Динозавры правили миром в мезозойскую эру, которая делится на три периода. В триасовый период эволюционировали предки динозавров. В позднем триасе мир увидел первых настоящих динозавров. В юрский период количество динозавров росло. К меловому периоду появилось множество различных видов динозавров.
Палеонтологи изучают различные виды динозавров, чтобы выяснить их родство с другими динозаврами и найти предков динозавров. Это может многое рассказать ученым об эволюции. Это также может рассказать им кое-что о мире, в котором жили динозавры. Динозавры, которые могли мигрировать, были похожи, но те динозавры, которые были изолированы, эволюционировали по-разному. Динозавры и другие организмы исторически были помещены в иерархические категории с использованием системы классификации, называемой системой Линнея. Сегодня в исследованиях взаимоотношений динозавров используется подход, называемый кладистикой, который использует наличие общих морфологических признаков для воссоздания ветвящегося древа эволюции динозавров.
Поскольку у ученых нет неполной информации о динозаврах, группировка может измениться, когда будет найдена новая информация. Таким образом, каждая новая обнаруженная окаменелость динозавра может стать ключом, открывающим часть информации об эволюции и происхождении динозавров.
Линнеевская система классификации
В 1750-х годах шведский ботаник Карл фон Линней (известный под латинской формой своего имени Линней) разработал систему классификации всех живых существ. Каждое живое существо имеет два научных названия: родовое и видовое. Ученый, впервые описавший новый организм (любое живое существо), дает ему имя. С тех пор, как Линней начал использовать эту систему, было названо более миллиона видов.
Научное название дано в системе Линнея, потому что живые организмы называются по-разному в разных языках. Домашняя кошка, например, по-немецки die Katze; ле чат на французском языке; но английские, французские и немецкие биологи называют его Felis catus.
Выбирая название, ученый может выделить интересную особенность организма или назвать его в честь человека или места, где он был найден. Итак, огромный плотоядный динозавр Tyrannosaurus rex - это «король-ящер-тиран», царствовавший над другими динозаврами.
В линнеевской системе сходные виды группируются в род, сходные роды - в семейство, сходные семейства - в отряд, сходные отряды - в класс, сходные классы - в тип, сходные типы - в царство.
Собаки, койоты и волки относятся к роду Canis. Vulpes, род лис, и Canis относятся к семейству собак Canidae. Canidae и Ursidae, семейство медвежьих, являются частью отряда Carnivora (мясоядные животные). Хищники и люди относятся к классу млекопитающих (все млекопитающие). Млекопитающие и рыбы относятся к типу хордовых (животные с позвоночником или хордовые). Хордовые и кораллы являются членами царства Animalia (животные). Эти категории известны как таксоны (единственное число: таксон), а изучение этих классификаций называется таксономией.
Использование кладистики для анализа эволюционных связей
Одной из самых активных областей исследования динозавров за последние два десятилетия был тщательный пересмотр их взаимоотношений с использованием нового подхода, называемого кладистикой, который также известен как филогенетическая систематика. В отличие от линнеевской системы, которая распределяет организмы по иерархическим категориям, кладистика пытается определить множество событий видообразования, которые привели к разделению путем ветвления всех организмов, живых и вымерших. Проще говоря, кладистика - это метод анализа эволюционных отношений между группами для построения их генеалогического древа.
Кладистика группирует организмы на основе общих производных признаков (синапоморфий) и использует философскую концепцию, называемую бережливостью, которая утверждает, что простейший образец ветвления (тот, который имеет наименьшее количество шагов), скорее всего, близок к истинному. Ученые, использующие кладистику, не помещают организмы во вложенные категории, как в системе Линнея, потому что они предполагают, что каждая ветвь возникает в результате одного и того же простого процесса видообразования. Однако различные линнеевские категории по-прежнему широко используются для размещения групп в категории, как это делается в этой книге.
Классификация и эволюция
После того как Чарльз Дарвин опубликовал свою теорию эволюции, биологи начали понимать, почему организмы делятся на естественные группы. Например, представители рода собак Canis похожи друг на друга, потому что все они имели общего предка. Лисы (род Vulpes) и собаки (род Canis) не так похожи, потому что их общий предок был намного раньше. Чем дальше жил общий предок, тем дольше его потомки должны были развиваться и изменяться.
Практически невозможно доказать, что два вида имеют общего предка. Но, составив обширный список характеристик, ученые могут показать, насколько вероятно, что два вида связаны между собой. Чем больше общих черт у двух видов, тем больше вероятность того, что они тесно связаны между собой и получили эти черты от общего предка.
Например, и у воробьев, и у летучих мышей есть руки и кисти, которые являются крыльями, но крылья воробья и крылья летучей мыши сильно отличаются. Крылья воробья и крылья летучей мыши развились отдельно, а не из-за общего предка. Это называется конвергентной эволюцией. С другой стороны, крылья воробьев, орлов, страусов и всех других птиц одинаковы. Это показывает, что современные виды птиц тесно связаны между собой и произошли от общего предка.
Динозавры как архозавры
По полным или почти полным скелетам известно лишь несколько динозавров; почти половина известных видов основана только на зубах или фрагментах костей. Формы костей используются для классификации динозавров. Только сотня или около того динозавров, для которых известны хорошие останки, могут быть изучены на предмет родства.
Кости редко окаменевают. Живые существа обычно разлагаются и исчезают после смерти. Палеонтологам трудно описать неполный ископаемый скелет и решить, как выглядело и вело себя животное, исходя всего лишь из нескольких окаменелых останков. Открытие нового динозавра или новых окаменелостей малоизвестного динозавра может изменить генеалогическое древо. Мы никогда не узнаем все жившие группы динозавров, поэтому их генеалогическое древо всегда будет неполным.
Динозавры классифицируются как рептилии, но все рептилии не образуют единую кладу (группу, включающую общий предковый вид и все виды, которые произошли от него). Есть две клады рептилий. В одну кладу входят все живущие рептилии, динозавры, ихтиозавры, плезиозавры и птицы (завропсиды). Другая клада - это млекопитающие и вымершие млекопитающие рептилии (Theropsida). Крокодилы и птицы более тесно связаны друг с другом, чем с ящерицами и змеями. Они являются частью меньшей клады зауропсидов, архозавров. Ящерицы и змеи относятся к кладе Lepidosauria. У архозавров было большое отверстие перед каждым глазом. По мере развития многих групп архозавров это анторбитальное отверстие («окно перед глазом») иногда закрывалось (у крокодилов и более поздних травоядных динозавров) или сливалось с ноздрей (у птерозавров). Это было самое большое отверстие в черепе крупных хищных динозавров, таких как аллозавр и тираннозавр, Самые ранние архозавры обнаружены в пермских породах, образовавшихся до начала мезозойской эры. В начале мезозоя, когда животный мир восстанавливался после самого страшного массового вымирания в мировой истории, архозавры расширялись и быстро распространялись. Большинство этих первых архозавров вымерло к концу триасового периода, но птерозавры, ящеротазовые и орнитисхии дожили до конца мезозоя, а крокодилы дожили до наших дней. Птицы не были обнаружены в триасовом периоде, хотя недавно в Азии, Европе и Техасе были обнаружены загадочные триасовые птицеподобные животные.
Эволюция архозавров
Среди архозавров произошли два важных эволюционных изменения. Они превратились из раскидистых, похожих на ящериц животных в животных, которые ходили, держа ноги прямо под своим телом. Другое изменение было от хладнокровного метаболизма ящерицы (то, как тело использует энергию) к теплокровному птичьему метаболизму. Эти изменения произошли не у всех архозавров, но у динозавров они были. Крокодилы - единственный сохранившийся пример, в котором этих изменений не произошло; птицы - единственная сохранившаяся группа, в которой они действительно встречались.
Теплокровность могла появиться в начале клады динозавров и птиц, так что почти все динозавры были теплокровными. Эта черта могла быть унаследована от общего предка динозавров, общего с птицами. Или эти изменения могли произойти после того, как динозавры и птицы разделились, так что только несколько продвинутых хищных динозавров были теплокровными.
Предки динозавров развили более крепкую лодыжку. Такой тип лодыжки встречается у птерозавров, динозавров и птиц. Lagosuchus, Lagerpeton и Pseudolagosuchus были маленькими двуногими (они ходили на двух ногах) архозаврами с развитыми лодыжками и другими особенностями, которые позволяют предположить, что они были тесно связаны с динозаврами.