970 г. Франц Майр из Университета Эйхштетта, исследовав окаменелость в косых лучах света, обнаружил слабые отпечатки оперения крыла и хвоста. Это позволило определить находку как останки археоптерикса.

У Эйхштеттского экземпляра гораздо лучше, чем у всех остальных, сохранился череп. Снимки черепа, полученные совсем недавно с помощью компьютерной томографии, очень хорошо показывают, что сочленение квадратной кости с черепом у археоптерикса было почти таким же, как у современных птиц. У Эйхштеттского экземпляра, точно так же как у Берлинского, шея изогнута далеко назад. Учитывая хорошую сохранность скелетов и их положение, можно предполагать, что гибель обеих птиц произошла при сходных обстоятельствах.

Археоптерикс из Эйхштетта

Совершенно очевидно, что археоптерикс из Эйхштетта умер не от старости. Его скелет — небольшого размера и скорее всего, принадлежит молодой особи. Кости плюсны в нижних конечностях не имеют никаких признаков сращения, которые хорошо заметны, например, у более крупного Максбергского экземпляра. Кроме того, в хорошо сохранившемся скелете отсутствует вилочка. Очень правдоподобным кажется предположение, что ко времени гибели археоптерикса вилочка еще состояла из хрящевой ткани и не успела окостенеть. А потому и не сохранилась в ископаемом состоянии.

Другой отличительной особенностью мелкого археоптерикса из Эйхштетта являются длинные ноги. Это говорит о более быстром развитии задних конечностей по сравнению с крыльями и некоторыми другими частями тела. Возможно, молодые животные гораздо чаше ходили, чем летали. А способность к полету развивалась в более позднем возрасте.

Еще один экземпляр археоптерикса был обнаружен в 1987 г. После того как Гюнтер Виоль, куратор Юрского музея в Эйхштетте, отыскал доисторическую птицу в коллекции окаменелостей, принадлежавшей бывшему мэру Зольнхофена Фридриху Мюллеру. У этого экземпляра нет отпечатков перьев, а большая часть черепа утрачена. Из-за длинных, сильных ног и длинного хвоста скелет долгое время ошибочно считали принадлежащим Compsognothus. Теперь этот экземпляр является собственностью поселка Зольнхофен и выставлен в Музее бургомистра Мюллера.

Зольнхофенский экземпляр

Все сохранившиеся части тела Зольнхофенского экземпляра остались на своих местах, их естественное сочленение не нарушено. При боковом освещении образца под острым углом на левом крыле можно видеть слабые отпечатки изогнутых стержней самых крупных перьев. Такие же отпечатки расположены вдоль кромки крыла. Следы оперения правого крыла и хвоста отсутствуют, что можно объяснить положением скелета. По-видимому, при погружении в лагуну Зольнхофена труп лег на дно левой стороной и левое крыло глубоко погрузилось в толстый слой ила. Это и обеспечило его хорошую сохранность. Перья других частей тела, остававшихся на поверхности донного грунта, могли быть унесены течением.

Самой поразительной чертой Зольнхофенского экземпляра является его размер. Длина крыльев на 10% больше, чем у Лондонского экземпляра — самого крупного из ранее известных. И на 50% больше, чем у мелкого экземпляра из Эйхштетта. Этот археоптерикс был ничуть не меньше курицы.

Прежде чем задаваться вопросом о значении находки этих шести экземпляров (и отдельного отпечатка пера), следует убедиться в том, что все они действительного представляют остатки животных одного и того же вида. Их классификация всегда служила почвой для самых противоречивых суждений. На протяжении многих лет разным экземплярам давали самые разнообразные названия. Предпринимались бесчисленные попытки отнести животных к разным биологическим видам и даже родам.

Биологическое определение вида

С точки зрения палеонтолога биологическое определение вида как совокупности реально или потенциально скрещивающихся популяций не имеет большого смысла. Поскольку этот критерий непригоден для характеристики давно вымерших животных. При определении видовой принадлежности того или иного экземпляра палеонтолог чаще всего не имеет иных данных, кроме морфологии скелета. Располагая столь неполной информацией, он должен очень четко различать признаки, свойственные данному виду. И индивидуальные особенности строения, обусловленные полом, возрастом и другими свойствами животного. Поэтому видовая принадлежность, установленная на основании палеонтологического анализа, не всегда совпадает с результатами определения ее по биологическим признакам.

Трудность классификации археоптерикса отчасти объясняется невозможностью судить по имеющимся костным остаткам о характере их роста. Он мог происходить либо как у рептилий, либо как у птиц. Рост пресмыкающихся продолжается в течение всей жизни, хотя и замедляется с возрастом. Птицы, напротив, очень быстро достигают размеров взрослой особи. Центры роста у пресмыкающихся находятся в диафизах трубчатых костей. Тогда как у молодых птиц они расположены в утолщенных хрящевых окончаниях костей — эпифизах. На заключительной стадии роста птицы хрящевая ткань эпифизов подвергается окостенению. И на ее месте остаются постепенно рассасывающиеся шрамы.

Ни у одного из имеющихся экземпляров археоптерикса такие шрамы на трубчатых костях не обнаружены. Если рост этих животных происходил так же, как у птиц, то сохранившиеся остатки действительно следовало бы считать принадлежащими разным видам животных. Если же археоптериксы росли, как рептилии (что весьма вероятно, учитывая преобладание в их скелете признаков, свойственных пресмыкающимся), то эти остатки, несомненно, принадлежат одному виду. Хотя представляющие его особи отличались полом и возрастом. Новейшие исследования Мэрилин Хоук и Ричарда Штраусса из Университета шт. Аризона, и Жака Готье подтверждают, что все экземпляры археоптерикса относятся к одному и тому же виду, но представляют особей разного возраста.

Недостаток знаний

Мы еще очень мало знаем об археоптериксе. Неизвестно, например, когда жили найденные особи: возможно, время их существования разделено сотнями или тысячами лет. Нельзя также ответить на вопрос, какого пола они были. Поэтому все ископаемые остатки разумнее отнести к одному виду: Archaeopteryx lithographica.

Внешне археоптерикс очень напоминал птицу. Поэтому совершенно естественно возникает вопрос, могли ли летать эти животные. Вспомним, что ни у одного из найденных экземпляров нет грудной кости или грудины. Даже если речь идет о самой крупной, очевидно взрослой, особи из Зольнхофена. Не подлежит сомнению, что у археоптерикса совсем не развивалась костная или окостеневавшая грудина. Без нее современные птицы просто не смогли бы летать.

Грудина птиц представляет собой широкую, выступающую в виде свода кость и у многих видов достигает области таза, образуя нечто вроде чаши. Она вмещает и защищает внутренние органы во время полета. В средней части грудины имеется гребень, к которому прикреплены грудные мышцы. Ни одно из живых существ не может сравниться с птицами по соотношению величины грудных мышц и остального тела. Именно эти огромные мышцы обеспечивают работу крыльев летящей птицы.

Грудные мускулы

Мы не располагаем свидетельствами того, что грудные мускулы археоптерикса были развиты в такой же степени, как у птиц. Вместо грудины у этих животных, так же как у их ящероподобных предков, имелись брюшные ребра. Это тонкие, похожие на рыбьи кости, охватывающие брюшную полость и не скрепленные с основным скелетом. Они имеются также у современных ящериц и крокодилов и, по-видимому, довольно часто встречались у примитивных рептилий и амфибий. Возможно, и у археоптерикса брюшные ребра служили для защиты брюшной полости и поддерживали внутренние органы. Конечно же, к ним не могли крепиться грудные мышцы.

При всем том у археоптерикса, как и у птиц, имелась вилочка. Поскольку у птиц к ней прикрепляются некоторые грудные мышцы, логично предположить, что и у археоптерикса на дужке находился небольшой участок, служивший для той же цели. Тем не менее, летные качества этих животных были более чем скромными.

Существуют и другие свидетельства ограниченной способности к полету у доисторических птиц. У современных пернатых легкие связаны с воздушными мешками в других частях тела. Даже в костях, благодаря, в частности, небольшим отверстиям на верхних концах плечевых костей. Эти заполненные воздухом полости улучшают дыхание птиц и позволяют им удовлетворять острую потребность в кислороде, возникающую во время полета. В костях археоптерикса нет отверстий для воздушных мешков. Сомнительно, чтобы его легкие были устроены так же, как у птиц.

Кисть

В отличие от птиц кисть археоптерикса состояла из несросшихся костей и, следовательно, не могла служить опорным элементом крыла. Пальцы могли двигаться независимо друг от друга и оканчивались крепкими, заостренными когтями. Самые большие перья кисти отходили от среднего пальца. А менее крупные перья крепились к локтевой кости — основному элементу предплечья. Локтевые кости археоптерикса гладкие в отличие от тех же костей птиц, покрытых маленькими бугорками, к которым с помощью связок прочно прикреплены перья. Таким образом, крупные перья археоптерикса, по-видимому, не были связаны с костями.

Слабое развитие грудной мускулатуры, характерное для пресмыкающихся строение легких, отсутствие прочного крепления маховых перьев — все это говорит о том, что способность археоптерикса к полету была развита довольно слабо.

И все же эти животные могли летать! Иначе у них не было бы такого мощного оперения. Никакие другие позвоночные животные, кроме птиц, не имеют настоящих перьев. И именно перья сыграли решающую роль в развитии способности к полету.

Оперение из чешуи

По современным представлениям оперение возникло из чешуи пресмыкающихся. Защищали ли перья или подобные им образования теплокровных динозавров от холода? Или они защищали холоднокровных рептилий от жары и солнечных лучей? Может быть, оперенные конечности использовались для привлечения половых партнеров или в борьбе с соперниками в брачный период? Или служили «сачком» для добычи насекомых? Эти и другие предположения высказывались неоднократно, но так и остались без ответа.

Ясно только одно: археоптерикс — очень большой шаг вперед в эволюции полета. Его перья имеют типичную для птиц асимметричную аэродинамическую форму. Такая аналогия лишний раз подтверждает, что перья служили для полета. А их довольно сложное строение заставляет думать, что гипотетический предок археоптерикса тоже имел перья. Хотя они, может быть, еще не были приспособлены для столь сложных действий.

Археоптерикс не летал на большие расстояния. Но, по-видимому, был способен к тяжелому перелету с места на место с резкими взмахами крыльев. И, кроме того, хорошо бегал. Строение таза и нижних конечностей этой доисторической птицы свидетельствует о том, что она совершенно свободно передвигалась по земле. Ее трехлучевой таз очень напоминает аналогичное образование ящеротазовых динозавров, особенно двуногих теропод типа Compsognathus. Следует поэтому думать, что мышцы таза и ног археоптерикса тоже были похожи на мышцы ящеротазовых динозавров.

Археоптерикс, должно быть, также хорошо стоял на задних ногах, как Compsognathus и другие тероподы. Однако его осанка была иной, нежели у современных птиц, тело которых, как качели, подвешено к тазу при почти горизонтальном положении бедренных костей. Как и у Compsognathus, тело археоптерикса не заваливалось вперед. Потому что уравновешивалось тяжестью хвоста. Почти такого же длинного, как тело.

Хвост

Хвост свободно изгибался вблизи основания. Но ближе к концу в значительной мере утрачивал гибкость из-за костных выростов 23-х хвостовых позвонков. Они найдены также у некоторых бипедальных динозавров и летающих ящеров с длинным хвостом, живших в триасовом и юрском периодах. Жесткая конструкция хвоста позволяла животным удерживать равновесие при резких изменениях направления движения. Будь то бег или полет. Помимо этого, оперение хвоста образовывало аэродинамическую горизонтальную поверхность, служившую для сохранения нужного положения тела.

Хвостовые позвонки современных птиц уменьшились в размерах и слились в пигостиль. Одно из немногих образований, встречающееся только у птиц. Уменьшение длины хвостовых позвонков у птиц, которые пришли на смену археоптериксу, должно было сопровождаться постепенным смешением центра тяжести к передней части тела. В порядке частичной компенсации этого сдвига произошло усиление мускулатуры тазового пояса, сопровождавшееся соответствующим увеличением плошали поверхности тазовой кости, к которой крепилась эта мускулатура. Во время изменения строения таза две сросшиеся лобковые кости разделились и оказались повернутыми назад. В результате вся нагрузка внутренних органов пришлась на грудину, что потребовало ее дальнейшего развития.

Ноги

Ноги археоптерикса очень хорошо приспособлены для бега. А по своему строению занимают промежуточное положение между задними конечностями пресмыкающихся и современных птиц. У последних косточки плюсны срослись в одну кость, тогда как у рептилий они связаны подвижно. Вильгельм Штюрмер, физик и палеонтолог, работающий в компании Siemens в Эрлангене, исследовал Максбергский экземпляр археоптерикса в рентгеновских лучах и обнаружил частичное срастание костей плюсны. У самого крупного из имеющихся экземпляров, Зольнхофенского, данные кости срослись еще больше. Эти наблюдения показывают, что кости плюсны археоптерикса с возрастом подвергались окостенению и срастались.

В целом же строение задних конечностей археоптерикса и его предков из группы теропод очень напоминает строение ног современных птиц. Они имели три длинных пальца и один короткий, обращенный назад. Этот короткий палец был вооружен острым изогнутым когтем. Благодаря ему доисторическая птица могла захватывать различные предметы и сидеть на древесных ветвях.

Из всего сказанного следует, что развитие способности к полету сопровождалось перестройкой не только органов, которые непосредственно определяют летные качества, но и соответствующими изменениями всего скелета и лаже физиологических особенностей животных.

Модели эволюции полета

В настоящее время существуют две основные, но противоречащие друг другу модели эволюции полета. В соответствии с так называемой «древесной» моделью машущий полет развился у животных, которые лазали по деревьям и прыгали с их ветвей вниз на землю. Приверженцы другой гипотезы считают, что происхождение полета связано с бегавшими на двух ногах животными, которые на бегу или в прыжках (например, в погоне за насекомыми) помогали себе передними конечностями, чтобы увеличить длину скачков. По мере развития элементов крыла прыжки становились все длиннее и выше. Пока, наконец, животные не поднялись в воздух, ударяя крыльями.

В пользу второй гипотезы говорят чисто механические особенности строения археоптерикса, служащие приспособлениями к передвижению по земле. Однако энергетические затраты при таком способе перемещения, да еще с помощью крыльев, были бы трудновосполнимы. Особенно на ранних стадиях возникновения полета. К тому же, чтобы подняться в воздух, надо преодолеть земное притяжение. Тогда как планирование с деревьев вниз, наоборот, позволяет использовать силу тяжести и потому энергетически более выгодно.

«Древесная» модель исходит из того, что археоптерикс и его предки лазали по деревьям. Может ли наличие когтей у этих животных служить доводом в пользу такого предположения? Когти археоптерикса были изогнуты в форме острого серпа. Имели с внутренней стороны режущий край, а снаружи утолщены. Такие же когти имеются у летучих мышей, белок и дятлов. То есть у всех животных, лазающих по древесным стволам и цепляющихся за кору. Когти же хищных птиц и млекопитающих, которые бегают по земле, устроены совсем иначе. Сейчас птицы лазают по деревьям исключительно с помощью когтей ног. Археоптерикс также использовал вооруженные когтями пальцы. Особенно первый, самый гибкий из них, действуя им как якорем или крючком. Хвост создавал при этом дополнительную опору.

Арбокурсорная

Модель, объединяющая в себе черты обеих вышеописанных моделей, можно назвать «арбокурсорной» (от лат. arboreus — «древесный» ucursorius — «бегающий»). Она отчасти основывается на идеях, высказанных Уолтером Боком из Колумбийского университета.

По этой теории предками археоптерикса были небольшие, возможно ходившие на двух ногах, рептилии, перешедшие на деревья в верхнетриасовое и нижнеюрское время. Примерно 200 млн лет назад. Леса служили укрытием, местом размножения этих животных, где они устраивали гнезда. Возможно, в них было легче добывать корм. Начало древесного образа жизни у этих предшественников птиц, вероятно, совпало с развитием теплокровности и сопровождалось образованием похожих на перья выростов. Они служили в качестве изолирующего покрова, обеспечивавшего поддержание постоянно высокой температуры тела. Жизнь на деревьях должна была также способствовать появлению объемного зрения и способности ориентироваться в трехмерном пространстве. Оба этих качества создавали дополнительные предпосылки для формирования навыков полета.

Крупные перья благодаря сопротивлению воздуха уменьшали скорость снижения и смягчали приземление примитивных птиц при спрыгивают на землю. Такая замедленная форма полета могла дать начало другой его форме — планированию. А способность сохранять прямолинейный полет, вероятно, обеспечивалась взмахами крыльев.

Передвижение

Судя по тому, что ноги археоптерикса приспособлены для бега, передвижение по земле оставалось важным способом перемещения этих доисторических птиц и их далеких предков. Чтобы планировать между деревьями и садиться на ветви, были необходимы совершенный механизм управления полетом и хорошая координация движений. Очевидно, что простое, как на парашюте, приземление давалось примитивным птицам гораздо легче, чем требовавшая более сложных движений посадка на деревья. Достигнув земли, эти животные перемешались к следующему дереву и взбирались на него в поисках насекомых, укрытия или места для постройки гнезда.

Был ли археоптерикс предком всех существовавших после него птиц? Какую вообще ценность для понимания эволюции этого класса животных представляют ископаемые остатки, относящиеся к более позднему, меловому периоду? Более или менее полно сохранившиеся скелеты птиц найдены только в верхнемеловых отложениях, образовавшихся около 85 млн лет назад. Эти птицы имели зубы и были в известной степени приспособлены к водному образу жизни. Они могли, в частности, нырять. Вряд ли можно считать столь узкоспециализированных животных прямыми потомками археоптерикса. В связи с этим нередко высказывается мнение, что археоптерикс представляет тупиковую ветвь эволюции птиц.

Раннемеловая эпоха

К счастью, так же были найдены окаменелые остатки птиц, живших в раннемеловую эпоху. Примерно 125 млн лет назад. Их можно считать переходной формой от археоптерикса к современным птицам. Например, скелет небольшой птицы, обнаруженный в 1984 г. в известняковых отложениях Лас-Ояс на востоке центральной части Испании, характеризуется сочетанием признаков предковых и современных форм. Таз и задние конечности больше напоминают кости пресмыкающихся, чем нынешних птиц. В то же время лопатки и вилочка значительно больше, чем у археоптерикса, похожи на те же кости птиц. Но самым интересным является строение пигостиля, который состоит из 15 сросшихся позвонков. Он длиннее, чем пигостиль современных птиц, образованный 4—10 сросшимися позвонками. Но короче хвоста археоптерикса с его 23 позвонками.

Птица из Лас-Ояса, как и археоптерикс, служит хорошей иллюстрацией первоочередного развития необходимых для полета механических приспособлений на ранних стадиях эволюции птиц. Сейчас мы не можем сказать, был ли археоптерикс прямым предком птицы из Лас-Ояса и всех остальных птиц. В конце концов, ответ на этот вопрос не имеет столь уж принципиального значения. Гораздо важнее помнить, что несколько известных в настоящее время скелетов археоптерикса и отпечаток одного пера дают ключ к пониманию происхождения птиц. Вспомним мысль Адольфа Портманна, зоолога из Базельского университета, которую он высказал об ископаемых остатках еще в 1957 г.

«Это документы, без которых сама идея эволюции не выглядела бы столь убедительной».