Dinozorlar nasıl kuşlara dönüştüPek çok dinozor yerden hiç ayrılmamış olsa da, hala uçuş için temel yapısal çerçeveye sahiptiler.
Rhamphorhynchus muensteri türünün fosil örneği. (Kredi: Wikipedia aracılığıyla Zissoudisctrucker)
Önemli Çıkarımlar
- Yazar ve editör Henry Gee, yeni kitabı A Very Short History of Life on Earth'te, basit, eski yaşam formlarının bugün var olan tüm canlıların yolunu nasıl açtığını anlatıyor.
- Gee'nin kitabından bu alıntı, dinozorların uçuş için gerekli yapıları ve yetenekleri nasıl geliştirdiğini araştırıyor.
- Tüm kuşlar, theropod adı verilen bir dinozor grubuna kadar izlenebilir.
Aşağıdakiler DÜNYADA ÇOK KISA BİR YAŞAM TARİHİ'nden bir alıntıdır. Yayıncı St. Martin's Press'in izniyle kullanılmıştır. Telif hakkı Henry Gee 2021.
Dinozorlar her zaman uçmak için yaratılmıştı. Her zaman birçok timsah benzeri ilişkilerinden çok daha büyük olan iki ayaklılığa bağlılıklarıyla başladı.
Dört ayaklı yaratıkların çoğu, göğüs bölgesinde bir kütle merkezine sahiptir. Kendilerini arka uzuvları üzerinde yukarı kaldırmaları çok fazla enerji gerektirir. Bu, herhangi bir süre boyunca rahatça dik durmalarını zorlaştırır. Dinozorlarda ise aksine, kütle merkezi kalçaların üzerindeydi. Kalçaların önündeki nispeten kısa bir gövde, arkadaki uzun, sert bir kuyrukla dengelendi. Kalçalar bir dayanak noktası olarak, dinozorlar arka ayakları üzerinde çaba harcamadan ayakta durabiliyorlardı. Dinozorlar, çoğu amniyotun bodur, sağlam uzuvlarından ziyade arka uzuvlarını uzun ve ince büyütebilirdi. Bacaklar, uçlara doğru daha inceyse hareket etmesi daha kolaydır. Bacaklar ne kadar kolay hareket ederse, hızlı koşmak o kadar kolay olur. Artık koşmak için gerekli olmayan ön ayaklar küçüldü, eller av eşyalarını tutmak veya tırmanmak gibi diğer aktiviteler için serbest bırakıldı.
Uzun bacaklar üzerinde dengelenmiş uzun bir kaldıraç olarak inşa edilen dinozorlar, duruşlarını sürekli izleyen bir koordinasyon sistemine sahipti. Beyinleri ve sinir sistemleri, şimdiye kadar var olan herhangi bir hayvan kadar keskindi. Bütün bunlar, dinozorların sadece ayakta durmakla kalmayıp aynı zamanda Dünya'nın daha önce benzerini görmediği bir duruş ve zarafetle koşabileceği, dik durabileceği, dönebileceği ve dönebileceği anlamına geliyordu. Kazanan bir formülü kanıtlamaktı.
Dinozorlar hepsini önlerinden süpürdü. Triyas'ın sonunda, karadaki her ekolojik nişi doldurmak için çeşitlendiler, tıpkı Permiyen'deki therapsidlerin sahip olduğu gibi - ama mükemmel bir zarafetle. Her büyüklükteki dinozor etoburları, savunmaları ya büyüyecek ya da tankları andıracak kadar kalın zırhlara bürünecek olan dinozor otoburlarını avladı. Sauropodlarda, dinozorlar dört ayaklı hale döndüler ve bazıları elli metreden uzun olan ve şimdiye kadar yaşamış en büyük kara hayvanları haline geldiler. arjantinozor , yetmiş tondan fazla ağırlığında.
Yine de onlar bile yırtıcılıktan tamamen kurtulamadılar. Devasa etoburlar tarafından avlandılar: kara köpekbalıkları carcharodontosaurus ve Giganotosaurus , doruğa -dinozorların son günlerinde- Tyrannosaurus rex.
Bu tek yaratıkta, dinozorların benzersiz yapısının potansiyeli en uç noktasına kadar götürüldü. Bu beş tonluk canavarın arka bacakları, atalarının hızı ve zarafetinin olağanüstü güç ve neredeyse durdurulamaz güçle takas edildiği, sinir ve kastan oluşan ikiz sütunlardı. Güçlü kalçaları üzerinde uzun bir kuyrukla dengelenen vücut nispeten kısaydı, ön ayaklar sadece iz bırakmıştı, kütle güçlü boyun kaslarında ve derin çenelerde yoğunlaşmıştı. Çeneler, muzlar çelikten daha sert olsaydı, her biri bir muzun boyutu, şekli ve kıvamında dişlerle doluydu. Bunlar, kemik kırma kuvvetine sahip, yavaş ama aksi halde iyi savunulan, ankylosaurlar ve çok boynuzlular gibi otobüs boyutundaki otoburların zırhını delen yeteneklerdi. Triceratops . Tyrannosaurus ve akrabaları avlarından kanlı parçalar koparıp hepsini -et, kemik, zırh ve diğerleri- yuttu.
Ancak dinozorlar küçük olma konusunda da başarılıydı. Bazıları o kadar küçüktü ki avucunuzun içinde dans edebilirlerdi. Örneğin Microraptor, bir karga büyüklüğündeydi ve bir kilogramdan daha ağır değildi; tuhaf, yarasa benzeri Yi, adı kadar boyutu da küçücüktü, bunun yarısından daha az ağırlığındaydı.
Therapsidlerin büyüklük aralığı büyük fillerden küçük teriyerlere kadar uzanıyordu, ancak dinozorlar bu aşırı uçları bile aştı. Dinozorlar nasıl bu kadar büyük ve bu kadar küçük olabildiler?
Nefes almalarıyla başladı.
Amniyot tarihinin derinlerinde bir kırılma yaşanmıştı. Memelilerde -hayatta kalan son therapsidler, Triyas'taki gerilemeler hâlâ dinazorların gölgesinde neşeyle asılı duruyorlar- havalandırma bir nefes alıp verme meselesiydi. Objektif olarak düşünüldüğünde, bu vücuda oksijen almanın ve karbondioksiti dışarı çıkarmanın verimsiz bir yoludur. Enerji, ağızdan ve burundan temiz hava çekilerek ve oksijenin akciğerleri çevreleyen kan damarlarına emildiği akciğerlere inerek boşa harcanır. Ancak aynı kan damarları, temiz havanın girdiği deliklerden solunması gereken atık karbondioksiti aynı boşluklara atmalıdır. Bu, tüm kirli havayı bir kerede temizlemenin veya her köşeyi doldurmanın çok zor olduğu anlamına gelir. ve tek bir inspirasyonda temiz hava ile aralık.
İLE P. antik Göğüs ve kanat zarlarındaki kas izlenimlerini gösteren örnek (AMNH 1942). ( Kredi : Wikipedia aracılığıyla Meg Stewart)
Diğer amniyotlar -dinozorlar, kertenkeleler ve diğerleri- aynı deliklerden nefes alıp veriyorlardı, ancak ilham ve son kullanma arasında olanlar oldukça farklıydı. Hava işleme için nefes almayı çok verimli hale getiren tek yönlü bir sistem geliştirdiler. Hava ciğerlere girdi ama hemen çıkmadı. Bunun yerine, tek yönlü valfler tarafından yönlendirilen hava, vücutta geniş bir hava kesesi sistemi aracılığıyla yönlendirildi. Bu güne kadar bazı kertenkelelerde görülmüş olsa da, bu sistemi en üst düzeyde geliştiren dinozorlardı. Hava boşlukları -nihayetinde akciğerlerin uzantıları- iç organları çevreledi ve hatta kemiklere nüfuz etti. Dinozorlar hava doluydu.
Bu hava işleme sistemi, gerektiği kadar zarifti. Güçlü sinir sistemleri ve büyük miktarda enerjinin elde edilmesini ve harcanmasını gerektiren aktif yaşamları ile dinozorlar sıcak koştu. Bu tür enerjik aktivite, havanın oksijene aç dokulara mümkün olan en verimli şekilde taşınmasını gerektiriyordu. Bu enerji devri, büyük miktarda aşırı ısı yarattı. Hava keseleri onu dökmek için iyi bir yoldur. Ve bu, bazı dinozorların elde ettiği muazzam büyüklüğün sırrıydı: hava soğutmalıydılar.
Bir vücut büyür ama şeklini korursa, hacmi yüzey alanından çok daha hızlı büyüyecektir. Bu, bir vücut büyüdükçe, içeride dışarıya göre çok daha fazla olduğu anlamına gelir. Bu, bir vücudun ihtiyaç duyduğu yiyecek, su ve oksijeni elde etmenin yanı sıra, atık ürünleri ve yiyecekleri sindirerek ve basitçe yaşayarak üretilen ısıyı boşaltmak için bir sorun haline gelebilir. Bunun nedeni, bir şeyleri içeri ve dışarı almak için mevcut alanın, bu şekilde sunulması gereken dokuların hacmine göre küçülmesidir.
Çoğu yaratık mikroskobiktir, bu nedenle bunların hiçbiri sorun değildir, ancak noktalama işaretinden çok daha büyük bir şey için sorun haline gelir. Bu, ilk olarak, kan damarları, akciğerler vb. gibi özel taşıma sistemleri geliştirerek ve ikinci olarak, şekil değiştirerek, pelikozorların yelkenlerinden ve kulaklarından radyatör görevi gören genişletilmiş veya kıvrımlı sistemler yaratarak çözülür. gaz değişimine ek olarak fazla ısıyı dağıtma gibi önemli bir işleve hizmet eden akciğerlerin iç karmaşıklıklarına kadar uzanır.
Memeliler, sonunda dinozorların egemen olduğu ve bir porsuktan daha büyük bir şeye dönüşebilen bir dünyadan kurtulduklarında, bu yalıtım sorununu, büyüdükçe tüylerini dökerek ve terleyerek çözdüler. Ter, cilt yüzeyine su salgılar ve bu buharlaştıkça sıvı teri buhara dönüştürmek için gereken enerji derinin hemen altındaki küçük kan damarları tarafından dökülerek serinletici bir etki yaratır. Ancak ciğerlerden solunan hava aynı zamanda ısı kaybına da neden olur - bu nedenle bazı kürklü memeliler nefes nefese kalır ve uzun, ıslak bir dili havanın buharlaşan rahatlamasına maruz bırakır. En büyük kara memelisi paraceratherium, dinozorların ortadan kaybolmasından çok sonra, yaklaşık 30 milyon yıl önce yaşamış gergedanların uzun boylu, cılız ve boynuzsuz akrabası. Omuzda yaklaşık dört metre büyüdü ve yirmi tona kadar çıktı.
Ama en büyük dinozorlar bundan çok çok daha büyüktü. Yetmiş ton, otuz metre uzunluğundaki dev gibi dev bir sauropodun yüzey alanı arjantinozor, Şimdiye kadar var olan en büyük kara hayvanları arasında, hacmiyle karşılaştırıldığında çok küçüktü. Boynu ve kuyruğu uzatmak gibi şekil değişiklikleri bile, geniş iç kısımlarının ürettiği tüm ısıyı atmaya yeterli değildi.
Sauropodlar çok büyük olmalarına rağmen, büyük hayvanların küçük hayvanlara göre daha rahat metabolizma hızlarına sahip olmaları bir başparmak kuralıdır, bu nedenle genellikle biraz daha serin çalışırlar. Bu büyüklükteki bir dinozoru güneşte ısıtmak çok uzun zaman alacaktı - ama onu soğutmak da aynı şekilde uzun sürecekti, bu nedenle çok büyük bir dinozor, bir kez ısındığında, sadece çok büyük olduğu için oldukça sabit bir vücut ısısını koruyabilirdi.
Ancak onları kurtaran ve çok büyümelerine izin veren dinozorların mirasıydı. Zaten hacimli olan ciğerleri, vücut boyunca dağılan bir hava keseleri sistemine genişletildiğinden, bu hayvanlar göründüklerinden daha küçüktü. Kemiklerdeki hava kesecikleri de iskeletin ışığını tutuyordu. En büyük dinozorların iskeletleri, biyolojik mühendisliğin zaferleriydi; kemikler, ağırlık taşımayan mümkün olduğunca az parçaya sahip bir dizi içi boş, ağırlık taşıyan payandaya indirgendi.
Ancak kilit nokta, hava keselerinin iç sisteminin akciğerlerden ısı iletmekten fazlasını yapmasıydı. Isıyı önce kan yoluyla vücudun her yerine, daha sonra akciğerlere taşımak ve daha sonra bir kısmını yolda dağıtmak zorunda kalmadan doğrudan iç organlardan aldı ve sorunu daha da artırdı. Oldukça fazla ısı üreten ve büyük bir dinozorda bir araba büyüklüğünde olan karaciğer önemli bir kazanç sağladı. Dinozorların hava soğutmalı iç işleyişi, sıvı soğutmalı memeli versiyonundan daha verimliydi. Bu, dinozorların, kendilerini canlı canlı kaynatmadan, memelilerin yapabileceğinden çok daha büyük olmalarına izin verdi.
arjantinozor hantal bir canavardan çok hafif ayaklı, dört ayaklı, uçamayan bir kuştu. Çünkü aynı hafif yapıya, aynı hızlı çalışan metabolizmaya ve aynı hava soğutma sistemine sahip olanlar, dinozorların mirasçıları olan kuşlardır. Bunların tümü, hafif bir gövde gerektiren uçuş için son derece avantajlıdır.
varsayımsal restorasyon Argentinosaurus huinculensis . ( Kredi : Nobu Tamura)
Uçuş ayrıca tüylerle de ilişkilidir. Bir tüy tüyü, tarihlerinin çok erken dönemlerinden beri dinozorların bir özelliğiydi. İlk başta tüyler daha çok tüylere benziyordu; bu özellik, Triyas'ta geri uçmayı öğrenen ve dinozorların yakın akrabaları olan ilk omurgalı grubu olan pterosaurlarla paylaşılan bir özellikti. Uçmasa bile, bir kat tüy, çok fazla ısı üreten küçük bir hayvan için temel bir yalıtım sağlıyordu. Küçük, aktif dinozorların karşılaştığı sorun, çok büyük olanları zorlayanın tam tersiydi - tüm bu pahalı ısının çevreye dağılmasını önlüyordu. Ancak bu kadar basit tüyler kısa sürede kanatlar, dikenler ve renkler geliştirdi. Dinozorlar kadar zeki ve aktif hayvanlar, sosyal teşhirin önemli bir rol oynadığı yoğun sosyal yaşamlara sahipti.
Dinozorların başarısının bir diğer anahtarı da yumurtlamaktı. Omurgalılar genel olarak her zaman yumurtlamış olsalar da -toprağın ilk amniyotlar tarafından nihai olarak fethedilmesine izin veren bir alışkanlık- birçok omurgalı, en erken çeneli omurgalılarda bulunan ve canlı genç doğurma atalarının alışkanlığına geri dönmüştür. Bütün mesele, ebeveyne çok ağır bir bedel ödemeden yavruları koruyan bir strateji bulmaktır. Memeliler yumurtlayarak başladılar. Neredeyse hepsi canlı doğurdu, ancak bunun bedeli korkunçtu. Canlı doğurma, büyük enerji harcamaları gerektirir ve bu, memelilerin karada ulaşabilecekleri boyutların sınırlarını belirler. Aynı anda üretebilecekleri yavru sayısını da sınırlar.
Ancak hiçbir dinozor, yavrularını bu şekilde beslemedi. Tüm dinozorlar yumurtladı - tüm arkozorlar gibi. Zeki, aktif canlılar olan dinozorlar, yumurtaları yuvalarında kuluçkaya yatırarak ve yumurtadan çıktıktan sonra yavrulara bakarak yavrularının başarısını en üst düzeye çıkardılar. Birçok dinozor, özellikle de sauropodlar gibi daha sürü halinde yaşayan otoburlar ve Kretase'deki sauropodların büyük ölçüde yerini alan daha küçük, daha iki ayaklı hadrosaurlar, yuvalarını ufuktan ufka uzanan, manzaraya hakim olan ortak rookery'lerde yaptı. Dişi dinozorlar, kuşların sürdürdüğü bir alışkanlık olan yumurtaları için yeterli kalsiyum sağlamak için kendi kemiklerinin içini çizdi.
Yumurtlamanın sunduğu avantajlar göz önüne alındığında bu, yapmaya değer bir fedakarlıktı. Amniyot yumurtası, evrimin başyapıtlarından biridir. Sadece bir embriyodan değil, aynı zamanda eksiksiz bir yaşam destek kapsülünden oluşur. Yumurta, bir hayvanı kuluçkahaneye getirmek için yeterli yiyeceğin yanı sıra bu bağımsız biyosferin zehirlenmemesini sağlamak için bir atık bertaraf sistemi içerir. Bir yumurtlama eylemi, bir dinozorun gençleri kendi vücudunda beslemenin zahmetinden ve masrafından kurtulduğu anlamına geliyordu.
Bazı dinozorlar, yumurtadan çıktıktan sonra yavrularına bakmak için enerji harcadılar - ancak bu zorunluluğa bağlı değillerdi. Bazıları yumurtalarını sıcak bir çukura ya da çöplüğe gömdü ve gençleri şanslarını denemeye bıraktı. Aksi takdirde, az sayıda yavrunun üremesi ve ebeveynliği için harcanan enerji, başka bir yere harcanabilirdi - örneğin, herhangi bir miktarda iç beslemenin izin verebileceğinden çok daha fazla sayıda yumurta bırakarak. Ve tabii ki büyüyerek. Dinozorlar hızla büyüdü. Sauropodların, etoburların üstesinden gelemeyeceği kadar büyük olana kadar mümkün olduğunca hızlı büyümesi gerekiyordu. Etoburlar tepki olarak hızla büyümek zorunda kaldı. Tyrannosaurus rex örneğin, beş tonluk yetişkin kütlesine yirmi yıldan daha kısa bir sürede, günde iki kiloya kadar büyüyerek ulaştı - küçük akrabalarından çok daha hızlı bir büyüme oranı.
Dinozorlar ve yakın akrabaları, uçmak için ihtiyaç duydukları her şeyi biriktirmek için milyonlarca yıl harcadılar: tüyler, hızlı çalışan bir metabolizma, onu kontrol altında tutmak için verimli hava soğutması, hafif bir uçak gövdesi ve yumurtlamaya benzersiz bir bağlılık. Bazı dinozorlar bu uyarlamalardan bazılarını kuşa hiç benzemeyen şeyler yapmak için kullandılar, örneğin henüz hiçbir kara hayvanının geçemediği bir boyuta büyümek gibi. Sonunda, yine de, dinozorlar kalkış için temizlendi. O halde dinozorlar bu son adımı nasıl atıp havaya uçtular?
Jurassic döneminde, zaten küçük etçil dinozorların soyunun daha da küçülmek üzere evrimleştiği zaman başladı. Hızlı metabolizmaları olan küçük hayvanların kendilerini sıcak tutmaları gerektiğinden, küçüldükçe derileri daha tüylü hale gelir. Bu hayvanlar bazen ağaçlarda yaşıyordu - daha büyük kardeşlerinin dikkatinden kaçmak daha iyi. Bazıları tüylü kanatlarını daha uzun süre havada kalmak için nasıl kullanacaklarını keşfettiler ve böylece kuşlar oldular.
HENRY GEE Nature'da kıdemli editör ve A Very Short History of Life on Earth dahil olmak üzere birçok kitabın yazarıdır. BBC televizyonunda ve radyosunda ve NPR'nin Her Şeyi Düşündüklerinde yer aldı ve The Guardian, The Times ve BBC Focus için yazdı. Ailesi ve çok sayıda evcil hayvanıyla birlikte Cromer, Norfolk, İngiltere'de yaşıyor.Bu yazıda hayvan fosilleri tarihi İnsanın Evrimi