Különleges csontjával küzdötte le a repülés terheit egy 119 milló évvel ezelőtti madár

Semelyik másik ősi vagy mai madárnak nincs olyan, a szárnyra nehezedő terhelést enyhítő csontja, mint egy nemrég felfedezett madárszerű dinoszaurusznak. A csőrrel és hosszú faroktollakkal rendelkező kezdetleges madár a kréta időszak elején, 119 millió évvel ezelőtt élt, és a madarak repülésének evolúciójáról árulkodik – derül ki a Communications Biology folyóiratban december végén megjelent tanulmányból.

Vang Zsen-fej, a kínai Csilini Egyetem földtudományi intézetének paleontológusa és kollégái egy jól megőrződött, új madárszerű dinoszauruszt írtak le, amit Confuciusornis shifannak neveztek el. A fosszília Liaoning tartomány nyugati részéből, a kora kréta időszaki, 119 millió éves Csiufotang geológiai formációból került elő. A „shifan” fajnév, amely „tanárok példaképét” jelenti, Konfuciusz kínai filozófus előtt tiszteleg.

photo_camera A Confuciusornis shifan művészi rekonstrukciója Illusztráció: Paleontological Museum of Liaoning

A 66 millió évvel ezelőtti nagy kihalást egyedüli dinoszauruszokként átvészelő mai madarak (Aves) a kréta végén alakultak ki. Az állatok a jurában és krétában rendkívül változatos madárszárnyú dinoszauruszok (Avialae) leszármazottai, amelyek ősei a tollakkal borított, maniraptora ragadozó dinoszauruszok voltak. A madárszárnyúak evolúciós történetének egyik fontos állomása a Pygostylia csoport megjelenése volt, amely egyedeinek egyik közös jellemzője, ahogy nevük is utal rá, hogy leghátsó farokcsigolyáik összeolvadtak, így létrehozták a farokcsontot (pygostyle).

A Pygostylia egyik evolúciós ága a mai madarak felé vezet, míg a másik a Confuciusornithidae csoporthoz. A Confuciusornis shifan ez utóbbihoz, a ma ismert legkorábbi csőrös madárszerűekhez tartozott, amik a kréta elején, 135-120 millió évvel ezelőtt éltek. Az először 1995-ben, a Confuciusornis sanctus faj fosszíliája alapján azonosított Confuciusornithidaék a mai Kelet-Ázsia területén élhettek. A Kínában található, kora kréta időszaki Töpejkou, Jihszian és Csiufotang formációkból 11 fajukat azonosították eddig, több ezer, jó állapotban fennmaradt fosszília alapján.

Abban, hogy ma ennyire precíz képünk van a madárszerű dinoszauruszok evolúciójáról, kulcsfontosságú szerepet játszott az ezen kínai lelőhelyekből előkerült maradványok vizsgálata. A kutatók szerint a most megtalált fosszília elképesztően jól mutatja a Confuciusornithidae csoporthoz sorolt állatok testfelépítésének, egyedfejlődésének és életmódjának változatosságát.

Viszonylag jól repülő, apró madár volt

Az egyed összeforrt csontjai és csontszövettani vizsgálatok alapján kifejlett állat lehetett, a kutatók becslései szerint 174 grammos testtömeggel, ami nagyságrendileg egy közepes termetű papagáj súlyának felel meg. Ezzel az ősi madár az egyik legkönnyebb ismert Confuciusornithidae volt, a csoportban a maximum testtömeg ennek majdnem az ötszörösét, 801 grammot is elérhetett.

A Confuciusornis shifan felső és alsó állkapcsából hiányoznak a fogak, csőre pedig hegyes és robosztus felépítésű a kutatók szerint. Az állat testfelépítése egy korábban előkerült rokonához, a Yangavis confuciihoz hasonlóan jó repülési képességre utal, és így megmutatja, hogyan tökéletesedett az ősi madarak repülése az idő előrehaladtával.

photo_camera A Confuciusornis shifan fosszíliája Fotó: Wang et al. (2022)

A Confuciusornithidaéknak általánosságban hosszú szárnyaik és evezőtollaik miatt egyes korábbi kutatások jó repülési képességet tulajdonítottak, míg mások a vállízületük és fedőtollaik eltérő értelmezése alapján limitáltabbat. A tanulmány szerzői szerint mindenesetre abban egyetértés van, hogy testfelépítésük miatt ezek az állatok kezdetlegesebben tudtak repkedni más ősi madarakhoz képest.

Egy, a repüléshez lényeges struktúra a kutatók szerint maga a farokcsont, ami a Pygostylia csoport korai tagjainál, különösen a C. shifannál és rokonainál arányaiban hosszú és rúd alakú volt. Ehhez az ezeknél az ősi madaraknál jellegzetes, díszítő faroktollak csatlakoztak. Az állatnál a farokcsontot 11 farokcsigolya alkotja, ami több, mint közeli rokonainál, vagy a mai madaraknál, de kevesebb mint az Archaeopteryxnél. Így a fosszília illeszkedik abba a képbe, hogy a madárszerű dinoszauruszok evolúciója során a farokcsigolyák száma fokozatosan csökkent.

A C. shifan és a Yangavis confucii vizsgálata feltárta, hogy a két állat különböző mértékben, de specializált testfelépítéssel alkalmazkodott a repüléshez, ami még közeli rokonaiktól is különbözött. A C. shifan csontjainak izomtapadási helyei alapján úgy tűnik, hogy jól tudta kontrollálni szárnyának testétől távolabbi részeit, így hatékonyan tudott manőverezni.

A Confuciusornithidaék alá sorolt 11 faj és egyed vizsgálatával a kutatók megnézték, mi deríthető ki az állatok rekonstruált testtömegéből és repülési paramétereikből. Ez utóbbi egyrészt az oldalviszonyt (aspect ratio) takarja, vagyis a szárny hosszának a szélességéhez mért arányát, valamint a szárnyakra helyezett terhelést (wing loading), ami a testtömeghez mért szárny- és törzsfelület aránya. Arra jutottak, hogy C. shifan jól alkalmazkodott a rövid távú, lassú repüléshez, és ez a csoport repülési módjának általános evolúciós irányát mutathatja.

Megerősített szárny segítette a fiatal egyedeket a repülésben

A kutatókat teljesen váratlanul érte az állat mellső végtagján egy apró, de különleges csont. Ez az első ujjcsont és kézközépcsont között helyezkedik el, ami összeköti az ujjakat a kéztőcsontokkal és alkarcsontokkal. A kutatók szerint a struktúra egy másodlagos csontosodási magból (secondary ossification center, SOC) keletkező csontosodás.

A vázrendszer más tájain ehhez hasonló, másodlagos csontosodási magból létrejövő régiók egymástól függetlenül kialakultak emlősökben, madarakban, valamint kígyókban és gyíkokban is. Ezek általánosságban merevebbé tesznek néhány olyan csontot, amiket a szárazföldi mozgás jobban megterhel.

A szakemberek úgy vélik, a C. shifannál is hasonlóról lehet szó, és az egyedi csont egyfajta kipárnázásként enyhíthette a szárnyra nehezedő mechanikai terhelést. Ez főleg a még fiatalabb állatoknak lehetett fontos, amikor még nem fejeződött be a vázrendszerük növekedése.

Kapcsolódó cikkek Qubiten: