Дослідження збиває думку про те, що дзьоби птахів завжди пристосовані до їх раціону

Гільєрмо Навалон - палеонтолог, який вивчає скам'янілості мезозою. На місці Лас-Хояс, в Куенці, були знайдені останки перших птахів, що існували, що відповідає цьому періоду. Щоб з’ясувати, як ці птахи вписуються в ранню екосистему, і таким чином зрозуміти взаємозв’язок між сучасними птахами та динозаврами, він та його супутники повинні спочатку з’ясувати, що вони їли. Підказки небагато, але спочатку вони думали, що форма піку може бути однією з найкращих.

дарвінових

БІЛЬШЕ ІНФОРМАЦІЇ

Його план базувався на "ідеї, яка існувала з часів Дарвіна", за словами Навалона: що дзьоби птахів точно пристосовані до кожного режиму годування, завдяки природному відбору. «Ця аксіома витає в колективній уяві палеонтологів, і ми повністю її ковтаємо. Ми були впевнені, що можемо розробити інструмент, щоб зробити висновок про екологію кожної птиці за формою дзьоба », - розповідає він. Вони помилялися.

Не те щоб Чарльз Дарвін помилявся. Зяблики, яких батько еволюції спостерігав на Галапагоських островах, мають дзьоби, оптимізовані для їхнього способу харчування. Наприклад, пташенята з найтовстішим дзьобом їдять насіння, що важко розтріскуються, або жуків. У подальших дослідженнях біологи Принстонського університету Розмарі та Пітер Грант показали, що для цих вузькоспеціалізованих птахів навіть відхилення на один міліметр від оптимальної довжини або глибини дзьоба може призвести до смерті від голоду протягом місяців нестачі.

Помилка вчених полягала в припущенні, що така ступінь анатомічної адаптації до раціону була загальною для всіх птахів. "Зяблики Дарвіна - це скоріше виняток, ніж правило", - зізнається Навалон, який в останній рік доктора наук в Університеті Брістоля (Великобританія) та Автономному університеті Мадрида. Він та його колеги з Іспанії, Великобританії та США проаналізували пік 176 не зниклих видів птахів із найрізноманітніших груп. Їх дослідження опубліковане в останньому випуску наукового журналу Evolution.

Команда виявила, що хоча існує загальна кореляція між профілем дзьоба та екологією птахів - що вони їдять і як вони їдять, - зв'язок слабкий. Настільки, що на раціон припадає лише 12% анатомічних коливань, що спостерігаються між дзьобами птахів, які живуть сьогодні. "Оскільки їх руки інтегровані в крила, вони використовують дзьоб практично для всього", - говорить Навалон. Це інструмент, за допомогою якого вони доглядають себе, за допомогою якого вони будують гнізда, за допомогою яких вони співають, а іноді і борються. Для деяких видів дзьоб виконує цілком специфічні додаткові функції, наприклад, тукани, які використовують його для регулювання температури тіла.

Еволюція дзьоба далеко не є “книжковим” прикладом адаптації, це безладний процес, який, як правило, вирішується десь посередині.

Природний відбір сприяє характеристикам, що покращують виживання та розмноження. Хоча годування, безсумнівно, важливо, для деяких груп птахів інші селективні тиски є ще більш потужними, настільки, що вони підштовхують еволюцію дзьоба до форм, які зовсім не ефективні для вживання. Наприклад, атлантичний тупик (Fratercula artica), харчується майже виключно рибою. Однак їх короткий, глибокий рахунок зовсім не нагадує різкі структури, що характеризують інші рибоїдні види. Це тому, що вони також використовують його "як прапор", щоб розпізнавати інших людей, пояснює Навалон, а також копати нори.

Далеко не "книжковий" приклад адаптації, вчені виявили, що еволюція дзьоба є безладним процесом, що включає безліч селективних тисків, які зазвичай вирішуються десь посередині. Насправді серед птахів найпоширеніша форма дзьоба серед усіх, кого вони вивчали, - це прямий і тонкий дзьоб, середньої довжини, корисний для дегельмінтизації, а також для збору предметів із землі та для вживання різноманітних їжа. Це швейцарський армійський ніж вершин.

Модульні головки

"Це якісне дослідження", - говорить Архат Абжанов, біолог Імперського коледжу Лондона, який не бере участі у дослідженні. Абжанов зазначає, що птахи можуть адаптуватися до спеціалізованого раціону іншими способами, крім еволюції дзьоба. Наприклад, папуги розробили унікальні м’язи в голові, що збільшують силу їх укусів, а ворони демонструють інтелект, що дозволяє їм дуже витончену поведінку під час годування.

Основна критика Абжанова полягає в тому, що в основі аналізу лежить двовимірна проекція профілю кожного піку. "З морфометричних досліджень ми знаємо, що важливо поглянути на 3D-структуру, щоб зрозуміти еволюцію пташиного черепа", - каже біолог. Його команда, яка вивчає еволюцію черепа у різних тварин, нещодавно показала, що найрізноманітніші та спеціалізовані групи птахів, такі як зяблики Галапагоських островів, мають надзвичайно модульні голови, де кожен шматочок розвивається незалежно. Це сприяє еволюції шляхом природного відбору окремих елементів, таких як дзьоб.

Його знахідка узгоджується з попереднім розслідуванням товаришів Навалона. Вони виявили, що розвиток дзьоба у хижих птахів структурно і генетично пов'язаний з формою цілого черепа, тому еволюція не може оптимізувати його форму, не порушуючи деяких інших аспектів анатомії. Можливо, тому успіх їхнього полювання частіше залежить від пристосування їхніх кігтів, ніж від їх дзьоба. Останній майже завжди використовується для відривання м’яса від мертвих тварин.

У світлі висновків, вчені підозрюють, що ці краніоенцефалічні обмеження розвитку можуть бути спільними для еволюції більшості птахів. Але вони вчені; тепер вони повинні підтвердити або спростувати ці підозри. Що стосується мезозойських птахів Куенки, то потрібно буде знайти інший спосіб з’ясувати, що вони їли. "Нам доведеться розглянути нові структури анатомії, які виконують менше функцій, ніж дзьоб", - пропонує Навалон.