Признаки позвоночника пресмыкающихся у археоптерикса

Археоптерикс — вымершее животное размером с ворону, систематическое положение которого до конца не определено. В зависимости от научного взгляда, одни палеонтологи его относят к динозаврам, другие к птицам (одно из названий данных археоптериксу — птица пресмыкающееся).

История находки

• За всю историю палеонтологии удалось обнаружить и описать 12 экземпляров археоптерикса.
• Впервые нового представителя древнего мира описал в 1861 году Герман фон Майер, на основе отпечатка единственного пера в породах района Зольнхофена нынешней Германии. В том же году в тонкослоистых известняках вблизи Лангенальтайма нашли неполный скелет существа, описанный в 1863 году Р. Оуэном под названием «Лондонский экземпляр». Реконструированный образец стал прообразом рода Archaeopteryx (лат.).

До конца XX века ученые описали еще 8 окаменелостей археоптерикса, найденных в Зольнхофенских горных породах:

1. Берлинский. Останки найдены в 1876 или 1877 году Й. Дёрром. Я. Нимейер выменял их у него за корову. Восстановленный образец классифицирован в 1884 как новый вид Archaeopteryx siemensii. (Встречаемое в литературе название этого экземпляра — Archaeornis)
2. Харлемский. Найден в 1855. В 1875 Мейер по ошибке принял его за вид птеродактиля. В 1970 Д. Остром детально изучил образец и причислил его к роду археоптериксовых.
3. Айхштетский. Этот экземпляр был найден в районе деревни Воркерсцелль в 1951 году, но описан только в 1974 из-за этической дилеммы по поводу ценности находки между владельцем Ф. Фрейем и ученым К. Мейером.
4. Максбергский. Скелет без головы и хвоста нашли в 1956, через три года его описал профессор Ф. Хеллер.
5. Зольнхофенский. Добыт в 1970 году и по ошибке отправлен в коллекцию Ф. Мюллера под видом останков компсогната. Позднее при открытии нового музея, проводившие оценку образца П. Веллнхофер и Г. Фиоль, установили принадлежность экспоната к археоптериксу.
6. Дайтингский археоптерикс отличался от всех образцов местом находки. Окаменелости нашли в 1990 году в отложениях Дайтинга, которые на десятки тысяч лет моложе других находок. Спустя 20 лет оригинал описал Р. Альберсдорфер, в честь которого в 2018 году вид классифицировали как A.
7. Мюнхенский. При первичном описании в 1993 образец стал единственной окаменелостью с хорошо сохранившейся грудиной. Впоследствии П. Веллнхофер опроверг поспешный вывод, так как при исследовании в ультрафиолетовом диапазоне грудина оказалась сместившимся участком левой воронковидной кости.
8. Фрагментарный экземпляр обнаружил в 1997 году доктор М. Маузер в коллекции частного владельца, имя которого не разглашается. Официально образец не классифицирован, поэтому к роду археоптериксов его зачислили предварительно.

В начале XXI века таксон пополнился двумя новыми экземплярами:

1. Термополиский. Плиту с прекрасно сохранившимся отпечатком скелета с местами прикрепления перьев к телу нашли в частной экспозиции в 2005.
2. Двенадцатый образец в 2010 году нашел немецкий коллекционер, но мир палеонтологии узнал о находке лишь в 2014. Это старейший из археоптериксов, так как слои породы с окаменелостями археоптерикса на 200–300 тыс лет старше Зольнхофенского известняка.

Виды археоптерикса

На протяжении всего периода находок окаменелых костей археоптерикса первоначально практически каждый из них относили к отдельному роду или виду.

Разногласия возникали из-за существенных отличий в анатомии образцов. В дальнейшем все особенности стали связывать с половым диморфизмом и разными возрастными стадиями древнего существа.

Официально признается три вида:

• siemensii (альтернативное название A. bavarica);
• lithographica (синонимы A. macrura, A. oweni);
• albersdoerferi.

Строение скелета

В большинстве работ палеонтологов археоптерикс описывается как первая птица произошедшая от ящеротазовых динозавров. Некоторые исследователи считают его потомков тероподов. Но на самом деле точное систематическое положение существа до конца не определено, есть версия, что археоптерикс — переходная форма между рептилиями и птицами. Причиной двойственной принадлежности вида к древним пресмыкающимся и птицам стало наличие анатомических особенностей, характерных для каждой из групп.

Строение позвоночника и верхних конечностей

У археоптерикса передние конечности были длинными, с тремя хорошо развитыми пальцами. Формула фаланг: 2–3–4. Заканчивались пальцы длинными загнутыми когтями. Кости пясти и запястья не срослись, полулунная кость составляла часть запястья.

Шейные позвонки археоптерикса двояковогнуты: вогнуты сзади и спереди, что присуще динозаврам семейства дейнонихозавров.

В крестовом отделе позвоночника у археоптерикса пять несросшихся позвонков (у птиц часть поясничных, крестцовые и начальные хвостовые позвонки срастаются в одну кость — сложный крестец, срастаются тазовые кости, а оставшиеся хвостовые позвонки срастаются, образую кость — пигостиль). Подвздошная, седалищная и лобковая кости археоптерикса не образуют единую кость, дистальные концы лобковых костей соединяются и образуют лобковый симфиз, а хвост у археоптерикса длинный и состоит из 21–23 отдельных позвонков.

У археоптерикса были найдены вентральные ребра (гастралии), что характерно для пресмыкающихся, без крючковидных отростков (эти отростки у птиц обеспечивали прочность грудной клетки). Ключицы археоптерикса срастались и образовывали вилочку, что характерно как для птиц, так и для динозавров.

Строение нижних конечностей

Голень состоит из большой и малой берцовых костей, примерно одинаковой длины. Часть костей предплюсны и плюсны не срослись, а это значит, что у археоптерикса отсутствовала цевка.

Большой палец противопоставлен остальным, что является характерным для птиц . На втором, самом длинном пальце задней конечности, рос длинный коготь, что присуще динозавром семейства дейнонихозавров.

Строение черепа

На предчелюстных, челюстных и зубных костях археоптерикса росли мелкие конические зубы, как у современных крокодилов. Предчелюстные кости не срастались. У нижней и верхней челюсти отсутствовал роговой чехол, а значит клювом археоптерикс не обладал. На затылке, сзади, у археоптерикса расположено отверстие, соединяющее позвоночный канал и череп.

Мозг археоптерикса такого же объема, что у современных птиц и в три раза больше, чем у рептилий того же размера. Полушария мозга археоптерикса не окружают обонятельные трактаты и они пропорционально меньше, чем у современных птиц.

Мозжечок динозавра больше, чем у тероподов, но меньше, чем у современных птиц. Зрительные доли мозга расположены спереди. Полет археоптерикса был невозможен без увеличенных зрительных долей и мозжечка.

Положение переднего и бокового полукружных каналов у археоптерикса типично для архозавров, но передний канал длиннее и изогнут в обратном направлении.

Перья археоптерикса

Лондонский и берлинский экземпляры археоптерикса сохранили отпечатки перьевого покрова.  Оперение — это ключевая особенность, по которой археоптерикса относят к птицам.

Перья археоптерикса, как и у современных птиц, подразделялись на маховые, рулевые и контурные. Маховые и рулевые перья археоптерикса имеют стержень пера, бородки 1-го порядка и бородки 2-го порядка. Для маховых перьев характерно ассиметричное строение опахал, что типично для современных птиц, способных к полёту. Отличие перьевого покрова современных птиц от археоптерикса — наличие крылышка (подвижного пучка перьев на большом пальце передних конечностей).

Способность к полету

Строение перьевого покрова (ассиметричное строение маховых перьев) подтверждает тот факт, что археоптерикс был способен летать. Но ученые еще не пришли к общему мнению о том был ли это полет примитивным (планирующим), или более сложным (машущим), как у поздних птиц.

При оценке нагрузки на крыло ученые утверждают, что этот древний ящер был способен только к планирующему полету, так как не мог поднять крыло выше уровня спины, что является необходимым условием для замаха.

Другие исследования указывают что форма тела и размер крыла были нетипичны для планирующих птиц, а вилочка и коракоид служили для прикрепления мышц, двигающих крыло.

Интересным представляется гипотеза, что археоптерикс мог совершать небольшие движения крыльями без замаха. Эти движения совершались во время планирующего полета.

Образ жизни

Одни учёные склоняются к тому, что археоптерикс вёл наземный образ жизни, другие считают, что древесный. Скорее всего, он искал пищу и в кустарниках, и на земле. Мелкую добычу он хватал челюстями, для крупной пускал в ход когти. Судя по строению глазниц динозавр вел ночной образ жизни.

Признаки принадлежности археоптерикса к динозаврам:

• отсутствие птичьего клюва и цевки (кость между голенью и пальцами у птиц);
• остроконечные зубы в предчелюстных, челюстных и зубных костях;
• расположение большого затылочного отверстия сзади черепа;
• вентральные ребра без крючковидных отростков;
• полноценно развитые пальцы на конце длинных передних конечностей (фаланговая формула 2–3–4 соответствует дромеозаврам);
• отсутствие срастания подвздошных костей и крестца в единую кость;
• наличие в крестцовом отделе 5 позвонков, как у дейнонихозавров;
• сильно изогнутые когти на пальцах.

Признаки птиц у археоптерикса:

• оперение — ключевая особенность, по которой археоптерикс не считается динозавром;
• увеличенный объем мозга по сравнению с рептилиями того периода;
• срастание ключиц в вилочку.

Музеи, где представлены скелеты археоптерикса

Большинство скелетов археоптериксов экспонируется на территории Германии в:

• Музее естествознания в Берлине;
• Музее динозавров в природном парке Альтмюльталь в Денкендорфе;
• Музее бургомистра Мюллера в Зольнхофене;
• Палеонтологическом музее Jura-Museum в Айхштете;
• Палеонтологическом музее Мюнхена.

Остальные реконструированные экспонаты выставлены в:

• Центре динозавров в Термополисе (штат Вайоминг, США)
• Музее Тейлора в Харлеме (Нидерланды);
• Лондонском Музее естествознания (Англия).

Для палеонтологической истории XIX века археоптерикс стал подтверждением теории эволюционного развития птиц от динозавров, описанной в книге Ч. Дарвина «Происхождение видов». Со временем это предположение поставили под сомнение. В юрских отложениях были найдены более убедительные образцы древних существ, доказывающих происхождение птиц от пресмыкающихся.