Вы когда-нибудь ели куриные ножки? Если вы этого не сделали, то, возможно, будете удивлены, узнав, что там на самом деле довольно много плоти. И весы тоже! Это замечательные — и информативные — образцы инженерной мысли.

Как человек, специализирующийся на работе с окаменелой кожей динозавра, я испытываю более чем мимолетный интерес к птичьим лапам и чешуе других рептилий (да, птицы тоже рептилии).

В статье, опубликованной сегодня в Nature Communications, мы описываем, как мы использовали некоторые необычные окаменелости, чтобы показать разнообразие образа жизни при переходе от наземного динозавра к летающей птице.

Поскольку плотоядные динозавры—тероподы - группа двуногих динозавров, характеризующихся полыми костями и трехпалыми ступнями, — в конечном итоге эволюционировали в птиц, у этих двух групп много общего.

Таким образом, мы можем использовать птиц в качестве модели для реконструкции поведения и образа жизни вымерших динозавров.

Многозадачные ноги

Птицам не хватает "правильных" рук, поэтому их ногам приходится выполнять двойную работу — садиться, ходить, хватать пищу, манипулировать ею. Они, естественно, хорошо приспособлены для выполнения этой работы. Но не все птичьи лапы созданы равными, так как рабочие места у разных видов разные.

Хищные птицы — например, ястребы и соколы — часто имеют большие выступающие подушечки пальцев, которые действуют как мизинцы, помогая им хватать добычу. Хищные птицы, специализирующиеся на ловле рыбы, также имеют колючую чешую на нижней стороне лапы, которая помогает удерживать их скользкий улов.

Между тем, у птиц, которые проводят больше времени на земле (например, эму и киви) или сидят на насесте (вороны, воробьи и так далее), совершенно другие лапы, приспособленные для выполнения поставленной задачи.

Меня давно поразило, что если бы у нас были правильные окаменелости — если бы мы могли только взглянуть на их лапы — мы могли бы узнать больше о том, как вели себя некоторые динозавры и первые птицы или даже охотились.

Освещающие чешую и перья

Вот уже более 25 лет из пород раннего мела (примерно 145-100 миллионов лет назад) в Китае с огромной скоростью появляются необычные окаменелости пернатых динозавров.

Окаменелые перья множества видов точно показывают, как изменялись перья с течением времени. Они перешли от простых волосоподобных нитей у наземных теропод к ветвящимся и все более сложным перьям современного типа у пеннарапторанов (группа, наиболее тесно связанная с птицами и включающая их) и, наконец, самих птиц.

Но перья - это только половина дела.

Еще в 2015 году мои коллеги Майкл Питтман из Китайского университета Гонконга и Том Кей из Фонда научного прогресса стали пионерами почти чудесной формы фотографии, называемой лазерно-стимулированной флуоресценцией (LSF).

Этот метод буквально высвечивает детали в окаменелостях, которые не видны (или нечетки) невооруженным глазом. Используя LSF, они изучили более 1000 окаменелостей ранних птиц и их родственников-динозавров.

Они идентифицировали около дюжины окаменелостей, в которых сохранились не только перья, но, что более важно, кожа и чешуя, окружающие ступни.

Эти окаменелости варьировались от дромеозавров (группа хищных динозавров, включающая велоцираптора), таких как микрораптор и Анхиорнис, до более обычных на вид примитивных птиц, таких как сапеорнис и Конфуциусорнис.

Работая с моим аспирантом Натаном Энрикесом и другим экспертом по птичьим лапам Лией Цанг из Австралийского музея, мы сравнили то, что мы видели в лапах окаменелостей, с лапами современных птиц.

В то же время Питтман работал со своим аспирантом Кейсом Миллером, изучая размеры и форму когтей в поисках дальнейших подсказок о том, как они использовались.

Серьезные сюрпризы

С одной стороны, мы могли бы ожидать, что у чего—то вроде Anchiornis, у которого есть перья, но все еще длинный хвост и черты наземного динозавра, будет мало или вообще не будет признаков воздушного образа жизни более птицеподобных видов, таких как Confuciusornis.

Но это оказалось правдой лишь отчасти, и на этом пути были серьезные сюрпризы.

Самым интригующим был микрораптор, так называемый "четырехкрылый теропод", потому что у него были длинные маховые перья на ногах и руках; своего рода динозавровый биплан.

Его лапы были почти неотличимы от лап современных ястребов, что наводит на мысль о том, что микрораптор тоже был опытным воздушным хищником, способным брать добычу "на крыло". Это был не какой-то неуклюжий динозавр, "учившийся" летать.

На самом деле, целый ряд рыб, ящериц и млекопитающих были найдены сохранившимися в кишечнике различных ископаемых микрорапторов, что подтверждает представление об искусном воздушном охотнике.

Анхиорнис, хотя и был во многих отношениях похож на микрораптора (включая менее развитую конструкцию "биплана"), также имел ястребиные лапы. Однако, учитывая ограниченные летные возможности, у него был бы более наземный подход к охоте.

Гораздо более похожие на птиц Конфуциусорнис и Сапеорнис имели ноги, хорошо приспособленные для сидения на насесте, но другие свидетельства говорят нам, что Конфуциусорнис был универсалом, больше похожим на сороку или курицу.

Сапеорнис, с другой стороны, был теплолюбивым птицеловом, который, возможно, дополнял свой преимущественно травоядный рацион мясом, подобно некоторым "травоядным" грифам.

Легко думать об эволюции как о "линейной" или имеющей конечную цель: ходячий динозавр эволюционирует в пернатого динозавра, пернатый динозавр эволюционирует в летающую птицу. Но это вопиюще неверное упрощение.

Столь же неверно думать, что самые ранние птицы были каким-то образом недостаточно оснащены по сравнению со своими современными родственниками. Наши результаты помогают показать, что точно так же, как птицы сегодня играют множество экологических ролей, так же поступали и динозавры.

И они были великолепно приспособлены, независимо от того, насколько хорошо они летали.