Палеогнаты | |
---|---|
Биоразнообразие Palaeognathae.
| |
Научная классификация | |
Королевство: | Animalia |
Тип: | Хордовые |
Класс: | Авес |
Инфракласс: | Palaeognathae Pycraft , 1900 год. |
Заказы | |
|
Бескилевой / ˌ р æ л я ɒ ɡ п ə & thetas ; я / , или paleognaths (от древнегреческого palaió- «старого» + Гнатос «челюсти») является одним из 2 -х живых кладов из птиц - другое существо новонёбного . Вместе эти две клады образуют кладу Neornithes . Palaeognathae содержит пять сохранившихся ветвей нелетающих линий (плюс две вымершие клады ), называемых ратитами , и одну летающую ветвь, Neotropic тинамозный . [4] [5] Есть 47 видов тинаму, 5 из киви ( Apteryx ), 3 из казуаров ( Casuarius ), 1 из эмы ( Dromaius ) (другие вымерли в исторические времена), 2 из нанду ( Rhea ) и 2 из страуса ( Struthio ). [6] Недавние исследования показали, что палеогнаты монофилетичны, но традиционное таксономическое разделение между нелетающими и летающими формами неверно; тинам внутри ратитарадиация, а это означает, что нелетаемость возникала независимо несколько раз в результате параллельной эволюции . [7]
Есть три вымершие группы, которые являются бесспорными членами Palaeognathae: Lithornithiformes , Dinornithiformes ( моа ) и Aepyornithiformes ( птицы-слоны ). Есть и другие вымершие птицы, которые были связаны с Palaeognathae, по крайней мере, одним автором, но их родство является предметом споров. [ необходима цитата ]
Слово « палеогнат» происходит от древнегреческого обозначения «старые челюсти» в отношении анатомии скелета неба , которая описывается как более примитивная и похожая на рептилию, чем у других птиц. [8] Палеогнатные птицы сохраняют некоторые основные морфологические признаки, но ни в коем случае не являются живыми ископаемыми, поскольку их геномы продолжали развиваться на уровне ДНК под давлением отбора со скоростью, сравнимой с ветвью Neognathae у живых птиц, хотя есть некоторые разногласия по поводу точной взаимосвязи. между ними и другими птицами. Есть также несколько других научных споров об их эволюции (см. Ниже). [9]
Никакие однозначно палеогнатные ископаемые птицы не были известны вплоть до кайнозоя (хотя птицы, иногда интерпретируемые как литорнитиды, встречаются в альбских аппалачских стоянках [10] [11] ), но было много сообщений о предполагаемых палеогнатах, и уже давно предполагается, что они могли существовать. возникла в меловом периоде . Учитывая северное полушарие расположение морфологически наиболее базальной ископаемых форм (например, Lithornis , Pseudocrypturus , Paracathartes и Palaeotis ), Laurasianможно сделать вывод о происхождении группы. Современное почти полностью гондванское распространение было бы результатом многократной колонизации южных массивов суши летающими формами, которые впоследствии развили нелетающие и во многих случаях гигантизм. [3]
Одно исследование молекулярных и палеонтологических данных показало, что современные отряды птиц, в том числе палеогнатные, начали расходиться друг от друга в раннем меловом периоде . [12] Бентон (2005) резюмировал это и другие молекулярные исследования как предполагающие, что палеогнаты должны были возникнуть 110–120 миллионов лет назад в раннем меловом периоде . Однако он указывает, что летопись окаменелостей не сохранилась до 70 миллионов лет назад, что оставляет промежуток в 45 миллионов лет. Он спрашивает, будут ли когда-нибудь найдены окаменелости палеогнатий, или предполагаемые темпы молекулярной эволюции слишком медленные, и что эволюция птиц на самом деле ускорилась во время адаптивного излучения после границы мелового и палеогенного периодов ( граница K – Pg). [13]
Другие авторы ставили под сомнение монофилию Palaeognathae по разным причинам, предполагая, что они могли быть мешаниной неродственных птиц, которые были сгруппированы вместе, потому что они случайно не летают. У неродственных птиц анатомия ратита могла развиться несколько раз по всему миру в результате конвергентной эволюции . Макдауэлл (1948) утверждал, что сходство в анатомии нёба у палеогнатов на самом деле могло быть неотенией., или сохранившие эмбриональные черты. Он отметил, что были и другие особенности черепа, такие как сохранение швов во взрослом возрасте, которые были похожи на таковые у молодых птиц. Таким образом, возможно, характерное нёбо было на самом деле замороженной стадией, через которую прошли многие эмбрионы птичьих хрящей во время развития. Таким образом, сохранение ранних стадий развития могло быть механизмом, благодаря которому различные птицы становились нелетающими и становились похожими друг на друга. [14]
Хоуп (2002) рассмотрел все известные окаменелости птиц мезозоя в поисках доказательств происхождения эволюционной радиации неорнитов . Это излучение также сигнализировало бы о том, что палеогнаты уже разошлись. Она отмечает пять раннемеловых таксонов, которые были отнесены к Palaeognathae. Она считает, что ни один из них не может быть четко определен как таковой. Тем не менее, она не найдут доказательства того , что новонёбная и, следовательно, также бескилевая не было расходился не поздней ранние кампанского возраст мелового периода. [15]
Вегавис - ископаемая птица из маастрихтского яруса позднемеловой Антарктиды. Вегавис наиболее близок к истинным уткам. Поскольку практически все филогенетические анализы предсказывают, что утки разошлись после палеогнатов, это свидетельствует о том, что палеогнаты уже возникли задолго до этого времени. [16]
Исключительно сохранившийся экземпляр вымершей летающей палеогнатии Lithornis был опубликован Леонардом и др. в 2005 году. Это сочлененная и почти полная окаменелость из раннего эоцена Дании, и считается, что это самый хорошо сохранившийся литорнитиформный череп из когда-либо обнаруженных. Авторы пришли к выводу, что Lithornis был таксоном, близким к тинамам, а не страусам, и что литорнитиформы + тинамы были наиболее базальными палеогнатами. Они пришли к выводу, что все ратиты, следовательно, были монофилетическими, происходящими от одного общего предка, который стал нелетающим. Они также интерпретируют палеогнатоподобных Limenavis из Раннемеловой Патагонии как возможное свидетельство мелового имонофилетическое происхождение палеогнатесов. [9]
Загадочные большие яйца из плиоцена Лансароте на Канарских островах были приписаны ратитам. [17]
В 2007 году был проведен амбициозный геномный анализ живых птиц, который противоречил данным Leonard et al. (2005). Выяснилось, что тинамы не являются примитивными в пределах палеогнатов, а относятся к наиболее развитым. Для этого требуются множественные случаи нелетаемости в пределах палеогнатов и частично опровергается гипотеза наместничества Гондваны (см. Ниже). В ходе исследования были изучены последовательности ДНК из 19 локусов 169 видов. Было обнаружено доказательство того, что палеогнаты представляют собой одну естественную группу ( монофилетическую ), и что их расхождение с другими птицами является старейшим расхождением среди всех существующих групп птиц. Он также поместил тинам в ратитов, более производных, чем страусы или носы, и в качестве сестринской группы эму и киви, и это делает ратитов парафилетическими . [18]
Связанное с этим исследование было посвящено исключительно проблеме филогении палеогнатий. Он использовал молекулярный анализ и изучил двадцать несвязанных ядерных генов. Это исследование пришло к выводу, что было по крайней мере три случая нелетающих, которые привели к разным отрядам ратитов, что сходство между отрядами ратита частично связано с конвергентной эволюцией и что Palaeognathae монофилетичны , а ратиты - нет. [19]
Начиная с 2010 года, исследования ДНК показали, что тинамусы являются сестринской группой вымерших моа Новой Зеландии. [5] [7] [20] [21]
Молекулярное исследование всех отрядов птиц в 2020 году показало, что палеогнаты разошлись в позднем меловом периоде или раньше, до 70 миллионов лет назад. Тем не менее, все современные отряды возникли только в последнем палеоцене и впоследствии, со страусами, расходящимися в последнем палеоцене, реами в раннем эоцене , киви (и предположительно слоновыми птицами) вскоре после этого в раннем эоцене, и, наконец, Casuariiformes и тинамус (и предположительно моа), расходящиеся друг от друга в середине эоцена. [22]
В истории биологии было много конкурирующих таксономий птиц, ныне включенных в Palaeognathae. Эту тему изучали Дюбуа (1891), Шарп (1891), Шуфельд (1904), Сибли и Алквист (1972, 1981) и Крафт (1981).
Меррему (1813) часто приписывают совместную классификацию палеогнатов, и он создал таксон «Ratitae» (см. Выше). Тем не менее, Linnaeus (1758) помещал Казуар, эму, страус и нанду~d вместе в Struthio . Урок (1831 г.) добавил киви к Ratitae. Паркер (1864) сообщил о сходстве вкуса тинамуса и ратита, но это открытие более широко приписывают Хаксли (1867). Хаксли по-прежнему относил тинамус к Carinatae Меррема из-за их килевидной грудины и думал, что они наиболее близки к Galliformes .
Пайкрафт (1900) сделал большой шаг вперед, когда ввел термин Palaeognathae. Он отверг классификацию Ratitae-Carinatae, которая разделяла тинамы и ратиты. Он рассудил, что бескилевая, или «ратитовая», грудина могла легко развиться у неродственных птиц, которые самостоятельно стали нелетающими. Он также признал, что ратиты были вторично нелетающими. Его подразделения были основаны на особенностях небного скелета и других систем органов. Он установил семь примерно современных отрядов живых и ископаемых палеогнатов (Casuarii, Struthiones, Rheae, Dinornithes, Aepyornithes, Apteryges и Crypturi - последний его термин для тинамусов после рода Tinamou Crypturellus ).
Бескилевой, как правило , рассматривается как надотряд , но авторы относились к ним как таксон так высоко , как подкласс (Stresemann 1927-1934 гг) или как низко как порядка (Cracraft 1981 и МСОП , который включает в себя все palaeognaths в «Struthioniformes» [23] ).
Palaeognathae |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Кладограмма основана на Mitchell (2014) [7] с некоторыми названиями клад после Юрия и др. al (2013) [24]
Cloutier, A. et al . (2019) в своем молекулярном исследовании относят страусов к базовой линии, а рею - к следующей по базальной линии. [25]
Альтернативная филогения была обнаружена Kuhl, H. et al. (2020). В этой трактовке все представители Palaeognathae классифицируются как Struthioniformes, но здесь они по-прежнему показаны как отдельные отряды. [22]
Palaeognathae |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Палеогнаты названы в честь характерной сложной архитектуры костей костного неба. Крафт (1974) определила его с помощью пяти персонажей.
Палеогнаты имеют схожую анатомию таза. В тазу большое открытое подвздошно-седалищное отверстие . Лобковая кость и седалищная кость , вероятно, длиннее подвздошной кости и выступают из-под хвоста. Расположенный позади вертлужной впадины часть таза длиннее preacetabular части.
Палеогнаты имеют рисунок бороздок на роговом покрытии клюва. Это покрытие называется рамфотекой . Узор палеогнат имеет одну центральную полосу рога с длинными треугольными полосами по бокам.
У Палеогнатеса яйца насиживает самец. Самец может включать в свое гнездо яйца одной или нескольких самок. Он также может иметь яйца, откладываемые в его гнездо самками, которые не спаривались с ним, в случаях гнездового паразитизма . Только у страусов и большого пятнистого киви самка также помогает высиживать яйца. [27]
Тинаму Центральной и Южной Америки, в первую очередь земными, хотя они летают слабо. У тинамуса очень короткие рулевые перья, что придает им почти бесхвостый вид. В целом они напоминают галловидных птиц, таких как перепела и глухарь.
У тинамусов очень длинная килевидная грудина необычной трехзубчатой формы. Эта кость, грудина , имеет центральную пластину ( Carina sterni ) с двумя длинными тонкими боковыми трабекулами , которые изгибаются в обе стороны и почти касаются киля сзади. Эти трабекулы также можно рассматривать как края двух больших отверстий, которые надрезают задний край грудины и простираются почти на всю ее длину. Тинамусы имеют правильную полукруглую фуркулу , без следов гипоклеидия . [28] Есть острый угол между лопаткой и клювовидным отростком , как у всех летающих птиц. Таз имеет открытыйподвздошно-седалищное окно , рассекающее задний край между подвздошной и седалищной костями , как у всех палеогнатес. Tinamous не имеют настоящего пигостиля , их хвостовые позвонки остаются несращенными, как у ratites. [29]
Перья тинаму похожи на перья летучих птиц тем, что у них есть рахис и две лопасти. Однако структура перьев тинамо уникальна тем, что у них есть зазубрины, которые остаются соединенными на концах. Таким образом, параллельные зубцы разделяются только щелями между ними. [30] У тинамусов есть мочеполовые железы .
Крысиные птицы строго нелетают, и их анатомия отражает специализацию наземной жизни. Термин « ратит » происходит от латинского слова ratis , обозначающего плот, потому что они обладают плоской грудиной или грудиной в форме плота. Эта характерная грудина отличается от таковой у летающих птиц, у которых грудная мускулатура непропорционально велика, чтобы обеспечивать силу взмахов крыльев, а у грудины появляется выступающий киль, или carina sterni, для закрепления этих мышц. В ключицы не запали в вилок. Вместо этого, если они вообще есть, они похожи на шины и лежат вдоль медиальной границы клювовидного отростка., прикрепляется клюво-ключичной связкой. Между лопаткой и коракоидом тупой угол , и две кости сливаются вместе, образуя скапулокоракоид . [29] Ратиты имеют уменьшенную и упрощенную структуру крыльев и сильные ноги. За исключением некоторых перьев крыльев реи, нити зазубрин , составляющие лопатки перьев, не сцепляются плотно друг с другом, что придает оперению более взлохмаченный вид и делает ненужным смазывание перьев маслом. Взрослые ратиты не имеют чистящей железы ( мочеполовой железы ), содержащей масло для чистки.
Палеогнаты в целом, как правило, обладают пропорционально маленьким мозгом и относятся к числу ныне живущих птиц с наиболее ограниченными когнитивными способностями. Киви, однако, исключительны и имеют большой мозг, сравнимый с мозгом попугаев и певчих птиц , хотя доказательства аналогичного уровня сложности поведения в настоящее время отсутствуют. [31]
Живые представители Palaeognathae колеблются от 6 дюймов (15 см) до 9 футов (2,7 м), а вес может быть от 0,09 до 345 фунтов (0,0–156,5 кг). [27] Страусы - самые крупные страусы (члены отряда Struthioniformes) с длинными ногами и шеей. Их рост составляет от 5,7 до 9 футов (1,7–2,7 м), а вес - от 139 до 345 фунтов (63–156 кг). [27] У них распущенные крылья. У самцов черные и белые перья, а у самок серовато-коричневые. Они уникальны среди птиц тем, что имеют только третий и четвертый пальцы на каждой ноге. На крыльях страуса есть когти или когти на первом и втором пальцах (а у некоторых особей и на третьем). Страусы отличаются от других палеогнатов тем, что имеют уменьшенную сошниковую кость черепа.[ необходима цитата ]
Эму от 6 до 7,5 футов (1,8–2,3 м) в высоту и весят от 75 до 110 фунтов (34–50 кг). [27] У них короткие крылья, а у взрослых - коричневые перья.
Реи от 3 до 4,6 футов (91–140 см) и весят от 33 до 88 фунтов (15–40 кг). [27] Их перья серые или пятнисто-коричневые и белые. У них большие крылья, но нет рулевых перьев. У них нет ключиц.
Казуары от 3,5 до 5,6 футов (1,1–1,7 м) в высоту и весят от 30 до 130 фунтов (14–59 кг). [27] У них есть рудиментарные крылья с черными перьями и шестью жесткими, похожими на дикобраза, иглами вместо первичных и вторичных перьев.
Киви - самые маленькие из ратитов, их рост от 14 до 22 дюймов (36–56 см) и вес от 2,6 до 8,6 фунтов (1,2–3,9 кг). [27] У них лохматые коричневые перья.
Размер Tinamous варьируется от 8 до 21 дюйма (20–53 см), а вес - от 1,4 до 5 фунтов (640–2 270 г). [27]
Многие из более крупных птиц-ратитов имеют чрезвычайно длинные ноги, а самая крупная из ныне живущих птиц, страус , может бегать со скоростью более 35 миль в час (60 км / ч). Эму имеют длинные сильные ноги и могут разгоняться до 30 миль в час (48 км / ч). Казуары и реи демонстрируют сходное сходство в маневренности, а некоторые вымершие формы, возможно, достигли скорости 45 миль в час (75 км / ч). [ необходима цитата ]
Сегодня ратиты в основном ограничены Южным полушарием, хотя в кайнозое они также присутствовали в Европе , Северной Америке и Азии . В меловом периоде эти южные континенты были соединены, образуя единый континент под названием Гондвана . Гондвана - решающая территория в важном научном вопросе об эволюции Palaeognathae и, следовательно, об эволюции всех Neornithes .
Есть две теории относительно эволюции палеогнатов. Согласно гипотезе наместничества Гондваны, палеогнаты произошли однажды, от одного предка, на Гондване в меловой период, а затем переселились на дочерние массивы суши, которые стали сегодняшними южными континентами. Эта гипотеза наиболее убедительно подтверждается исследованиями молекулярных часов, но она ослаблена отсутствием каких-либо ископаемых палеогнатов мелового периода или южных ископаемых, а также ранним излучением палеогнатов на суше Лавразии. Согласно гипотезе третичного излучения, [а] они возникли после мелового-палеогенового вымирания.от множества летающих предков на разных континентах по всему миру. Эта гипотеза подтверждается исследованиями молекулярной филогении и соответствует летописи окаменелостей, но ослаблена морфологическими филогенетическими исследованиями. Обе гипотезы были поддержаны и оспорены многими исследованиями многих авторов. [8]
Исследование 2016 года генетической и морфологической дивергенции пришло к выводу, что группа имела лауразийское происхождение. [3]
Крафт (2001) дал всесторонний обзор данных и решительно поддержал гипотезу викариантности Гондваны филогенетическими данными и исторической биогеографией. Он цитирует исследования молекулярных часов, которые показывают, что базальная дата дивергенции неорнитов составляет около 100 млн лет назад . Он приписывает авторам исследований молекулярных часов наблюдение, что отсутствие окаменелостей южных палеогнатий может соответствовать относительно скудным южным меловым отложениям и относительному отсутствию полевых палеонтологических исследований в южном полушарии. Более того, Крафт синтезирует морфологические и молекулярные исследования, отмечая конфликты между ними, и приходит к выводу, что большая часть доказательств свидетельствует в пользу монофилии палеогнатий.. Он также отмечает, что не только ратиты, но и другие базальные группы новорожденных птиц имеют трансантарктическое распространение, как и следовало ожидать, если бы палеогнаты и неогнаты разошлись в Гондване. [33]
Геологический анализ показал, что Новая Зеландия могла быть полностью под водой еще 28 млн лет назад, что сделало невозможным выживание нелетающих птиц. [ необходима цитата ] Однако открытие окаменелости Sphenodon, датируемой ранним миоценом 19–16 млн лет назад, ставит вопрос о том, была ли масса острова полностью затоплена. Это открытие предлагает еще одно свидетельство того, что древние виды Sphenodon жили на некоторой части суши с тех пор, как отделились от Гондваны.примерно 82 млн лет назад. Доказательства повышения уровня моря, затопившего большую часть Новой Зеландии, являются общепринятыми, но есть споры о том, какая часть Новой Зеландии была затоплена. Вид Sphenodon, сохранившийся на остатках острова, предполагает, что выжили и более крупные виды. [34]
В конце концов, самая ранние записанная paleognaths летит, предположительно плезиоморфный lithornithids , нашли вполне возможно, уже в позднем меле в Северной Америке , [10] [11] в то время как некоторые из самых ранних нелетающих бескилевых происходят в Европе. [35] Гипотеза викариантности основана на предположении, что южные массивы суши были более релевантными для эволюции ратитов, чем северные. [35] [36]
Федучча (1995) подчеркнул событие вымирания на границе мелового и палеогенного периодов как вероятную движущую силу диверсификации неорнитов, изобразив только одну или очень немногие ветки птиц, пережившие конец мелового периода. Он также отметил, что птицы во всем мире развили анатомию, подобную ратиту, когда стали нелетающими, и считали сходство современных крысят, особенно киви, неоднозначным. [37] В этом акценте на кайнозое , а не на меловом периоде, как на времени базальных расхождений между неорнитинами, он следует за Олсоном. [38]
Хоуд показал, что Lithornithiformes , группа летающих птиц, которые были обычны в кайнозое северного полушария, также были палеогнатами. Он утверждает, что каменная птица Paleotis , известная по окаменелостям в Дании (северное полушарие), обладала уникальными анатомическими особенностями черепа, которые делают ее членом того же отряда, что и страусы. Он также утверждал, что киви не должны были попасть в Новую Зеландию, которая покинула материк в раннем меловом периоде , если их предок был нелетающим; это утверждение, по крайней мере, было подтверждено открытием возможно летучего Proapteryx. Таким образом, он пришел к выводу, что литорнитоподобные предки могли достичь южных континентов примерно 30-40 миллионов лет назад и развили нелетающие формы, которые сегодня являются ратитами. [39] Эта гипотеза противоречит некоторым более поздним молекулярным исследованиям [40], но поддерживается другими. [19]
Человеческое происхождение эволюционировало в Африке в симпатии к страусам . После того, как Homo появился и покинул Африку и перебрался на другие континенты, они продолжали встречать страусов в Аравии и большей части южной и центральной Азии.. Никаких контактов с другими родами палеогнат не было до тех пор, пока аборигены не заселили Новую Гвинею и Австралию. Впоследствии палеоиндейцы столкнулись с тинамом и реей в Центральной и Южной Америке, австронезийские поселенцы столкнулись и истребили слоновых птиц Мадагаскара, и маори поступили так же с моа Новой Зеландии. Гигантские ратиты Мадагаскара и Новой Зеландии развивались практически без воздействия хищников-млекопитающих и были неспособны справиться с хищниками со стороны людей; такая же судьба постигла и многих других океанических видов (как, по-видимому, ранее австралийских дроморнитидов ). Во всем мире большинство гигантских птиц вымерли к концу 18 века, и большинство выживших видов в настоящее время находятся под угрозой исчезновения.и / или уменьшаются в популяции. Однако сосуществование между птицами-слонами и людьми оказалось дольше, чем считалось ранее. [41]
Сегодня таких ратитов, как страус , разводят и иногда даже содержат в качестве домашних животных. Ратиты играют большую роль в человеческой культуре; их выращивают, едят, гоняют, защищают и содержат в зоопарках.
Сноски
Источники
Поищите ratite в Викисловаре, бесплатном словаре. |
Викискладе есть медиафайлы по теме Palaeognathae . |