Четырехкрылый динозавр из Китая

Хинг Ху, Жонжи Жоу, Хяолин Ван, Хьювен Кванг, Фучен Жан и Хьянги Ду (2002)

В палеонтологии широко известна гипотеза происхождения птиц от динозавров, и наша дискуссия как раз о том, как предки птиц впервые научились летать. Здесь мы представляем новые свидетельства того, что некоторые дромеозавровые динозавры были четырехкрылыми животными, и, вероятно, были способны на планирующий полет, что является промежуточной ступенью на пути к активному машущему полету.

За последние несколько десятилетий гипотеза происхождения птиц от тероподов была подтверждена ископаемыми свидетельствами и систематической работой. После описания Deinonychus, Дромеозавриды привлекли особое внимание как представители предков птиц. Либо они, либо вместе с Троодонтидами, рассматривались как наиболее тесно связанные с птицами. Более глубокое изучение этих животных стало решающим в восстановлении эволюционного перехода к птицам. Недавние открытия Jehol Group в западном Ляонине, Китай, указывают на то, что мелкие дромеозавриды с перьями на передних и задних конечностях, аналогичные Archaeopteryx, функционально сопоставимы с древесными птицами. В 2001 и 2002 гг. мы получили от Jehol Group шесть новых образцов дромеозаврид из раннего мела в нескольких местах бассейна Чаоян в Западной провинции Ляонин, Китай. Институтом Палеонтологии Позвоночных и Антрооплогии данные находки V13352 и V13320 были определены в качестве нового вида Microraptor.

Theropoda Marsh, 1881

Maniraptora Gauthier, 1986

Dromaeosauridae Matthew & Brown, 1922

Microraptor Xu, Zhou & Wang, 2000

Microraptor gui sp. nov.

Этимология. Видовое название присвоено в честь известного палеонтолога Гу Живея, внесшего вклад в изучение биоты Jehol.

Материал. Находки IVPP V13352 (голотип) и V13320 прдеставляют собой почти полный скелет.

Места находок. Дапингфян, Округ Чаоян, Западные провинции Ляонин (30 км юго-западнее города Чаоян); Формирование Джифотан (ранний мел).

Диагноз. Отличается Microraptor zhaoianus наличием выступающей биципитальной бугристости на лучевой кости. I палец передней конечности значительно короче, сильно изогнутая лобковая кость и искривлённая голень.

Рисунок 1. Microraptor GUI. a, Скелет Microraptor GUI (IVPP V13352). Шкала 5 см.

b, компьютерная томография IVPP V13352. Шкала 13 см.

с, реконструкция М. GUI показывает расположение перьев. Шкала 6 см.

Описание. Microraptor gui – небольшое животное в общей длине 77 см (рис. 1а). Как и в М. zhaoianus, Sinovenator из семейства троодонтид и подобного ему овирапторового Caudipteryx, М. gui имеет относительно короткое туловище, которое является 44-50% от длины задних конечностей (в соответствии с методом работы 19). Хвост длинный, но имеет относительно небольшое число позвонков (около 26). Грудные кости плоские и большие (рис. 1а), отличающиеся от других dromaeosaurids, у которых данные кости в парах распложены не слитно. Передние лапы примерно в 2,7 бедренной длины. О морфологии черепа данных для анализа недостаточно. Таз отображает производные функции, как у М. zhaoianus, Sinornithosaurus, Sinovenator и большинства птиц: расположенный позади вертлужной впадины конический отросток подвздошной кости, загнутый лобок и седалищная кость короткие и два спинных отростка. Как и все дромеоазвриды, Microraptor имеет сильно загнутые когти, но предназанченные не для убийства, а для лазания по деревьям.

Рисунок 2. Перья IVPP V13352 и TNP00996. Перья прикреплены к черепу (a), хвосту (d), лапам (f) и задним конечностям (g) IVPP V13352.

Самая отличительная особенность заключается в креплении перьев по всей длине пяточной кости (рис. 1а, с, 2g и 3а). Перья длинные, некоторые из них имеют асимметричные лопасти, как маховые перья (рис. 3а-d). Мы исключаем возможность качественного сохранения артефактов, но мы наблюдали эту особенность во всех шести образцах в настоящем исследовании, большинство из которых представлены относительно четко сохранившимися скелетами. Перья также имеются на голени и бедрах, представляя собой симметричные лопасти. В общем, оперение ног похоже на крылья современных птиц, что указывает на наличие крыльев на задних конечностях. Не смотря на то, что пока нет современных аналогов, наши наблюдения созвучны с некоторыми ранними гипотезами, говорящими о  существовании промежуточной стадии tetrapteryx в эволюции птиц.

Рисунок 3. Перья прикреплены к левой пяточной кости из IVPP V13477 (а) и правой пяточной кости из IVPP V13320 (b). с, крупным планом перья IVPP V13477. d, TNP00996. е, крупным планом некоторые перья хвоста TNP00996. f, Крупный план некоторых первичных перьев IVPP V13352.

Недавние исследования показывают, что дромеозавры напоминают Archaeopteryx в сфере полета (за исключением некоторых различий в конечностях, например, руки большего размера у последнего), и, таким образом дромеозавры были приспособлены для полета, но некоторые из них утеряли эту способность. Асимметричные перья Microraptor имеют аэродинамические свойства, необходимые для полета. Асимметрия присутствует не только на лапах и хвосте, но и задних конечностях (рис. 3c-f). Оперение лап и ног создают идеальную аэродинамику, аналогичную крыльям летучих мышей или планирующих животных. Все эти черты позволяют предположить, что некоторые дромеозавриды умели планировать, представляя собой промежуточный вариант между нелетающими птицами и особями, способными на свободный полет.

См. также:

Механический микрораптор-орнитоптер, сделанный японским конструктором Кацухико Какута.

Список литературы

1. Ostrom, J. H. Osteology of Deinonychus antirrhopus, an unusual theropod dinosaur from the Lower Cretaceous of Montana. Peabody Mus. Nat. Hist. Bull. 30, 1–165 (1969).

2. Currie, P. J. Cranial anatomy of Stenonychosaurus inequalis (Saurischia, Theropoda) and its bearing on the origin of birds. Can. J. Earth Sci. 22, 1643–1658 (1985).

3. Norell, M. A., Clark, J. M., Chiappe, L. M. & Dashzeveg, D. A nesting dinosaur. Nature 378, 774–776 (1995).

4. Novas, F. E. & Puerta, P. New evidence concerning avian origins from the Late Cretaceous of Patagonia. Nature 387, 390–392 (1998).

5. Forster, C. A., Sampson, S. D., Chiappe, L. M. & Krause, D. W. The theropod ancestry of birds: new evidence from the Late Cretaceous of Madagascar. Science 279, 1915–1919 (1998).

6. Ji, Q., Currie, P. J., Norell, M. A. & Ji, S.-A. Two feathered dinosaurs from northeastern China. Nature 393, 753–761 (1998).

7. Xu, X.,Wang, X.-L. &Wu, X.-C. A dromaeosaurid dinosaur with a filamentous integument from the Yixian Formation of China. Nature 401, 262–266 (1999).

8. Xu, X., Zhou, Z.-H. & Wang, X.-L. The smallest known non-avian theropod dinosaur. Nature 408, 705–708 (2000).

9. Zhou, Z.-H.&Zhang, F.-C. A long-tailed, seed-eating bird from the Early Cretaceous of China. Nature 418, 405–409 (2002).

10. Gauthier, J. A. Saurischian monophyly and the origin of birds. Mem. Calif. Acad. Sci. 8, 1–55 (1986).

11. Holtz, T. R. Jr The phylogenetic position of the Tyrannosauridae: implications for theropod systematics. J. Paleontol. 68, 1100–1117 (1994).

12. Holtz, T. R. Jr A new phylogeny of the carnivorous dinosaurs. Gaia 15, 5–61 (2000).

13. Sereno, P. C. The evolution of dinosaurs. Science 284, 2137–2147 (1999).

14. Norell, M. A., Clark, J. M. & Makovicky, P. in New Perspectives on the Origin and Early Evolution of Birds (eds Gauthier, J. & Gall, L. F.) 49–67 (Peabody Mus. Nat. Hist., Yale Univ., New Haven, 2001).

15. Xu, X., Norell, M. A., Wang, X.-L., Makovicky, P. & Wu, X.-C. A basal troodontid from the Early Cretaceous of China. Nature 415, 780–784 (2002).

16. Makovicky, P. & Sues, H.-D. Anatomy and phylogenetic relationships of the theropod dinosaur Microvenator celer from the Lower Cretaceous of Montana. Am. Mus. Novit. 3240, 1–27 (1998).

17. Norell, M. A. et al. ‘Modern’ feathers on a non-avian dinosaur. Nature 416, 36–37 (2002).

18. Smith, P. E. et al. Dates and rates in ancient lakes: 40Ar–39Ar evidence for an early Cretaceous for the Jehol Group, northeast China. Can. J. Earth Sci. 32, 1426–1431 (1995).

19. Jones, T. D., Farlow, J. O., Ruben, J. A., Henderson, D. M. & Hillenius, W. J. Cursoriality in bipedal archosaurs. Nature 406, 716–718 (2000).

20. Xu, X. Deinonychosaurian Fossils from the Jehol Group of Western Liaoning and the Coelurosaurian Evolution. PhD dissertation, Chinese Academy of Sciences (2002).

21. Norell, M. A. &Makovicky, P. J. Important features of the dromaeosaur skeleton: information from a new specimen. Am. Mus. Novit. 3215, 1–28 (1997).

22. Zhang, X.-H. et al. A long-necked therizinosauroid dinosaur from the Upper Cretaceous Iren Dabasu Formation of Nei Mongol, People’s Republic of China. Vertebrata PalAsiatica 39, 282–290 (2001).

23. Sanz, J. L. et al. An Early Cretaceous bird from Spain and its implications for the evolution of avian flight. Nature 382, 442–445 (1996).

24. Zhang, F.-C. & Zhou, Z.-H. A primitive enantiornithine bird and the origin of feathers. Science 290, 1955–1959 (2000).

25. Beebe, C. W. A Tetrapteryx Stage in the Ancestry of Birds (Zooligica, New York, 1915).

26. Heilmann, G. The Origin of Birds (Witherby, London, 1927).

27. Burnham, D. A. et al. Remarkable new birdlike dinosaur (Theropoda: Maniraptora) from the Upper Cretaceous of Montana. Univ. Kansas Paleont. Contri. (new series) 13, 1–14 (2000).

28. Feduccia, A. & Tordoff, H. B. Feathers of Archaeopteryx: asymmetric vanes indicate aerodynamic function. Science 203, 1021–1022 (1979).

29. Ostrom, J. H. The cursorial origin of avian flight. Mem. Calif. Acad. Sci. 8, 73–81 (1986).

30. Padian, K. & Chiappe, L. M. The origin and early evolution of birds. Biol. Rev. 73, 1–42 (1998).

31. Burgers, P. & Chiappe, L. M. The wing of Archaeopteryx as a primary thrust generator. Nature 399, 60–62 (1999).

32. Chatterjee, S. The Rise of Birds (Johns Hopkins Univ. Press, Baltimore, 1997).

33. Yalden, D. W. Climbing Archaeopteryx. Archaeopteryx 15, 107–108 (1997).

34. Chiappe, L. M., Ji, S.-A., Ji, Q. & Norell, M. A. Anatomy and systematics of the Confuciusornithidae (Theropoda: Aves) from the lateMesozoic of Northeastern China. Bull. Am.Mus. Nat. Hist. 242, 1–89 (1999).

35. Hopson, J. A. in New Perspectives on the Origin and Early Evolution of Birds (eds Gauthier, J. & Gall, L. F.) 211–236 (Peabody Mus. Nat. Hist., Yale Univ., New Haven, 2001).

36. Zhou, Z.-H. & Farlow, J. O. in New Perspectives on the Origin and Early Evolution of Birds (eds Gauthier, J. & Gall, L. F.) 237–254 (Peabody Mus. Nat. Hist., Yale Univ., New Haven, 2001).

37. Sereno, P. & Rao, C. Early evolution of avian flight and perching: new evidence from the Early Cretaceous of China. Science 255, 845–848 (1992).

38. Arnold, E. N. in New Perspectives on the Origin and Early Evolution of Birds (eds Gauthier, J. & Gall, L. F.) 195–210 (Peabody Mus. Nat. Hist., Yale Univ., New Haven, 2001).

39. Norberg, U. M. Evolution of vertebrate flight: an aerodynamic model for the transition from gliding to active flight. Am. Nat. 126, 303–327 (1985).

40. Norberg, U.M. in The Beginnings of Birds (edsHecht, M. K.,Ostrom, J. H., Viohl, G. &Wellnhofer, P.) 293–302 (Freunde des Jura-Museums Eichstatt, Eichstatt, 1985).

41. Norberg, U. M. Vertebrate Flight (Springer, Berlin, 1990).

42. Rayner, J. M. V. in The Beginnings of Birds (edsHecht, M. K., Ostrom, J. H., Viohl, G. &Wellnhofer, P.) 279–288 (Freunde des Jura-Museums Eichstatt, Eichstatt, 1985).

43. Rayner, J. M. V. in The Beginnings of Birds (edsHecht, M. K., Ostrom, J. H., Viohl, G. &Wellnhofer, P.) 289–292 (Freunde des Jura-Museums Eichstatt, Eichstatt, 1985).

44. Bock, W. J. The arboreal origin of avian flight. Mem. Calif. Acad. Sci. 8, 57–72 (1986).

45. Rowe, T. et al. The Archaeoraptor forgery. Nature 410, 539–540 (2001).

46. Speakman, J. R. & Thomson, S. C. Flight capabilities of Archaeopteryx. Nature 370, 524 (1994).

Автор перевода - Макар Семенов (Дромка)