Într-o pădure de pin din nord-estul Chinei, o pantă accidentată de șist este plină de rămășițe de creaturi dispărute de acum 125 de milioane de ani, când această parte a provinciei Liaoning a fost acoperită cu lacuri de apă dulce. Erupțiile vulcanice au convulsionat în mod regulat zona la acea vreme, înglobând milioane de reptile, pești, melci și insecte nespuse în cenușă. Calc cu grijă printre nenumăratele fosile, ridic o placă de șist nu mult mai mare decât mâna mea și-i bat marginea cu un ciocan. O cusătură împarte un pește de culoare roșie în jumătate, producând oglindă impresii de aripioare delicate și oase la fel de subțiri ca părul uman.
Continut Asemanator
- Unde au cutreierat dinozaurii
- Șocant dinozaur
Unul dintre paleontologii stele din China, Zhou Zhonghe, zâmbește. "Loc uimitor, nu-i așa?" el spune.
În 1995, Zhou și colegii au anunțat descoperirea unei fosile din această zonă de dezastru preistoric care a prezentat o nouă epocă a paleontologiei. Fosila era o pasăre primitivă, de dimensiunea unui corb, care ar fi putut fi asfixiat de fumurile vulcanice, în timp ce se îndrepta deasupra lacurilor în urmă cu toate acele milioane de ani. Ei au numit noua specie Confuciusornis, după filosoful chinez.
Până atunci, doar o mână de fosile de păsări preistorice fuseseră descoperite nicăieri în lume. Asta în parte pentru că păsările, apoi ca acum, erau mult mai puțin obișnuite decât peștele și nevertebratele și parțial pentru că păsările au evadat mai ușor alunecările de noroi, gropile de gudron, erupțiile vulcanice și alte fenomene geologice care au capturat animale și au păstrat urme din ele pentru veacuri. Oamenii de știință au localizat doar zece schelete fosilizate intacte ale celei mai vechi păsări cunoscute, Arheopteryx, care a trăit la sfârșitul perioadei Jurasice, în urmă cu aproximativ 145 de milioane de ani.
Zhou, care lucrează la Institutul de Paleontologie Vertebrată și Paleoantropologie (IVPP) al Academiei Chineze de Științe din Beijing, credea că paturile osoase extraordinare din Liaoning ar putea completa unele dintre numeroasele semifabricate din registrul fosil al celor mai vechi păsări. Nu ar fi putut fi mai profetic. În ultimii 15 ani, mii de păsări fosile păstrate rafinat au apărut din albia lacului vechi, numită Formația Yixiană. Regiunea a dat, de asemenea, exemplare uimitoare de dinozaur, ale căror aspecte nu au mai fost văzute până acum. Drept urmare, China a fost cheia pentru rezolvarea uneia dintre cele mai mari întrebări din știința dinozaurilor din ultimii 150 de ani: relația reală dintre păsări și dinozauri.
Ideea că păsările - cel mai divers grup de vertebrate terestre, cu aproape 10.000 de specii vii - descendeau direct din dinozauri nu este nouă. Acesta a fost crescut de biologul englez Thomas Henry Huxley în tratatul său din 1870, „ Ulterior dovezi ale afinității dintre reptilele dinozauriene și păsări . Huxley, un renumit anatomist, poate cel mai bine amintit pentru apărarea sa arzătoare a teoriei evoluției lui Charles Darwin, a văzut puține diferențe între structura osoasă a lui Compsognathus, un dinozaur nu mai mare decât un curcan și Archeopteryx, care a fost descoperit în Germania și descris în 1861. Când Huxley s-a uitat la struți și la alte păsări moderne, a văzut dinozauri mici. Dacă oasele picioarelor unui pui de copil ar fi măriți și fosilizate, a menționat, „nu ar exista nimic în personajele lor care să ne împiedice să le referim la Dinosauria ”.
Totuși, de-a lungul deceniilor, cercetătorii care se îndoiau de legătura dinozaur-pasăre au făcut și argumente anatomice bune. Aceștia au spus că dinozaurii nu au o serie de caracteristici care sunt distinct aviare, incluzând urbe sau clavicule fuzibile; oase pline de buzunare cu aer; articulații flexibile la încheietura mâinii; iar picioarele cu trei picioare. Mai mult decât atât, legătura pozitivă părea contrară a ceea ce toată lumea credea că știau: că păsările sunt sprituri mici, inteligente, rapide și pline de război, în timp ce dinozaurii - din greacă pentru „șopârlă grozav de mare” - erau creaturi îngălbenite, plictisitoare, plodding, reptile .
La sfârșitul anilor '60, un schelet dinozaur fosilizat din Montana a început să submineze această presupunere. Deinonychus, sau „gheara groaznică” după talonul în formă de secera de la fiecare picior posterior, stătea la aproximativ 11 metri de la cap până la coadă și era un prădător plictisitor. Mai mult, structura sa osoasă era similară cu cea a Arheopteryx . Curând, oamenii de știință au strâns alte dovezi fizice intrigante, constatând că claviculele fuzionate erau comune în urma dinozaurilor. Oasele Deinonychus și Velociraptor aveau buzunare de aer și articulații flexibile ale încheieturilor. Trăsăturile dinozaurului păreau mai mereu asemănătoare păsărilor. „Toate aceste lucruri au fost scoase din definiția de a fi o pasăre”, spune paleontologul Matthew Carrano de la Muzeul Național de Istorie Naturală Smithsonian.
Dar a existat o caracteristică importantă care nu a fost găsită la dinozauri și puțini experți s-ar simți în întregime confortabili afirmând că chickadees și triceratops sunt rude până când nu au avut dovezi pentru această legătură anatomică lipsă: penele.
Un sărac fermier chinez, Li Yingfang, a făcut una din cele mai mari descoperiri fosile din toate timpurile, în august 1996, în satul Sihetun, la o oră de mers cu mașina de pe locul unde prospectasem peștii fosili. „Am săpat găuri pentru plantarea copacilor”, își amintește Li, care are acum o slujbă cu normă întreagă la un muzeu dinozaur, construit chiar în acel loc. Dintr-o gaură, el a dezgropat o placă de șist lungă de doi metri. Un vânător de fosile experimentat, Li a despicat placa și a văzut o creatură spre deosebire de orice a văzut. Scheletul avea un craniu asemănător păsărilor, coada lungă și impresii despre ceea ce păreau a fi structuri asemănătoare cu pene.
Din cauza penelor, Ji Qiang, atunci directorul Muzeului Național Geologic, care a cumpărat una dintre plăcile lui Li, a presupus că este o nouă specie de pasăre primitivă. Dar alți paleontologi chinezi erau convinși că este un dinozaur.
La o vizită la Beijing în octombrie, Philip Currie, un paleontolog acum la Universitatea Alberta, a văzut specimenul și și-a dat seama că va transforma paleontologia pe cap. Luna următoare, Currie, o mână de multă vreme din China, le-a arătat colegilor o fotografie a acesteia la reuniunea anuală a Societății de Paleontologie Vertebrată. Poza a furat emisiunea. „Era o fosilă atât de uimitoare”, își amintește paleontologul Hans-Dieter Sues al Muzeului Național de Istorie Naturală. "Senzaţional." Paleontologii occidentali au făcut curând un pelerinaj la Beijing pentru a vedea fosilele. „S-au întors amețiți”, spune Sues.
În ciuda penelor, scheletul nu a lăsat nici o îndoială că noua specie, numită Sinosauropteryx, însemnând „aripa șopârlei chinezești”, a fost un dinozaur. Acesta a trăit în urmă cu aproximativ 125 de milioane de ani, pe baza datării elementelor radioactive din sedimentele care au cuprins fosila. Filamentele sale integumentare - structuri lungi și subțiri, care ies din pielea sa solzoasă - i-au convins pe cei mai mulți paleontologi că animalul a fost primul dinozaur cu pene descoperit vreodată. De atunci au fost descoperite o duzină de dinozauri cu filamente sau pene.
Analizând exemplarele din China, paleontologii au completat lacune în evidența fosilelor și au urmărit relațiile evolutive între diosaure. Fosilele au confirmat, în sfârșit, în afară de câțiva sceptici, că păsările descendeau din dinozauri și sunt reprezentanții vii ai unei linii de dinozauri numiți Maniraptoranii.
Majoritatea dinozaurilor nu făceau parte din linia care a dat naștere păsărilor; au ocupat alte ramuri din arborele genealogic al dinozaurilor. Sinosauropteryx, de fapt, a fost ceea ce paleontologii numesc un dinozaur non-aviar, deși avea pene. Această perspectivă i-a determinat pe paleontologi să-și revizuiască părerea despre alți dinozauri neaviari, precum celebrul mâncător de carne Velociraptor și chiar unii membri ai grupului de tiranosaur. De asemenea, probabil că erau împodobiți cu pene.
Abundența fosilelor cu pene a permis paleontologilor să examineze o întrebare fundamentală: De ce au evoluat penele? Astăzi, este clar că penele îndeplinesc multe funcții: ajută păsările să rețină căldura corporală, să respingă apa și să atragă o pereche. Și, desigur, ajută zborul, dar nu întotdeauna, așa cum arată strucile și pinguinii, care au pene, dar nu zboară. Mulți dinozauri cu pene nu aveau aripi sau erau prea grei, în raport cu lungimea membrelor cu pene, pentru a zbura.
Descifrarea modului în care pene au mers de-a lungul veacurilor, de la fibrele spinoase la instrumente delicate de zbor, ar lumina lumina tranziția dinozaurilor la păsări și cum selecția naturală a falsificat această trăsătură complexă. Puțini oameni de știință cunosc pene antice mai intim decât Xu Xing al IVPP. A descoperit 40 de specii de dinozauri - mai mult decât oricare alt om de știință viu - din toată China. Biroul său de la IVPP, peste strada de la grădina zoologică din Beijing, este aglomerat de fosile și turnate.
Xu are în vedere evoluția penei ca un proces incremental. Pene în forma lor cea mai primitivă erau filamente unice, asemănătoare cu păturile, care se smulgeau din pielea reptiliană. Aceste structuri simple merg mult înapoi; chiar și pterodactilii aveau filamente de soi. Xu sugerează că evoluția penei ar fi putut începe la un strămoș comun al pterodactililor și dinozaurilor - cu aproape 240 de milioane de ani în urmă, sau cu aproximativ 95 de milioane de ani înainte de Arheopteryx .
După apariția filamentelor unice au venit mai multe filamente unite la bază. Următoarea care a apărut în evidența fosilelor au fost împerecheate barbe care împușcau un arbore central. În cele din urmă, rânduri dense de barbe interblocante au format o suprafață plană: modelul de bază al așa-numitelor pene pennacee ale păsărilor moderne. Toate aceste tipuri de pene au fost găsite în impresiile fosile ale terropodelor, subordinea dinozaurilor care include Tyrannosaurus rex precum și păsările și alte maniraptorani.
Filamentele se găsesc și în alte părți din arborele genealogic al dinozaurilor, în specii îndepărtate de terropode, cum ar fi Psittacosaurus, un erbivor cu față de papagal care a apărut în urmă cu aproximativ 130 de milioane de ani. Avea filamente unice de-a lungul cozii. Nu este clar de ce apar filamente în unele linii de dinozaur, dar nu în altele. „O posibilitate este ca structurile asemănătoare cu pene să fi evoluat foarte devreme în istoria dinozaurilor”, spune Xu, iar unele grupuri au menținut structurile, în timp ce alte grupuri le-au pierdut. „Dar în final în Maniraptorans, penele s-au stabilizat și au evoluat spre pene moderne”, spune el. Sau filamentele pot fi evoluat independent în momente diferite. După cum subliniază Sues, „Se pare că, din punct de vedere genetic, nu este un mare truc pentru a transforma o scară într-un filament”.
Inițial, filamentele unice pot fi foarte bine pentru afișare, echivalentul dinozaurului din penajul iridiscent al unui păun. Dovezi vii pentru această teorie au apărut atunci când oamenii de știință au dezvăluit adevăratele culori ale penelor vechi de 125 de milioane de ani. Pene de păsări și solzi de reptile conțin melanozomi - sacii minusculi care dețin soiuri de melanină pigmentară. Mulți paleontologi au bănuit că penele dinozaurului conțineau și melanozomi. În laboratorul lui Mike Benton de la Universitatea din Bristol, Zhang Fucheng a IVPP a petrecut mai mult de un an căutând melanozomi în fotografiile fosilelor de păsări și dinozaur, luate cu un microscop electronic. Diligența lui Zhang a plătit în 2009, când a identificat melanozomi în Confuciusornis care conține eumelanină, ceea ce conferă penelor o tentă cenușie sau neagră și feomelanină, ceea ce le conferă un castan la o culoare roșiatică-brună. Penele animalului aveau pete de colorat alb, negru și maro-portocaliu.
Sinosauropteryx a fost și mai uimitor. Zhang a descoperit că filamentele care îi curgeau spatele și coada trebuie să fi făcut dinozaurul să pară ca un stâlp de barbă cu dungi portocalii și albe. Un astfel de model vibrant sugerează că „penele au apărut mai întâi ca agenți pentru afișarea culorilor”, spune Benton.
Pene timpurii ar fi putut servi alte scopuri. Filamentele goale pot avea căldură disipată, la fel cum o fac astăzi fișele unor șopârle moderne. Alți paleontologi speculează penele care au evoluat mai întâi pentru a reține căldura. Un exemplu grăitor vine din fosilele Oviraptorului - un terropod dezgropat în Mongolia care a trăit în urmă cu aproximativ 75 de milioane de ani - ghemuit peste cuiburile pline de ouă. Oviraptorii și-au înfipt picioarele în centrul ambreiajului și au îmbrăcat periferia cu lungimea lor lungă - o postură care are o asemănare neobișnuită cu păsările care păstrează ochii calzi. Dinozaurii legați de Oviraptor au fost acoperiți cu pene penibile, ceea ce sugerează că Oviraptor a fost și el. „Așezat pe un cuib ca acesta avea sens doar dacă avea pene” pentru a-și izola ușor puii, spune Sues.
Pene, desigur, au devenit în cele din urmă un instrument de zbor. Unii paleontologi au în vedere un scenariu în care dinozaurii au folosit pene pentru a-i ajuta să ocupe copacii pentru prima dată. "Deoarece dinozaurii aveau glezne cu balamale, nu puteau roti picioarele și nu se puteau urca bine. Poate penele i-au ajutat să urce trunchiurile copacilor", spune Carrano. Păsările bebelușe din specii de terenuri solare precum curcanii își folosesc în acest fel aripile. Este posibil ca penele să fi devenit din ce în ce mai aerodinamice de-a lungul a milioane de ani, permițând în cele din urmă dinozaurilor să alunece din copac în copac. Indivizii capabili să îndeplinească o asemenea fază ar fi putut să ajungă la noi surse de hrană sau să scape mai bine de prădători - și să transmită caracteristicile generațiilor următoare.
Unul dintre cele mai neplăcute exemplare care au ieșit din paturile de șist ale lui Liaoning este Microraptor, pe care Xu l-a descoperit în 2003. Fiara cu greutate mică avea un picior sau doi lungime și a înclinat cântarul la doar două kilograme. Microraptorul, din familia Dromaeosaur, nu era un strămoș al păsărilor, dar era, de asemenea, diferit de orice dinozaur cu pene descoperit anterior. Xu îl numește dinozaur „cu patru aripi”, deoarece avea pene lungi și penibile pe brațe și picioare. Datorită Xu, Microraptor ar putea aluneca de la un copac la altul, probabil că ar putea să alunece din copac în arbore și, poate, ar fi fost mai bine să zboare sub propria sa putere decât Arheopteryx .
Anul trecut, Xu a descoperit o altă specie de dinozaur cu patru aripi, tot la Liaoning. Pe lângă faptul că a arătat că zborul cu patru aripi nu a fost un fluke, noua specie, Anchiornis huxleyi, numită în onoarea lui Thomas Henry Huxley, este cel mai cunoscut dinozaur cu pene. A provenit din zăcămintele lacurilor jurasice vechi de 155 de milioane până la 160 de milioane de ani. Descoperirea a eliminat obiecția finală față de legătura evolutivă dintre păsări și dinozauri. De ani buni, scepticii au ridicat așa-numitul paradox temporal: nu existau dinozaurii cu pene mai vechi decât Arheopteryx, astfel încât păsările nu ar fi putut să apară din dinozauri. Acum, acest argument a fost respins: Anchiornis este cu milioane de ani mai vechi decât Arheopteryx .
Dinozaurii cu patru aripi au fost în cele din urmă o ramură moartă pe copacul vieții; dispar din registrul fosilelor în urmă cu aproximativ 80 de milioane de ani. Demisia lor a lăsat doar o linie dinozaur capabilă să zboare: păsările.
Tocmai când au evoluat dinozaurii în păsări? Greu de spus. „Adânc în istoria evolutivă, este extrem de dificil să tragi linia dintre păsări și dinozauri”, spune Xu. În afară de diferențele minore în ceea ce privește forma vertebrelor gâtului și lungimea relativă a brațelor, păsările timpurii și rudele lor Maniraptoran, precum Velociraptor, arată foarte mult.
„Dacă Arheopteryx ar fi descoperit astăzi, nu cred că ai numi-o pasăre. L-ai numi dinozaur cu pene”, spune Carrano. Este încă numită prima pasăre, dar mai mult din motive istorice decât pentru că este cea mai veche sau cea mai bună întruchipare a trăsăturilor asemănătoare cu păsările.
Pe de altă parte, Confuciusornis, care deținea primul cioc și cel mai timpuriu pygostyle, sau vertebre de coadă fuzionate care susțineau pene, arată cu adevărat o pasăre. „Trece testul adulmecat”, spune Carrano.
De când ultimul dintre dinozaurii neaviari a murit în urmă cu 65 de milioane de ani în timpul stingerii în masă care a închis perdeaua în perioada cretacică, păsările au evoluat alte caracteristici care le-au separat de dinozauri. Păsările moderne au metabolizări mai mari decât chiar cel mai agil Velociraptor . Dintii au disparut la un moment dat in istoria evolutiei pasarilor. Cozile păsărilor s-au scurtat, abilitățile lor de zbor au devenit mai bune și creierul lor a devenit mai mare decât cele ale dinozaurilor. Și păsările moderne, spre deosebire de strămoșii lor din Maniraptoran, au un deget mare care se îndepărtează de ceilalți degetele de la picioare, ceea ce permite păsărilor să se percheze. „Treci treptat de la brațele lungi și mâinile uriașe ale maniraptoranilor neaviari la ceva care arată ca aripa de pui pe care o obții la KFC”, spune Sues. Având în vedere amploarea acestor adaptări aviare, nu este de mirare legătura evolutivă dintre dinozauri și păsări, întrucât știm că acestea au rămas ascunse până când paleontologii au început să analizeze bogatul registru fosil din China.
Chaoyang este un oraș chinezesc cu străzi prăfuite; în colțurile sale mai întunecate, este o reminiscență a orașelor americane miniere de cărbune din secolul al XIX-lea. Dar pentru colecționarii de fosile, Chaoyang este un paradis, la doar o oră de mers cu mașina de unele dintre cele mai productive paturi ale Formației Yixiene.
O stradă este căptușită cu magazine care vând yuhuashi, sau fosile de pește. Fosilile încadrate încorporate în șisturi, adesea în perechi de imagini oglindă, pot fi obținute pentru un dolar sau două. Un element popular este un mozaic în care câteva zeci de plăci mici formează o hartă a Chinei; Peștii fosili par să înoate spre capitală, Beijing (și nici o hartă nu este completă fără un pește reprezentând Taiwan). Comercianții vând insecte, crustacee și plante fosilizate. Ocazional, în ciuda legilor care interzic comerțul cu fosile cu valoare științifică, au fost cunoscuți că vânzătorii de fosile de dinozaur sunt dealeri mai puțin scrupuloși. Cele mai importante exemplare, spune Zhou, „nu sunt descoperite de oamenii de știință din magazinele fosile ale orașului, ci la casele dealerilor sau fermierilor care le-au săpat”.
În plus față de Sinosauropteryx, alte câteva exemplare revelatoare au ieșit la iveală prin amatori, mai degrabă decât prin săpături științifice. Provocarea pentru Zhou și colegii săi este de a găsi exemplare fierbinți înainte de a dispărea în colecțiile private. Astfel, Zhou și colegul său, Zhang Jiangyong, specialist în peștii antici din IVPP, au venit în provincia Liaoning pentru a verifica eventualele fosile pe care dealerii prietenoși cu cauza lor le-au pus mâna la întârziere.
Cea mai mare parte a stocurilor din magazinele fosile provine de la fermierii care se răstoarnă la paturile fosile atunci când nu își fac tendințele. Un mic eșantion de pește bine conservat poate oferi căutătorului său echivalentul a 25 de centi, suficient pentru o masă fierbinte. Un dinozaur cu pene poate câștiga câteva mii de dolari, un venit pe an sau mai mult. Distructivă ca și în paturile fosile, această economie paleo a ajutat la rescrierea preistoriei.
Zhou ridică o lespede și se uită la ea prin ochelarii cu șnur. "Președinte, vino aici și uită-te", îi spune Zhou lui Zhang (care și-a câștigat porecla jucăușă ca președinte al sindicatului angajaților IVPP). Zhang examinează specimenul și îl adaugă la o grămadă care va fi transportată la Beijing pentru studiu - și, dacă au noroc, dezvăluie o altă ramură ascunsă a copacului vieții.
Richard Stone a scris despre o înmormântare Stonehenge, un antilop rar și misterioase turnuri tibetane pentru Smithsonian .
O descoperire chineză-cheie a fost o pasăre primitivă numită Confuciusornis, identificată de Zhou Zhonghe. (Stefen Chow) 
Descoperitor al mai multor specii de dinozauri decât orice alt om de știință viu, Xu Xing, cu o distribuție de psittacosaur cu față de papagal, spune că unii dinozauri au trăsături asemănătoare păsărilor, inclusiv pene. (Stefen Chow) 
Formația Yixiană a dat și Sinosauropteryx , prima dovadă fizică a unui dinozaur cu pene. (IVPP, Beijing) 
Unele dintre fosilele sale sunt atât de bine conservate încât oamenii de știință pot vedea urme de structuri celulare care conțineau pigmenți. Constatarea a dus la vederi colorate ale animalului de dimensiunea pisicii, până la coada sa în dungi. (Chuang Zhao și Lida Xing) 
Autorul, Richard Stone, la situl fosilelor. (Cu amabilitatea lui Richard Stone) 
Manuale spun că Arheopteryx, care a trăit în urmă cu aproximativ 150 de milioane de ani, a fost prima pasăre. (Roger Peterson / stoc geografic național) 
Unii paleontologi spun acum că Arheopteryx ar fi putut fi un dinozaur cu pene neaviare. (Kim Amos / Science Photo Library / Photo Research) 
Unii dinozauri s-au angajat în comportamente deosebit de asemănătoare păsărilor, cum ar fi cuibărirea și creșterea. Aici este o fosilă Oviraptor parțial reconstruită din Mongolia cu 20 de ouă. (Getty Images) 
Una dintre cele mai neașteptate fosile chinezești din Microraptor . Avea patru membre cu pene și aproape sigur putea zbura. Spre deosebire de păsări, nu a scăpat de dispariție. (Matt Cashore / Universitatea Notre Dame) 
În ultimii 15 ani, mii de păsări fosile păstrate rafinat au apărut din albia lacului vechi, numită Formația Yixiană. (Guilbert Gates)
