Nya paleontologiska fynd förändrar den rådande uppfattningen om pterosaurier - och de mest bisarra djur som någonsin har flög över jorden.
Pterosaur och Pterodactyl är två namn för outlandish flygande varelser; den första av dem i översättning från grekiska betyder "wing lizard", den andra - "flying finger".
För första gången hittades resterna av ett sådant djur på 1700-talet. Sedan dess har forskare beskrivit mer än 200 arter av påskyndade ödlor, men den gemensamma idén om dessa drakar, som regerade på himlen i den mesozoiska eran i mer än 160 miljoner år, förblir densamma.
Vi föreställer oss alltid att de är klumpiga, men väldigt farliga flygande reptiler med en lång näbb och läderiga vingar, som pinglar på bakbenen som pingviner.
Ta till exempel filmen A Million Years BC från 1966, där en genomträngande lila pterosaur tar hjältinnan Raequel Welch till sitt bo för att mata hennes ungar (spoiler alert: skönheten i en bikini undkom). Har något förändrats på 50 år? Inte alls: i Jurassic World, filmad 2015, bär pterosaurierna fortfarande mer av sin egen vikt in i himlen. (Låt oss bara klargöra: de sista pterosaurierna utrotades för 66 miljoner år sedan, det vill säga en evighet innan människor dök upp på jorden.)
Den stora mängden senaste fossila bevis tyder på att pterosaurierna kom i alla former och storlekar och varierade mycket i beteende. Hundratals pterosaurier levde samtidigt och ockuperade olika ekologiska nischer, som dagens fåglar. Bland dem fanns gigantiska monster, som Quetzalcoatl (Quetzalcoatlus northropi), en av de största flygande varelserna som är kända idag: stående på fyra kunde han konkurrera med en giraffs tillväxt och i ett vingspan på 10,5 meter. Men det fanns också pterosaurier på en spurv: de satt på grenar i forntida skogar och, troligen, fångade insekter.
En av de mest nyfikna fynden är de fossiliserade pterosauräggarna. Genom att skanna de bäst bevarade såg forskarna embryona under skalet och kunde lära sig hur de utvecklades. Ett ägg hittades till och med i ovidukten av en kvinnlig Darwinopterus, som bodde i Kina, och bredvid en annan, som tydligen pressades ut under vikten av vulkansk aska som täckte djuret. Fru T (det var namnet på den här kvinnan) blev den första pterosaurien, vars kön bestämdes korrekt. Det fanns ingen krön på hennes skalle. Kanske sådana utväxtar prydde bara huvuden på män, eftersom de pryder män av vissa moderna fåglarter - naturen gav dem en stor, färgad vapen för att locka individer av motsatt kön.
Efter alla dessa fynd verkar pterosaurierna ha kommit närmare oss, men allt räcker inte för forskare. Och på vägen till Big Bend National Park i sydvästra Texas delar paleontolog Dave Martill från University of Portsmouth med mig sina arbetsplaner: Först att träffa och beundra en skrallslang; för det andra, hitta hela skalan av quetzalcoatl. Chansen att uppfylla programmets första poäng är oerhört högre.
Kampanjvideo:
Det viktigaste för en pterosauriexpert är att vara optimistisk. Föreställa dig att du på en sådan dag kommer dit och hittar åtminstone något som är relevant för dem som att köpa en lottbiljett och omedelbart börja planera vad du kommer att spendera dina vinster på. Pterosaurfossiler är extremt sällsynta eftersom deras ben var ihåliga och tunna. När det gäller quetzalcoatl, vi vet om det tack vare några få fragment som hittades i Big Bend Park på 1970-talet.
De ihåliga, ultralätta benen hos pterosaurierna var bra för flygning, men bevaras sällan lika intakta som dessa Anhanguera-rester. I de flesta fall krossas de, "som om en rulle hade kört över dem."
Martill och hans kollega Nizar Ibrahim tillbringade tre dagar på att leta efter fossila ben i bäddarna av torra floder i parken. De gick upp och ner på Pterodactyl Ridge (vad ett lovande namn!), Och då och då kontrollerar de kartor som sammanställts av upptäckaren av denna ödla. De grävde in i alla nyanser av geologiska skikt ("Titta på dessa manifestationer av Milankovitch-cykler!" - utropade Martill, vilket innebar att periodiska förändringar i formen av jordens bana och lutningen av dess axel, som den serbiska astronomen Milutin Milankovic etablerade i början av 1900-talet, påverkar klimatet planet, och detta återspeglas i den cykliska strukturen i sedimentära avlagringar). Klättring på sandstenskanten, från vilken det verkade omöjligt att gå av, sjönk Martill bara:”Där vårt inte försvann! ", Hoppade ner och förblev oskadd.
Forskarna hade emellertid inte chansen att varken träffa en skrallslang eller ens hitta ett fragment av ett pterosaurusben. I tröst kom de över lårbenet hos en jätte-dinosaurie, troligen en sauropod. Men de är inte intresserade av dinosaurier.
Genom att lämna nationalparken utvecklar paleontologer en plan för en ny sökning efter quetzalcoatl - de vill verkligen veta mer om denna fantastiska ödla, där allt är ovanligt: både storlek och utseende och beteende - detta kan bedömas av de få kvarvarande fossilerna från den.
I vissa delar av fossilen från Zheholopter från Kina har subtila tryck av hår eller dun bevarats. (För första gången upptäcktes sådana integumentära strukturer av sovjetiska paleontologer i Jurassic pterosaur.) Foto: INSTITUTE OF VERTEBRATE PALEONTOLOGY AND PALEOANTHROPOLOGY, BEIJING
Konceptet med pterosaurier har förändrats mycket - även när det gäller deras utseende och beteende. Detta förklaras delvis av det faktum att forskare fram till nyligen var tvungna att bygga sina slutsatser på ett extremt litet antal prover.
Pterosaurier skilde sig, uppriktigt sagt, mycket konstig anatomi. Det kan tyckas att de var dåligt anpassade för livet på jorden eller i luften. En gång trodde man till och med att vingla ödlor krypade på magen, eller föreställde dem gå på bakbenen med långa främre lemmar sträckta framåt som en zombie och dra efter sig som en mantel med vikta vingar. Senare, enligt fossila spår, konstaterades det att pterosaurier rörde sig på fyra extremiteter, men det fanns fortfarande ingen klarhet i exakt hur och var de satte sina vingar. Och de tvivlade på deras flygförmågor så mycket att de ansåg dem oförmögna att komma upp från marken, utom genom att kasta sig ner för klippan.
"Det är ganska vanligt att se individer med ett huvud och nacke tre eller till och med fyra gånger längden på kroppen," säger biofysiker Michael Habib från Natural History Museum i Los Angeles County. Även vetenskapligt utbildade konstnärer misstas ofta när de porträtterar dem. "De tar fågeln som modell, lägg bara på vingar och en vapen till den," säger Michael. "Men kroppsandelarna hos pterosaurierna var inte alls fågel."
Khabib bestämde sig för att revidera de rådande idéerna om biomekanik hos pterosaurier med dels en matematisk strategi och för det andra den praktiska kunskapen om ryggradsanatomi, som han förvärvade i sitt andra arbete, nämligen i laboratoriet vid University of South California Medical School. Liksom de flesta forskare tror Michael att de första pterosaurierna, för cirka 230 miljoner år sedan, utvecklades från lätta, smala reptiler som var väl lämpade för att springa och hoppa. Förmågan att hoppa - att ta ett flygande insekt eller undvika rovdjurens tänder - har utvecklats till förmågan, som Habib uttrycker det, "att hoppa och sväva i luften."
Till att börja med svävde pterosaurierna antagligen bara, och sedan, tiotals miljoner år innan fåglar (och ännu mer innan fladdermöss), blev de de första ryggradsdjur som behärskade flappflukten.
Genom att använda ekvationer som använts i flygplansteknik, vederlagde Habib och hans kollegor klipphopphypotesen. Dessutom bevisade de att om pterosaurier startade upp från en upprätt position, stående på bakbenen, då i stora arter, skulle lårbenen bryta från överbelastning. Fyra-lemmars start är mer praktisk.
"Du måste hoppa upp och luta dig mot frambenen, som en hög bygel - på hans stolpe," förklarar Habib. För att ta av sig från vattnet använde pterosaurierna vingar på samma sätt som rodrar i rodd: de pressade dem från ytan. Och igen, som roddare, hade de stora, välutvecklade axlar, som ofta kombinerades med slående små ben för att minimera drag i flykten.
En pterosaurus vinge var ett membran som sträckte sig från axel till fotled; och det sträcktes av en extremt lång flygande (fjärde) finger, som bildar den främre kanten på vingen. Prover från Brasilien och Tyskland visar att membranet var genomborrad av fina muskler och blodkärl. Proteinsträngar "sy" det gav ytterligare styvhet till septum. Forskare tror nu att pterosaurier kan förändra vingprofilen något beroende på flygförhållanden, genom att samla muskler eller vrida vristerna inåt eller utåt.
Att ändra lutningsvinkeln för den benformade senan på handleden, pteroiden, kan ha tjänat samma syfte som vändningen av lamellerna i stora moderna flygplan - för att öka lyft med låga hastigheter.
Dessutom, i pterosaurier, mer muskler och en större andel kroppsvikt var involverade i att säkerställa flygning än hos fåglar. Och i deras hjärnor, som hos fåglar (och ännu bättre), frontala och visuella lober, hjärnan och labyrinten utvecklades: en sådan hjärna kan snabbt svara på förändringar i flygsituationen och överföra signaler till många muskler som reglerar membranets spänning.
Tack vare Habibs och hans kollegas arbete är pterosaurierna inte längre ett bevingat missförstånd, utan skickliga aviatorer. Många arter verkar ha anpassats för långsam men mycket lång flygning över långa avstånd; de kunde sväva över havet med svaga varma uppdateringar (termaler). Det fanns också arter som Khabib kallar superflygplan: till exempel den albatrossliknande Nyctosaurus, vars vingspår nådde nästan tre meter, glidande egenskaper, särskilt avståndet som han flög för varje nedstigningsmeter, var ganska jämförbara med egenskaperna modern sportflygplan.
”Okej, allt är klart med vingar”, började en paleontolog en gång efter Khabibs föreläsning. - Men hur är det med huvuden?”Quetzalcoatl, till exempel, kan ha en skalle som är tre meter lång, medan en kropp är mindre än en meter. Och Nykosaurusen hade en lång "mast" som sticker ut ur en enorm skalle, till vilken en vapen antagligen var fäst.
Som svar på frågan talade Michael om hjärnan hos pterosaurier, vars massa, precis som hos fåglar, bara vägde det enorma huvudet, pratade om benen, som var ihåliga, också som i fåglar och ännu lättare. Benväggarnas tjocklek översteg ibland inte en millimeter, medan benvävnaden bildades av många korsade skikt, vilket gav styrken till benen (som i flerskiktsfinér). Och från insidan korsades hålrummen för större styvhet av partitioner. Allt detta gjorde att pterosaurierna kunde uppnå stora kroppsstorlekar utan betydande viktökning.
Dödskallarna dekorerade med åsar och gapande munnar var så enorma att Khabib tittade på dem utvecklade "Scary Grey Wolf-hypotesen": "Om du har en stor mun, kan du svälja mer. Och den utskjutande vapen kunde locka kvinnor. " Tja, tillbaka till frågan om den paleontolog, pterosaurier, enligt Michael, var "enorma flygande mördarehuvud."
Junchang Lü, en av Kinas ledande paleontologer, hälsar gäster på en livlig gata i centrum av Jinzhou, en viktig kommersiell stad i landets nordost, och följer dem genom den svagt upplysta korridoren i en till synes vanlig kontorsbyggnad. Detta är faktiskt Jinzhou Paleontological Museum. Dess direktör öppnar dörren till ett litet skafferi utan fönster, och ögonen för de som kommer upp öppnar det som skulle bli huvudattraktionen för besökare i något annat museum: alla hyllor och nästan hela golvet är upptagna av prover med förvånansvärt fullständiga, i alla de minsta detaljerna, resterna av fjädrade dinosaurier, de mest forntida fåglarna och naturligtvis pterosaurier.
På en stor, nästan axellängd, stenplatta lutad mot väggen mittemot dörren, kan du se en stor, fruktansvärd pterosaurie med ett vingspan på fyra meter och små kycklingbakben - zhenyuanopterus (Zhenyuanopterus). Det långsträckta huvudet är lindat åt sidan och verkar bestå av endast käkar, och tänderna blir längre och mer och mer bakom varandra när de närmar sig början av munnen. "Detta för att göra det bekvämt att fiska medan du flyter på vattenytan," förklarar Lu. Zhenyuanopter är bara ett av tre dussin arter av pterosaurier som han har beskrivit sedan 2001 (många ligger fortfarande på hyllorna och väntar på att studeras).
Skallen hos den fiskätande Ankhanguera har bevarats i sin naturliga position - till glädje av paleontologer. Foto: NATIONELLT MUSEUM AV NATUR OCH VETENSKAP, TOKYO
Jinzhou-museet är ett av tio sådana paleontologiska museer spridda över Liaoning-provinsen, som är hem för en skattkista av pterosaurfossiler och en av de regioner där fynd har gjorts som har gjort Kina i framkant av paleontologin under de senaste åren.
Dessutom är Liaoning den främsta arenan för rivalisering, och människor utanför jämför vad som händer här, inte helt rättfärdigt, med de "benkrig" som pionjärerna i den amerikanska paleontologin Othniel Charles Marsh och Edward Drinker Kop förde med varandra på 1800-talet.
Parterna i denna rivalitet är Lu, som företräder Akademin för geologiska vetenskaper i Folkrepubliken Kina, och Shaolin Wang, vars fossilfyllda kontor ligger vid Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology i Peking. Dessa vitsord, som Marsh och Cope, arbetade tillsammans tidigt i sin karriär och delade sedan vägar, och sedan dess har de behandlat varandra med fientlighet, som dock inte annonseras. "Två tigrar kan inte komma överens på samma berg," flirar deras kollega Shunxing Jiang.
Under de femton åren som har gått sedan dess har Lu och Wang mer än en gång överträffat varandra i antalet upptäckter, och ett par av dem beskrev mer än 50 nya arter av pterosaurier - nästan en fjärdedel av allt som är känt idag. Men några av dessa nya arter kommer så småningom att erkännas som synonymer av den förra, vilket ofta är fallet i paleontologin. De rivaliserande partierna kommer dock att ha fler upptäckter i framtiden. "De skulle ha behövt arbeta i tio år hela dagen för att beskriva allt som de redan har grävt upp", konstaterar en av gästerna avundsjuk. När han hör detta lyfter Lü ögonbrynen överraskande: "Jag tror att tio år inte kommer att räcka."
Kinesiska forskares framgång beror inte bara på konkurrens utan också på att de var på rätt plats vid rätt tidpunkt. Kina, tillsammans med Tyskland, Brasilien, USA och England, är ett av de få länderna i världen där 90 procent av alla pterosaurfossiler har hittats. Det hände inte för att pterosaurier bara bodde i de territorier där dessa länder nu finns - fragment av deras skelett finns nästan överallt. Det är bara att deras rester är bättre bevarade här.
Denna exklusivitet är uppenbar i Liaoning-provinsen. I början av kritan, säger Lü, utvecklades en mycket mångfald av organismer i de lokala skogarna och små sötvattensjöar - dinosaurier, de första fåglarna, många pterosaurier och insekter. På grund av det faktum att vulkaner utbröt i grannskapet då och då, dödade många djur under asken och föll på lerans botten. Offren för sådana katastrofer begravdes mycket snabbt, ibland till och med utan syreåtkomst till resterna, deras vävnader mineraliserades snabbare än de hade tid att bryta ner och överlevde därför. Paleontologer kallar sådana orter Lagerstätte (Lagerstätte på tyska betyder "insättning"). Och i alla fall måste sådana fynd dissekeras i månader - för att rena rasen så att alla deras egenskaper kan ses, inklusive, naturligtvis,med alla slags kraftfulla mikroskop.
Det är bara på platser som Pterosaur-museet i Beipiao eller den nyligen visade ödlautställningen på Peking-naturhistoriska museet som du börjar uppfatta fossil annorlunda - som en del av en tidigare stor mångfald.
Till exempel Jeholopterus, en pterosaurie med en bred grodliknande mun, som forskare antar jagade sländor och andra insekter. Här är Ikrandraco, uppkallad efter de bevingade varelserna från Avatar: den flög troligen lågt ovanför vattenytan och fiskade efter fisk med en slags köl på underkäken. Här är en jungaripter (Dsungaripterus) som finns i norra Kina med en smal, uppåtvänd näbb, med vilken den krokade på blötdjur och andra ryggradslösa djur för att sedan krossa sina skal och skal med klumpiga tänder.
Och allt detta försvann i slutet av kritaperioden, för 66 miljoner år sedan. Vad visade sig vara fel med de slutligen utrotade pterosaurierna? Kanske försvann djuren de jagade? Eller, under utvecklingen, nådde de så enorma proportioner att de inte kunde överleva en global katastrof, som fallet av en asteroid, medan de små fåglarna överlevde?
Men när du tittar på deras perfekt bevarade rester i ett museum, tänker du inte på detta - något fantastiskt händer: det verkar som att dessa varelser är redo att befria sig från stenfångenskap och leta efter sina saknade fragment för att sväva igen över marken.
