https://frosthead.com

Dinosaurs 'levende efterkommere

I en fyrreskov i det nordøstlige Kina er en robust skiferhældning pakket med resterne af uddøde væsner fra 125 millioner år siden, da denne del af Liaoning-provinsen var dækket med søer i ferskvand. Vulkanudbrud krampede området på det tidspunkt regelmæssigt ud og indsamlede utallige millioner af krybdyr, fisk, snegle og insekter i aske. Jeg trækker forsigtigt blandt de utallige fossiler, henter en skiferplade, der ikke er meget større end min hånd, og smager dens kant med en stenhammer. En søm opdeler en russet-farvet fisk i halvdelen og frembringer spejlindtryk af delikate finner og knogler, så tynde som menneskehår.

Relateret indhold

  • Hvor dinosaurerne strejfede
  • Dinosaur Shocker

En af Kinas stjernepalontologer, Zhou Zhonghe, smiler. "Fantastisk sted, er det ikke?" han siger.

Det var i 1995, at Zhou og kolleger annoncerede opdagelsen af ​​et fossil fra denne forhistoriske katastrofezone, der indvarslede en ny æra af paleontologi. Fossilet var en primitiv fugl på størrelse med en krage, der måske er blevet kvalt af vulkanske dampe, da den rullede over søerne for alle disse millioner af år siden. De opkaldte den nye art Confuciusornis efter den kinesiske filosof.

Indtil da var kun en håndfuld forhistoriske fuglefossiler blevet fundet overalt i verden. Det skyldes dels, at fugle, som så nu, var langt mindre almindelige end fisk og hvirvelløse dyr, og dels fordi fugle lettere undgik mudderglider, tjærehuller, vulkanudbrud og andre geologiske fænomener, der fangede dyr og bevaret spor af dem i tidspunkter. Forskere har kun lokaliseret ti intakte fossiliserede skelet af den tidligst kendte fugl, Archaeopteryx, der levede i slutningen af ​​jura-perioden for ca. 145 millioner år siden.

Zhou, der arbejder ved Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology (IVPP) fra det kinesiske videnskabsakademi i Beijing, mente, at de ekstraordinære knoglesenge i Liaoning muligvis udfylder nogle af de mange emner i fossilrekorden for de tidligste fugle. Han kunne ikke have været mere profetisk. I de sidste 15 år er tusinder af udsøgt konserverede fossile fugle fremkommet fra den gamle søebed, kaldet Yixian Formation. Regionen har også givet fantastiske dinosaureksempler, hvis lignende aldrig var blevet set før. Som et resultat har Kina været nøglen til at løse et af de største spørgsmål inden for dinosaurusvidenskab i de sidste 150 år: det virkelige forhold mellem fugle og dinosaurier.

Ideen om, at fugle - den mest forskelligartede gruppe af hvirveldyr med næsten 10.000 levende arter - stammede direkte fra dinosaurier er ikke ny. Det blev rejst af den engelske biolog Thomas Henry Huxley i hans afhandling fra 1870, Yderligere bevis på affinitet mellem dinosauriske krybdyr og fugle . Huxley, en berømt anatomist, der måske bedst huskes for sit ivrige forsvar af Charles Darwins teori om evolution, så ringe forskel mellem knoglestrukturen i Compsognathus, en dinosaur ikke større end en kalkun, og Archaeopteryx, som blev opdaget i Tyskland og beskrevet i 1861. Da Huxley kiggede på strudser og andre moderne fugle, så han små, dinosaurier. Hvis en babykyllings ben blev forstørret og fossiliseret, bemærkede han, "der ville ikke være noget i deres karakterer til at forhindre os i at henvise dem til Dinosauria ."

I løbet af årtier fremførte forskere, der tvivlede på dinosaur-fugl-forbindelsen, stadig gode anatomiske argumenter. De sagde, at dinosaurer mangler et antal funktioner, der er tydeligt aviær, inklusive langben eller smeltede klaver. knogler fyldt med luftlommer; fleksible håndledsled; og tre-toede fødder. Desuden virkede det stillede led i modsætning til hvad alle troede, de vidste: at fugle er små, intelligente, hurtige, varmblodede spriter, hvorimod dinosaurer - fra det græske for "frygtelig stor firben" - var koldblodede, kedelige, plodding, krybdyrlignende væsener .

I slutningen af ​​1960'erne begyndte et fossiliseret dinosaur-skelet fra Montana at undergrave denne antagelse. Deinonychus, eller "frygtelig klø" efter sigdformet talon på hver bagfod, stod omkring 11 meter fra hoved til hale og var et rovdyr. Derudover var dens knoglestruktur svarende til Archeopteryx . Snart indsamlede forskere andre spændende fysiske beviser og fandt, at sammensmeltede clavicles var almindelige i dinosaurier. Deinonychus og Velociraptor knogler havde luftlommer og fleksible håndledled. Dinosaur-træk kiggede hele tiden mere fuglelignende. "Alle disse ting blev trukket ud af definitionen af ​​at være en fugl, " siger paleontolog Matthew Carrano fra Smithsonian National Museum of Natural History.

Men der var en vigtig funktion, der ikke var fundet i dinosaurier, og få eksperter ville føle sig helt komfortable med at hævde, at kyllinger og triceratops var pårørende, indtil de havde bevis for dette manglende anatomiske led: fjer.

En fattig kinesisk landmand, Li Yingfang, gjorde et af de største fossile fund nogensinde, i august 1996 i Sihetun landsby, en times kørsel fra stedet, hvor jeg havde forventet fossil fisk. ”Jeg gravede huller for at plante træer, ” minder Li, der nu har et fuldtidsjob på et dinosaurusmuseum bygget på netop dette sted. Fra et hul afslørede han en to meter lang skiferplade. En erfaren fossil jæger, splittede Li pladen og så en væsen i modsætning til hvad han havde set. Skelettet havde en fuglelignende kranium, en lang hale og indtryk af, hvad der syntes at være fjerlignende strukturer.

På grund af fjerene antog Ji Qiang, daværende direktør for National Geological Museum, der købte en af ​​Li's plader, det var en ny art af primitiv fugl. Men andre kinesiske paleontologer var overbeviste om, at det var en dinosaur.

På et besøg i Beijing samme oktober så Philip Currie, en paleontolog nu ved University of Alberta, prøven og indså, at den ville vende paleontologien på hovedet. Den næste måned viste Currie, en mangeårig hånd i Kina, et fotografi af det til kolleger på det årlige møde i Society of Vertebrate Paleontology. Billedet stjal showet. "Det var sådan en forbløffende fossil, " husker paleontolog Hans-Dieter Sues fra National Museum of Natural History. "Sensationel." Vestlige paleontologer foretog snart en pilgrimsrejse til Beijing for at se fossil. ”De kom tilbage med ende, ” siger Sues.

På trods af fjerene gav skeletet ingen tvivl om, at den nye art, der hedder Sinosauropteryx, hvilket betyder "kinesisk firben", var en dinosaur. Den levede for omkring 125 millioner år siden, baseret på datering af radioaktive elementer i sedimenterne, der omsluttede fossilet. Dens integumentære filamenter - lange, tynde strukturer, der stikker frem fra sin skællende hud - overbeviste de fleste paleontologer om, at dyret var den første fjerede dinosaur, der nogensinde er fundet. Et dusin dinosaurer med filamenter eller fjer er siden blevet opdaget på dette sted.

Ved at analysere prøver fra Kina har paleontologer udfyldt huller i fossilprotokollen og sporet de evolutionære forhold mellem forskellige dinosaurier. Fossilerne har endelig bekræftet for alle undtagen nogle få skeptikere, at fugle stammede fra dinosaurier og er de levende repræsentanter for en dinosaurlinie kaldet Maniraptorans.

De fleste dinosaurier var ikke en del af afstamningen, der gav anledning til fugle; de besatte andre grene af dinosaur-slægtstræet. Sinosauropteryx var faktisk, hvad paleontologer kalder en ikke-aviær dinosaur, selvom den havde fjer. Denne indsigt har fået paleontologer til at revidere deres syn på andre ikke-aviære dinosaurier, såsom den berygtede kød Æter Velociraptor og endda nogle medlemmer af tyrannosaur-gruppen. Også de var sandsynligvis pyntet med fjer.

Mængden af ​​fjerede fossiler har gjort det muligt for paleontologer at undersøge et grundlæggende spørgsmål: Hvorfor udviklede fjer sig? I dag er det klart, at fjer udfører mange funktioner: de hjælper fugle med at bevare kropsvarmen, afvise vand og tiltrække en makker. Og selvfølgelig hjælper de flyvningen - men ikke altid, som strudser og pingviner, der har fjer, men ikke flyver, demonstrerer. Mange fjerede dinosaurier havde ikke vinger eller var for tunge i forhold til længden af ​​deres fjedrede lemmer til at flyve.

At dechiffrere, hvordan fjer i tidens løb ændrede sig fra spindelfibre til delikate flyveinstrumenter, ville kaste lys over dinosaurernes overgang til fugle, og hvordan det naturlige valg smed denne komplekse egenskab. Få forskere kender antikke fjer mere intimt end IVPPs Xu Xing. Han har opdaget 40 dinosaur-arter - mere end nogen anden levende videnskabsmand - fra hele Kina. Hans kontor ved IVPP, på tværs af gaden fra Beijing Zoo, er rodet med fossiler og støbninger.

Xu forestiller sig fjerudvikling som en inkrementel proces. Fjer i deres mest primitive form var enkeltfilamenter, der lignede spidser, der sprang fra reptilskind. Disse enkle strukturer går langt tilbage; selv pterodactyler havde slags filamenter. Xu antyder, at fjerudvikling muligvis er kommet i gang i en fælles stamfar til pterodactyls og dinosaurier - næsten 240 millioner år siden, eller ca. 95 millioner år før arkæopteryx .

Efter fremkomsten af ​​enkeltfilamenter kom flere filamenter sammen i basen. Ved siden af ​​at vises i fossilprotokollen var parrede modhager, der skyder fra en central skaft. Til sidst dannede tætte rækker af sammenflettede modhager en plan overflade: den grundlæggende plan for de såkaldte sværvede fjer af moderne fugle. Alle disse fjertyper er fundet i fossile indtryk af theropods, dinosaur underordenen, der inkluderer Tyrannosaurus rex såvel som fugle og andre Maniraptorans.

Filamenter findes også andre steder i dinosaurus-slægtstræet, i arter, der er fjernet fra theropods, såsom Psittacosaurus, en papegøje-faced planteæder, der opstod for omkring 130 millioner år siden. Den havde sparsomme enkeltfilamenter langs halen. Det er ikke klart, hvorfor filamenter vises i nogle dinosaur-linjer, men ikke i andre. "En mulighed er, at fjerlignende strukturer udviklede sig meget tidligt i dinosaurhistorien, " siger Xu, og nogle grupper opretholdt strukturerne, mens andre grupper mistede dem. "Men til sidst i Maniraptorans stabiliserede fjer sig og udviklede sig til moderne fjer, " siger han. Eller filamenter kan have udviklet sig uafhængigt på forskellige tidspunkter. Som Sues påpeger, "Det ser ud til, at det genetisk set ikke er et godt trick at gøre en skala til et glødetråd."

Oprindeligt kunne enkeltfilamenter godt have været til visning, dinosaurækvivalent med en påfugls iriserende fjerdragt. Levende bevis for denne teori dukkede op, da forskere afslørede de sande farver på 125 millioner år gamle fjer. Fuglefjere og krybdyrvægte indeholder melanosomer - små sække, der indeholder variationer af pigmentet melanin. Mange paleontologer mistænkte, at dinosaurfjer også indeholdt melanosomer. I Mike Bentons laboratorium ved University of Bristol brugte IVPPs Zhang Fucheng mere end et år på at søge efter melanosomer på fotografier af fugle- og dinosaurfossiler taget med et elektronmikroskop. Zhangs flittighed betalte sig i 2009, da han pegede melanosomer i Confuciusornis, der indeholdt eumelanin, der giver fjer et gråt eller sort skær og pheomelanin, som giver dem en kastanje til rødbrun farve. Dyrets fjer havde pletter af hvid, sort og orange-brun farve.

Sinosauropteryx var endnu mere forbløffende. Zhang fandt ud af, at filamenterne, der løber ned ad ryggen og halen, må have fået dinosauren til at ligne en orange-hvid-stribet frisørstang. Et sådant levende mønster antyder, at "fjer først opstod som midler til farvedisplay, " siger Benton.

Tidlige fjer kunne have tjent andre formål. Hule filamenter kan have spredt varme, ligesom dikkedarer fra nogle moderne firben gør i dag. Andre paleontologer spekulerer fjer, der først udviklede sig for at bevare varmen. Et fortællende eksempel kommer fra fossiler af Oviraptor - en theropod, der blev afdekket i Mongoliet, der levede for omkring 75 millioner år siden - og hukede over ægfyldte reder. Oviraptorer anbragte benene i midten af ​​koblingen og omfavnede periferien med deres lange forben - en kropsholdning med en uhyggelig lighed med ynglefugle, der holder deres æg varme. Dinosaurer relateret til Oviraptor blev dækket med hårde fjer, hvilket antyder, at Oviraptor også var det. "At sidde i et reden som en sådan gav kun mening, hvis det havde fjer" for forsigtigt at isolere dets unge, siger Sues.

Fjer blev naturligvis til sidst et instrument for flyvning. Nogle paleontologer forestiller sig et scenarie, hvor dinosaurer brugte fjer til at hjælpe dem med at besætte træer for første gang. "Fordi dinosaurer havde hængslede ankler, kunne de ikke rotere fødderne, og de kunne ikke klatre godt. Måske hjalp fjedre dem med at klemme op i trestammer, " siger Carrano. Babyfugle af primært jordboende arter som kalkuner bruger deres vinger på denne måde. Fjer er måske blevet mere og mere aerodynamiske over millioner af år, hvilket til sidst giver dinosaurier mulighed for at glide fra træ til træ. Personer, der er i stand til at udføre en sådan bedrift, kunne have været i stand til at nå nye madkilder eller bedre undslippe rovdyr - og videregive egenskaben til de efterfølgende generationer.

Et af de mest forfølgende eksempler, der kom ud af Liaonings skiferbed, er Microraptor, som Xu opdagede i 2003. Bantamvægtsdyret var en fod eller to lange og vendte vægten på kun to pund. Microraptor, fra Dromaeosaur-familien, var ikke en stamfar til fugle, men den var også i modsætning til nogen tidligere opdaget fjeret dinosaur. Xu kalder det en "firvinget" dinosaur, fordi den havde lange, hårde fjer på arme og ben. På grund af dets smeltede brystben og asymmetriske fjer, siger Xu, kunne Microraptor helt sikkert glide fra træ til træ, og det kan endda have været bedre til at flyve under sin egen kraft end Archeopteryx var.

Sidste år opdagede Xu en anden art af fire-fløjede dinosaurer, også ved Liaoning. Ud over at vise, at firvinget flyvning ikke var en fluke, er den nye art, Anchiornis huxleyi, opkaldt til ære for Thomas Henry Huxley, den tidligste kendte fjerede dinosaur. Det stammede fra Jurassic-søebedforekomster fra 155 til 160 millioner år gamle. Fundet eliminerede den endelige indsigelse mod den evolutionære forbindelse mellem fugle og dinosaurier. I årevis havde skeptikere rejst det såkaldte tidsmæssige paradoks: der var ingen fjerede dinosaurier ældre end Archaeopteryx, så fugle kunne ikke være opstået fra dinosaurier. Nu blev dette argument sprængt: Anchiornis er millioner af år ældre end Archaeopteryx .

Fire-fløjede dinosaurer var i sidste ende en død gren på livets træ; de forsvinder fra fossilrekorden for omkring 80 millioner år siden. Deres bortgang efterlod kun en dinosaur-afstamning, der var i stand til at flyve: fugle.

Lige når udviklede dinosaurier sig til fugle? Svært at sige. "Dybt inde i evolutionær historie er det ekstremt vanskeligt at trække grænsen mellem fugle og dinosaurer, " siger Xu. Bortset fra mindre forskelle i formen på nakkehvirvler og den relative længde på armene, ser tidlige fugle og deres Maniraptoran-slægtninge, såsom Velociraptor, meget sammen.

"Hvis arkæopteryx blev opdaget i dag, tror jeg ikke, du ville kalde det en fugl. Du ville kalde det en fjedret dinosaur, " siger Carrano. Det kaldes stadig den første fugl, men mere af historiske årsager end fordi det er den ældste eller bedste udførelsesform for fuglelignende træk.

På den anden side ser Confuciusornis, der havde den første næb og den tidligste pygostyle, eller smeltede halehvirvler, der understøtter fjer, virkelig ud som en fugl. "Det klarer sniffetesten, " siger Carrano.

Siden den sidste af de ikke-aviære dinosaurier døde ud for 65 millioner år siden under masseudryddelsen, der lukkede forhænget på kridttiden, har fugle udviklet andre egenskaber, der adskiller dem fra dinosaurier. Moderne fugle har højere stofskifte end endda den mest smidige Velociraptor nogensinde har haft. Tænder forsvandt på et tidspunkt i fuglenes evolutionære historie. Fugles haler blev kortere, deres flyveevne blev bedre, og deres hjerner blev større end dinosaurernes. Og moderne fugle har, i modsætning til deres Maniraptoran-forfædre, en stor tå, der springer væk fra de andre tæer, som gør det muligt for fugle at få aborre. "Du går gradvist fra de lange arme og enorme hænder fra ikke-aviær Maniraptorans til noget, der ligner kyllingevingen, du får på KFC, " siger Sues. I betragtning af omfanget af disse aviære tilpasninger er det ikke underligt, at den evolutionære forbindelse mellem dinosaurer og fugle, da vi kender dem, forblev skjult, indtil paleontologer begyndte at analysere den rige fossile post fra Kina.

Chaoyang er en trist kinesisk by med støvede gader; i dets mørkere hjørner minder det om sorte amerikanske kulminedriftbyer fra det 19. århundrede. Men for fossile indsamlere er Chaoyang et paradis, kun en times kørsel fra nogle af Yixian Formations mest produktive senge.

Den ene gade er beklædt med butikker, der sælger Yuhuashi eller fiskefossiler . Indrammede fossiler indlejret i skifer, ofte i par med spejlbillede, kan fås for en dollar eller to. Et populært emne er en mosaik, hvori et par dusin små plader danner et kort over Kina; fossile fisk ser ud til at svømme mod hovedstaden Beijing (og intet kort er komplet uden en fisk, der repræsenterer Taiwan). Forhandlere sælger fossiliserede insekter, krebsdyr og planter. Til tider til trods for love, der forbyder handel med fossiler af videnskabelig værdi, er det blevet kendt af mindre omhyggelige forhandlere at sælge dinosaurfossiler. De vigtigste eksemplarer, siger Zhou, "opdages ikke af videnskabsmænd i byens fossilbutikker, men hjemme hos forhandlerne eller landmændene, der har gravet dem."

Foruden Sinosauropteryx kom flere andre afslørende eksempler frem gennem amatører snarere end ved videnskabelige udgravninger. Udfordringen for Zhou og hans kolleger er at finde varme eksemplarer, inden de forsvinder i private samlinger. Derfor er Zhou og hans kollega Zhang Jiangyong, en specialist på ældgamle fisk ved IVPP, kommet til Liaoning-provinsen for at tjekke eventuelle fossiler, som forhandlere, der er venlige til deres sag, har fået deres hænder på sent.

Det meste af bestanden i fossilbutikkerne kommer fra landmænd, der hacker væk på fossile senge, når de ikke plejer deres marker. Et lille velbevaret fiskemne kan give dens finder svarende til 25 cent, nok til et varmt måltid. En fjedret dinosaur kan tjene flere tusinde dollars, et års indkomst eller mere. Denne paleo-økonomi, der er ødelæggende for de fossile senge, har hjulpet med at omskrive forhistorien.

Zhou samler en plade op og kigger på den gennem sine trådramme briller. ”Formand, kom her og kig, ” siger Zhou til Zhang (der tjente sit legende kaldenavn som formand for IVPPs medarbejderforening). Zhang undersøger prøven og føjer det til en bunke, der vil blive ført tilbage til Beijing for at studere - og hvis de er heldige, afslør en anden skjult gren af ​​livets træ.

Richard Stone har skrevet om en Stonehenge-begravelse, en sjælden antilope og mystiske tibetanske tårne ​​for Smithsonian .

En vigtig kinesisk opdagelse var en primitiv fugl kaldet Confuciusornis, identificeret af Zhou Zhonghe. (Stefen Chow) Opdager af flere dinosaurusarter end nogen anden levende videnskabsmand, Xu Xing, med en rollebesætning af papegøje-ansigt Psittacosaurus, siger, at nogle dinosaurier har fuglelignende træk, herunder fjer. (Stefen Chow) Den yixianske dannelse gav også Sinosauropteryx , det første fysiske bevis på en fjeret dinosaur. (IVPP, Beijing) Nogle af dens fossiler er så godt bevaret, at forskere kan se spor af cellestrukturer, der indeholdt pigmenter. Fundet førte til farverig udsigt over kattestørrelsesdyret ned til den stribede hale. (Chuang Zhao og Lida Xing) Forfatteren, Richard Stone, på det fossile sted. (Med tilladelse fra Richard Stone) Lærebøger siger, at Archeopteryx, som levede for omkring 150 millioner år siden, var den første fugl. (Roger Peterson / National Geographic Stock) Nogle paleontologer siger nu, at Archaeopteryx kan have været en fjerkræ ikke-aviær dinosaur. (Kim Amos / Science Photo Library / Photo Researchers) Nogle dinosaurer beskæftigede sig med tydeligt fuglelignende opførsel, såsom reden og rugning. Her vises et delvist rekonstrueret Oviraptor- fossil fra Mongoliet med 20 æg. (Getty Images) En af de mest uventede kinesiske fossiler i Microraptor . Den havde fire fjedrede lemmer og kunne næsten helt sikkert flyve. Men i modsætning til fugle undgik det ikke udryddelse. (Matt Cashore / University of Notre Dame) I de sidste 15 år er tusinder af udsøgt konserverede fossile fugle fremkommet fra den gamle søebed, kaldet Yixian Formation. (Guilbert Gates)
Dinosaurs 'levende efterkommere