Питер Уорд - Новая история происхождения жизни на Земле
Выжившие после мел-палеогенового массового вымирания группы птиц относились к примитивным бескилевым. В подкласс бескилевых птиц входят крупные нелетающие птицы, например, страусы, нанду, казуары, а также гигантские формы, которых мы уже не увидим своими глазами — моа из Новой Зеландии и слоновые птицы-эпиорнисы с Мадагаскара, которых уничтожили люди в течение последней тысячи лет. Некоторые обычные птицы наших дней, в том числе водоплавающие утки, птицы сухопутного образа жизни, и лучшие летуны современности — настоящие птицы — ведут свое происхождение от бескилевых.
В формации Хелл-Крик и в схожих с ней породах Северной Америки на сегодня обнаружено всего 17 видов, из них семь принадлежат к самым древним из всех птиц видам, в их числе зубастые птицы группы гесперорнисов — ныряющие формы около 1 м в длину. Среди найденных образцов есть как меньшие формы, так и крупные летающие птицы времен юры и мела, и это со всей определенностью говорит о том, что значительная доля эволюционного разнообразия видов птиц имела место еще до гибели динозавров.
Действительно, «сообщество» птиц из формации Хелл-Крик показывает значительное преобладание морских обитателей, и это неудивительно, поскольку рядом с этим местом в меловом периоде находилось внутреннее море, разделявшее североамериканский континент на два субконтинента. Ни одна из групп, известных по данной формации, не дожила до палеогена, и их присутствие в Хелл-Крик (последние 2–3 млн лет маастрихтского яруса позднего мела) подтверждает, что во время мел-палеогенового вымирания древние формы птиц в самом деле погибли[241]. Но вот что не дает покоя: хотя многие птицы из североамериканских отложений являются представителями «продвинутого» в морфологическом смысле этапа эволюции, ни один род не может быть однозначно причислен к настоящим птицам. Последние известны со времен позднего мелового периода, хотя в тот момент их разнообразие и количество типов строения тела уступали современным птицам. Ископаемые из формации Хелл-Крик тем не менее помогают нам лучше понять масштаб гибели птиц в мел-палеогеновом вымирании.
Птицы принадлежат к тем позвоночным, которым суждено было пережить последствия падения Чуксулубского астероида. Пожары на большей части лесных территорий в первые дни после катастрофы, кислотные дожди, полгода темноты, а значит, и голода, уничтожение практически всех экосистем, в том числе в морях и пресных водоемах, — условия были ужасающими. Даже не пострадавшие физически глубоководные экосистемы в дальнейшем были затронуты нехваткой пищевых ресурсов, поступающих сверху, — мертвого планктона и крупных погибших животных. На суше выживаемость зависела от размеров: чем крупнее был организм, тем меньше у него оставалось шансов выжить. Но птицы-то не принадлежали к крупным организмам…
Поскольку птицы обладали способностью быстро перемещаться, в том числе летать, то логично было бы предположить, что их шансы на выживаемость гораздо выше, чем у нелетающих животных. К сожалению, птицы, чьи кости легкие трубчатые, оставляют меньше окаменелостей, так что собрать образцы бывает нелегко. Но благодаря упорству исследователей у нас теперь есть достаточно материала, чтобы, по крайней мере, образованная часть публики могла представить себе судьбу птиц в эпоху перехода от мезозоя к кайнозою, прочитав те страницы геологической летописи, которые выжжены падением астероида.
К концу мелового периода время существования птиц на планете превышало временной интервал от столкновения Земли с Чуксулубом и до наших дней.
Великое разнообразие птиц
Временные интервалы развития видового разнообразия птиц можно изучать с помощью не только ископаемых, но и анализа ДНК. В первом десятилетии XXI века было проведено несколько независимых исследований ДНК современных видов[242], и в результате появилось некоторое число версий «эволюционного дерева» птиц (предположительно произошедших от выживших в мел-палеогеновой катастрофе древних форм). Новые версии генеалогического дерева птиц преподнесли ученым сюрпризы. Например, ближайшими родственниками обычных пресноводных ныряющих птиц-поганок оказались… фламинго! Колибри — особая форма козодоев, а соколы по происхождению ближе певчим птицам, а не прочим хищникам типа орлов. И хотя уже одни эти факты весьма неожиданны, существует кое-что еще более поразительное.
Представьте себе, новая модель происхождения видов птиц помещает отряд тинамуобразных на одну ветвь с нелетающими — страусами, эму и киви. Важность этого открытия в том, что, оказывается, неспособность к полету развивалась у этой генеалогической ветви дважды, либо тинаму заново обрели способность летать, хотя произошли от нелетающих предков. И еще: новое «дерево» демонстрирует близкородственные отношения между воробьиными (самым крупным отрядом среди всех птиц) и попугаями. При этом, несмотря на все эти удивительные открытия, до сих пор не выяснено, когда же произошло разделение птиц на два основных подкласса: бескилевых и новонёбных.
Несколько основных современных групп настоящих птиц, как выяснилось совсем недавно, возникли в конце мелового периода. Эти сведения были получены в результате изучения останков ископаемого вегавис, найденных на острове Вега у берегов Антарктиды. Настоящие птицы разделились на бескилевых (тинаму, киви, страусы, эму) и новонёбных (все остальные птицы). Момент возникновения первичного разнообразия новонёбных также не определен. Наиболее правдоподобным является предположение, что первоначальное разделение настоящих птиц произошло перед мел-палеогеновым вымиранием. Но верно ли это предположение? И если да, то насколько раньше вымирания? Выше мы уже упоминали о группе специалистов (к ним относится, например, Алан Федуччиа), уверенных, что современные птицы появились только после мел-палеогеновой катастрофы. Также существуют теории, согласно которым под сомнение ставится факт распространения новонёбных до и после гибели других динозавров.
Таким образом, новые образцы с острова Вега стали решающим событием. Вега — маленький островок к северу от острова Джеймс Росс, на котором до этого также нашли останки птиц, послужившие важным ключом к пониманию эволюции птиц. Находки на острове Вега дали первое свидетельство того, что современные птицы существовали в конце мелового периода одновременно с не-птичьими динозаврами.
Наконец, еще один вопрос уже долгие годы мучает палеонтологов. В середине кайнозоя птицы снова попытались стать гигантскими хищными динозаврами. Самой знаменитой из таких попыток были «ужасные птицы», о численности которых можно судить по сведениям, приведенным ниже. Разумеется, существовала жесткая конкуренция между такими птицами и новыми тогда группами предков современных хищных млекопитающих — псовых, кошачьих, медвежьих, куньих.
Эволюция больших нелетающих птиц (бескилевых), существующих сегодня, — страусов, нанду, казуаров и других — всегда представлялась возвратом к двуногим формам динозавров. Но поскольку такие птицы, естественно, не могли прыгать с острова на остров или пересекать большие водные пространства, как это делают летающие птицы, то давно устоялось мнение, что все группы нелетающих птиц возникли независимо друг от друга. Так как большинство таких птиц обитают сегодня на южных материках, которые в мезозойскую эру были объединены в один суперконтинент, то подразумевается, что страусы Африки, нанду Южной Америки и казуары Австралии возникли в результате раскола Гондваны. Однако одним из многочисленных сюрпризов ДНК-анализа оказалось то, что эти нелетающие бескилевые птицы на самом деле развились как отдельные группы не после, а до того, как потеряли способность к полету[243].
Африка и Мадагаскар — одни из первых областей Гондваны, отделившиеся от основного суперконтинента, поэтому можно было предположить, что ранняя изоляция этих участков суши приведет эволюцию к созданию самых древних бескилевых — африканских страусов и слоновых птиц Мадагаскара. Из-за близости Мадагаскара к Африке казалось вероятным, что страусы и слоновые птицы должны быть близкородственными, но при этом сильно отличаться от прочих нелетающих бескилевых, включая нанду и новозеландских моа (последние, так же как и существующие сегодня киви, развивались в собственной изоляции). Но, как уже упоминалось, изучение ДНК дало неожиданные результаты.
Мадагаскарские слоновые птицы оказались ближе к новозеландским моа и киви, чем к африканским страусам. Эти данные подтверждают гипотезу, что группа, в которую входили слоновые птицы и их новозеландские родичи, обрела генетическую самостоятельность до того, как потеряла способность к полету.
