Objašnjeno kako su čiope i kolibriji počeli letjeti

Fosili perja u izuzetno dobrom stanju omogućuju znanstvenicima da rekonstruiraju oblik krila na način koji je do sada bio nemoguć

Maleni fosil ptice pronađen u Wyomingu pruža nove informacije o preteči današnjih krila čiope i kolibrija. Fosil je neobičan utoliko što sadrži izuzetno dobro očuvano perje, omogućavajući znanstvenicima da rekonstruiraju veličinu i oblik ptičjih krila na posve drugačije načine, prethodno nemoguće samo na temelju kostiju.

Znanstvenici su primijetili gotovo cjelovit primjerak kostura ptice dovoljno malene da stane u dlan ruke i težine manje od 30 grama dok su radili u Fieldovom prirodoslovnom muzeju u Chicagu (Field Museum of Natural History).

Nova otkrivena ptica nazvana Eocypselus rowei, u čast predsjednika Upravnog odbora Fieldovog prirodoslovnog muzeja, Johna W. Rowea.

Prvo pronađena u jugoistočnom Wyomingu na fosilnom lokalitetu poznatom kao Green River Fromation, E. rowei je živjela prije otprilike 50 milijuna godina, nakon što su dinosauri nestali, a prije pojave najranijih ljudi.

E. rowei je bila malena ptica – duljine samo dvanaest centimetara od glave do repa. Perje je činilo više od pola ukupne duljine krila ptice.

Kako bi otkrili gdje se fosil točno uklapa u obiteljskom stablu ptica, znanstvenici su usporedili ovaj primjerak s izumrlim i današnjim vrstama. Njihova analiza sugerira da je ptica evolucijski predak grupe ptica koju čine današnje čiope i kolibriji.

S obzirom na razlike u obliku krila između ove dvije blisko povezane grupe ptica, znanstvenici nisu bili sigurni kako su čiope i kolibriji počeli letjeti. Pronalazak fosilnih srodnika poput ovog primjerka je ključ u razumijevanju tog pitanja, kažu znanstvenici.

„Ovaj fosil ptice predstavlja najbliže što smo dosad došli u određivanju točke gdje su se čiope i kolibriji razdvojili i počeli razvijati zasebno“, govori vodeći autor Daniel Ksepka s National Evolutionary Synthesis Center u Durhamu, u Sjevernoj Karolini.

„[Prema obliku njegovih krila] vjerojatno je da nije, poput kolibrija, lebdio u zraku te, također, vjerojatno nije bio učinkovit u brzom letu poput čiope“, govori Ksepka.

Oblik krila ptice, zajedno s njenom veličinom, sugeriraju da su preci današnjih čiopa i kolibrija postali manji prije nego što su se u pojedinoj grupi razvili jedinstveni obrasci letenja. „Kolibriji su potekli od manjih predaka, no sposobnost lebdenja u njih se je ipak razvila kasnije“, objašnjava Ksepka.

Pomnije proučavanje perja pod skenirajućim elektronskim mikroskopom (SEM) otkrilo je da su ugljični ostaci u fosilima – nekada interpretirani kao bakterije koje su se hranile perjem - zapravo fosilizirani melanosomi, sitne stanične strukture koje sadržavaju melanin koji pticama i drugim životinjama daje njihovu boju. Rezultati upućuju na to da je ova davna ptica vjerojatno bila crne boje uz moguće sjajni ili iridescentni odsjaj, poput današnjih čiopa. Sudeći prema obliku kljuna vjerojatno se je hranila insektima, kažu znanstvenici.

Drugi autori ovoga istraživanju su bili Julia Clarke, Sterling Nesbitt i Felicia Kulp sa Sveučilišta u Teksasu iz Austina, te Lance Grande iz Fieldovog prirodoslovnog muzeja.

Iako su paleontolozi do sada pronašli fosile mnogih davnih životinja koje su uz ostale fizičke karakteristike posjedovale i perje, podrijetlo ovog mehanizma, usprkos brojnim teorijama još uvijek nije u potpunosti objašnjeno.

Znanstvenici su pretpostavljali da je predak ptice, malen i ljuskama obloženog tijela četveronožni reptil, živio visoko u krošnjama stabala u tadašnjim šumama te da je skakao s drveta na drvo. Ljuske bi postajale sve duže što bi stvorilo veći uzgon te omogućilo “pteropticama“ da lete sve dalje i dalje. Kasnije u razvoju, sugerirali su znanstvenici, bilo je moguće da su se iz prednjih ekstremiteta razvila krila koja su ove životinje pretvorila u prave letače. Ova je teorija, ukratko, podrazumijevala da se je evolucija perja vjerojatno dogodila zajedno s evolucijom letenja.

U 70-im godinama prošlog stoljeća paleontolog John Ostrom uočio je nevjerojatne sličnosti između kostura ptica i kopnenih  dinosaura, poznatih po imenom teropodi te predložio kako su ptice zapravo potomci teropoda (grupa dvonožnih  dinosaura koji pripadaju redu Saurischia). Drugi paleontolozi oponirali su Ostromovoj teoriji zastupajući mišljenje kako se ptice nisu razvile iz teropoda, već da sličnosti između te dvije skupine postoje zbog toga što su imale istog pretka u daljoj prošlosti.

Kako su pronalazili sve više sličnih teropoda, znanstvenici su mogli početi sastavljati detaljniju povijest perja. Prvo su se pojavila jednostavna vlakna, da bi kasnije različite linije teropoda razvile drugačije vrste perja, neke nalik na paperje kakvo vidimo na nekim pticama danas, a neke perje sa simetrično raspoređenim ispercima.

Razlozi zbog koji se je perje uopće pojavilo u  dinosaura još uvijek nisu do kraja jasni, iako danas postoje dvije osnovne hipoteze. Prva govori da je perje vjerojatno imalo izolacijsku funkciju, odnosno da su životinje pernatim ekstremitetima čuvale svoja gnijezda i štitile mlade, a druga predlaže da je ono imalo seksualnu funkciju te se je koristilo radi privlačenja suprotnog spola u sezoni parenja.

Kako je došlo do evolucije letenja također nije potpuno sigurno. Prema najstarijoj kursorijalnoj teoriji, pernati  dinosauri su razvili sposobnost letenja sa tla, mašući rukama dok su trčali.  dinosauri predatori su skakali za vrijeme trčanja za plijenom i pritom mahali pernatim rukama. Na ovaj način, pretpostavlja se, mogli su postići veće brzine uz manji utrošak energije.

Arborealna teorija, s druge strane, sugerira da su pernati dinosauri koristili perje kako bi lakše skakali sa stabla na stablo te naposljetku počeli letjeti. Neki  dinosauri su živjeli u krošnjama stabala i skakali između drveća te sa drveća na tlo, koristeći pernate udove pri ostvarivanju uzgona i ravnoteže.

Početkom ovoga stoljeća ornitolog Ken Dial sa Sveučilišta u Montani ponudio je, proučavajući jarebice, i treću teoriju evolucije letenja. Dial je razvio WAIR (Wing assisted incline running) teoriju prema kojoj su rane ptice koristile pernate udove kako bi se trčeći brže uspele na stabla bježeći od predatora. Mahanje rukama stvorilo bi bolje prianjanje nogu uz stablo i omogućilo brži uspon na sigurno, a kasnije i veću kontrolu pri spuštanju na tlo. Prema Dialu, uspon pernatih  dinosaura na stabla je bio prekretnica u početku letenja.

Izvor: National Evolutionary Synthesis Center (NESCent), National Geographic