Tučňáci jsou možná nejvíce populární ptáků na Zemi, a to díky rovným dílem na jejich neuvěřitelné životního cyklu a okouzlující oblek-oděné vystoupení. Mezi jejich dlouhý seznam superlativy, tučňáci mohou přežít sub-teplotám pod bodem mrazu a vichřice, skok přes 1600 metrů hluboká, zadržet dech na více než 15 minut, a přežít bez jídla několik týdnů žít z uložených tuků . Tato fakta se tak často opakují, že někdy ztratí svůj počáteční zázrak. Mluví na k-12 školy, jako host, jsem zjistil, že polovina třídy často ví, že mnoho z těchto kousků tučňák trivia před prezentací vůbec začne, a to díky populární knihy, televizní pořady, a film „Pochod Tučňáků“.
naše znalosti o tučňácích však přesahují dnešní zvěřinec 19 druhů. Některé z našich největších poznatků o těchto neuvěřitelných ptácích pocházejí z fosilních záznamů. Ponoření do historie vyhynulých druhů zcela změnilo způsoby, jak paleontologové a biologové vnímají tučňáky, často překvapivými způsoby. Zde je pět věcí, které jste pravděpodobně nevěděli o tučňácích:
1. Tučňáci jsou starověcí ptáci
většina lidí si myslí o tučňácích jako o „moderních“ ptácích. Často si je nepředstavujeme vedle vyhynulých zvířat, jako jsou mastodoni, ale tučňáci předcházejí mnoha nejznámějším fosilním savcům. Ve skutečnosti, nejstarší fosílie tučňáků patří mezi nejstarší fosílie objevené od jakékoli skupiny živých ptáků. Waimanu („vodní pták“ v maorštině) je nejdříve známý fosilní tučňák taxon. Jsou známy dva druhy Waimanu: Waimanu manneringi a mírně mladší a menší Waimanu tuatahi. Oba druhy pocházejí z Jižního ostrova Nového Zélandu. Nejstarší fosílie Waimanu manneringi jsou ohromující 61,6 milionů let . Abychom to uvedli do perspektivy, Waimanu žil jen 4 miliony let po dinosaurech a více než 50 miliony let před nejranějšími blízkými příbuznými moderních lidí.
Waimanu by žil ve světě mnohem jiném, než je dnešní. klima bylo mnohem teplejší. Desková tektonická aktivita ještě neposunula kontinenty na své moderní pozice, takže Jižní Amerika a Austrálie byly stále připojeny k Antarktidě. Krajinou se potulovalo jen málo velkých savců. A co je nejdůležitější, oceánské ekosystémy byly v mnoha ohledech otevřené. Na konci Období Křídy (před 65,5 milionu let), stejné masové vymírání, které vyhubily dinosaury také zabil mnoho mořských plazů, jako jsou mosasaurs a plesiosaurs, stejně jako decimovat žraloky. To vytvořilo příležitost pro další skupiny zvířat k návratu do moře a tučňáci byli mezi prvními, kteří to vzali. Ve skutečnosti, Waimanu a další brzy tučňáci pendloval oceány dávno před první plně vodních velryb a ploutvonožců (tuleni, lachtani a mroži) vyvinul.
kdybychom cestovali zpět v čase a viděli skupinu Waimanu stojící na plážích Proto-Nového Zélandu, naše počáteční myšlenka by s největší pravděpodobností byla: „myslím,že je to tučňák“. Je to proto, že Waimanu měl mnoho klíčových rysů, které považujeme za vlastnosti tučňáků, ale byl také v mnoha ohledech odlišný. Na začátek byl Waimanu úplně bez letu. Také by zaměstnali roztomilý, vzpřímené kolébat, že žijí tučňáci dělat, když pohybující se na zemi, na základě funkce nohy kosti a nutnost vyrovnávání těžkých svalů, které běží na ploutve. Tyto vlastnosti samy o sobě by pravděpodobně zakoply náš „tučňák radar“. Na druhé straně štíhlé kosti lebky a ploutve naznačují elegantnější profil. Waimanuova hlava a krk pravděpodobně vypadaly spíše jako kormorán než moderní tučňák. Kromě toho kosti křídla dosud nevykazují důkazy o uzamčených kloubech, které mají moderní tučňáci. Toto starobylé tučňák může být schopen složit křídlo, něco, co jste nikdy vidět živý tučňák díky své tuhé desky-jako ploutve.
Tak, Waimanu byl tučňák v přechodu, stále experimentuje s novým kosterní plán pro podvodní „letu“ a zkoumání nový výklenek vlevo prázdný mořských plazů. O několik milionů let později by tito primitivní tučňáci dali vzniknout řadě potomků všech tvarů a velikostí.
2. Obří tučňáci kdysi plavali Jižní oceány
oslavovaný pro svůj úžasný polární pochod, žijící tučňák císařský dosahuje výšky asi 3 stopy. To je docela působivé benchmark, vzhledem k tomu, že většina živých tučňáků jsou poměrně drobného kolegové stojící v sousedství dvou stop vysoký. Dosud, kdysi existovala flotila vyhynulých druhů, která by snadno stoupala nad největším císařem.
Největší ze všech je tajemný Pachydyptes ponderosus, známý pouze z několika působivých flipper kosti shromážděny z vápence na Novém Zélandu téměř před sto lety . Během výzkumné cesty v roce 2006 jsem navštívil muzeum Te Papa Tongarewa, abych studoval tento nádherný exemplář. Držet v ruce hlavní ploutvovou kost Pachydyptů bylo jako držet cihlu. Již pevná a masivní kost se díky procesům fosilizace stala ještě hustší.
Pachydyptes byl skutečný obr, ale je těžké rekonstruovat, jak velký druh ve skutečnosti byl, protože máme jen několik kusů kostry. Je riskantní jen „zvětšit“ z živého tučňáka, protože jak najdeme stále více a více koster, objevujeme také, že vyhynulé druhy tučňáků měly různé tělesné plány. Některé byly krátké a silné, zatímco jiné byly vysoké a štíhlé.
některé z nejúplnějších koster pocházejí z Nového Zélandu a Peru a tyto nové nálezy naznačují, že nejvyšší tučňáci dosáhli asi 4 stop 6 palců stojících na souši a asi 5 stop dlouhých plavání vodou. Rozdíl je způsoben krkem a zobákem, které se v plaveckém zvířeti drží přímo, a proto přidávají více na délku než na výšku stoje. Takoví tučňáci by jistě zastrašit jakýkoli čas cestování lidský průzkumník. Pamatujte si, že tučňáci jsou objemné zvířata – mají velmi silný „letu“ svaly, které jim umožňují pohánět sebe přes vodu (což je ~800 krát hustší než vzduch) a také se zabalí do tlustou vrstvou tuku pro izolaci a pro ukládání energie. Vzal bych dokonce šance na to, že Pachydyptes budou moci vyhrát zápas sumo s jakýmkoli tučňákem naživu, a mnoho lidí na to. Níže je rekonstrukce života nejmenovaného druhu tučňáka z 27 miliony let starých zelených z Nového Zélandu, s císařem a lidskou siluetou pro měřítko.
3. Tučňáci se nevyvíjeli v chladném prostředí
Když většina lidí přemýšlí o tučňácích, myslí si “ chlad.“To je jistě rozumné, vzhledem ke všem reklamám zobrazujícím tučňáky jako dodavatele ledově studených nápojů a zmrazených lahůdek. Televizní speciály a filmy jako „March Of The Penguins“ se také zaměřují na druhy tučňáků, které žijí v Antarktickém prostředí, protože jejich životní cykly jsou tak fascinující. Mnoho živých druhů tučňáků však dnes žije mimo antarktický kruh. Pár dokonce žijí ve velmi horkém prostředí, jako Humboldt Penguin, která plemena podél pobřežní pouště, a Galapágy Tučňák, který ve skutečnosti žije na Rovníku.
některé z mých vlastních výzkumů se zaměřily na evoluční vztahy tučňáků. Určením, kde každý druh zapadá do rodokmenu, můžeme lépe pochopit, jak byl vývoj tučňáků formován globálními změnami, jako je pohyb kontinentů a změna klimatu. Už jsme potkali Waimanu, nejstaršího tučňáka. Tento druh je také nejvíce bazální (primitivní) druh ve stromu tučňáků, což naznačuje, že tučňáci začali na Novém Zélandu, kde se nacházejí fosilie Waimanu. Tučňáci se v Antarktidě objeví až později, a když to udělají, jižní kontinent si stále užívá teplé fáze bez trvalých ledových příkrovů.
Analýzy tučňák kosti a DNA naznačují, že Král a Císař Tučňáci jsou nejvíce bazální živých druhů (první se oddělila moderní části tučňák evoluční strom). Protože oba obývají ledové prostředí, mohli bychom přirozeně předpokládat, že tučňáci pocházejí z takových míst, kdybychom měli k dispozici pouze rozdělení živých druhů. Když však začneme přidávat fosilní tučňáky do evolučního stromu, zhmotní se velmi odlišný obraz . Během Paleocén Epocha, doba, interval, kdy Waimanu objevil, klima bylo mnohem teplejší než dnes: průměrná globální teplota moře byla o 6-8°C vyšší než dnes . Totéž platí pro Eocénní epochu, časové období, kdy se mnoha obřím tučňákům dařilo. Takže časní tučňáci se vyvinuli a diverzifikovali dlouho předtím, než se vytvořily polární ledové čepice. Jejich prostředí bylo více jako ty Africké Tučňák brýlový, zde se těší na teplý den na pláži, než ledový příkrov přízní Císařů a tučňáci žijí.
pochopení, že tučňáci se vyvinuli v teplém klimatu, je velkým rozdílem v tom, jak studujeme jejich vývoj. Nemůžeme vysvětlit všechny zajímavé změny v kostech a peří tučňáků tím, že se vztahují k přežití v ledové prostředí, protože víme, že první se vyvinul během teplejší časy. Toto je skvělý příklad toho, jak paleontologie může formovat způsob, jakým se biologové dívají na živá zvířata.
4. Někteří vyhynulí tučňáci byli oštěpaři
podívejte se pozorně na lebku na obrázku níže a pravděpodobně byste ji nepoznali jako tučňáka. Zobák je pozoruhodně dlouhý, zabírá 2 / 3rds lebky a je silně konstruován několika kostmi spojenými do jediného tvaru kopí. Na špičce, kde mají normální tučňáci mírný háček na zachycení kořisti, je zobák tohoto tučňáka rovný a špičatý. Toto je Icadyptes salasi, tučňák oštěpovitý z Peru .
Icadyptes salasi byl objeven v 34 milionů let staré sedimenty z mořského dna, které byly násilně vyhnáni na kontinentu deska tektonické síly. Tato fosilie byla hlavním nálezem, protože lebky jsou ve fosilním záznamu většiny skupin velmi vzácné, a tučňáci nejsou výjimkou. Paleontologové shromáždili více než 5000 kostí tučňáků jednoho nebo druhého typu, ale možná jsou známy dvě desítky lebek a většina z nich je velmi špatně zachována. Jak se nalézá stále více lebek tučňáků, vyšlo najevo několik dalších zobáků a zdá se, že velmi dlouhý zobák byl standardem alespoň pro větší druhy. V některých z těchto dalších fosilií, zobák se blíží délce vidět v Icadyptes,ale kosti jsou méně pevně spojeny dohromady.
Co by mohl tučňák dělat s tímto bizarním zobákem? V jiných oblastech kostry, jako jsou krční obratle, mohou existovat určité stopy. Tyto kosti vykazují velmi silně vyvinutá místa pro připevnění svalů,která by zprostředkovala sílu a možná odolnost vůči nárazům nárazů. Náš nejlepší odhad je, že Icadyptes lovil oštěpy, nabodával velké ryby a chobotnice silným zobákem. Byl to dravec inspirující úctu, a ne něco, s čím byste se dobrovolně plavali během Akvarijní show.
5. Starověcí tučňáci nosili kabáty červeného a šedého peří
barva obvykle zůstává neznámá pro vyhynulá zvířata. Ve většině případů jsou váhy, kožešiny a peří zničeny během fosilizačního procesu a zanechávají pouze kosti. I když jsou zachovány stopy měkkých částí, jako je peří, často zanechávají pouze tmavý uhlíkový film nebo některé dojmy. Někdy však barva zanechává mikroskopický otisk prstu. To přichází ve formě melanosomů, drobných složek buněk ve tvaru pilulky, které dodávají barvu strukturám, jako je ptačí peří a vlasy savců. Naštěstí pro Paleontology, melanosomy jsou těžké. Mohou přežít miliony let a přečkat mnoho dalších biologických látek. Paleontologové je objevili na zdánlivě nepravděpodobných místech, například ve zkamenělém inkoustovém vaku vyhynulé chobotnice .
Jeden z nejvíce překvapivých místech melanozomy byly nalezeny v sadu 36 milionů let starého tučňáka peří patřící k druhu Inkayacu paracasensis . Tento druh je velmi důležitý, protože je to jediný fosilní tučňák, který zachovává peří a kůži, což je neuvěřitelná rarita pro mořské fosílie. Inkayacu paracasensis odhaluje, že tučňáci vyvinuli své specializované malé, šupinaté, zploštělé peří hluboko v minulosti. Melanosomy také odhalují, že peří mělo neočekávaný odstín.
lze mít podezření na černobílý povlak peří v Inkayacu. Koneckonců, každý žijící tučňák kromě malé modré sleduje v podstatě stejné barevné schéma-Černá nahoře, bílá dole. To je považováno za užitečné v protilehlých tučňácích, aby bylo pro dravce nebo kořist obtížnější je detekovat na pozadí. Tak, je úplným překvapením, že tvary fosilních melanosomů odpovídaly tvarům moderního červenohnědého a šedého peří. To naznačuje, že Inkayacu měl radikálně odlišný vzhled než dnešní tučňáci ve smokingu. Jen před několika lety, nikdo by se podezření, že melanosomů by mohla být zachována ve fosilním peří, poskytuje skvělý příklad toho, jak nové pokroky, nové objevy možné.
starověcí tučňáci nám mají fascinující příběh. Od roku 2005 bylo objeveno deset nových vyhynulých druhů tučňáků. Určitě jsou na cestě další. Před několika lety by nikdo nepředpokládal tučňáky s červeným peřím, a další kolo objevů bude určitě zahrnovat další překvapení.
1. Williams, T. D.1995. tučňák. Oxford University Press, Oxford, 295 stran.
2. Fordyce, R. E. A C. M. Jones. 1990. Penguin history and new fossil material from New Zealand; PP. 419-446 in L. S. Davis and J. T. Darby (eds.), Biologie Tučňáků. Akademický Tisk, San Diego.
3. Slack, K. E., C. M. Jones, T. Ando, g. l. Harrison, R. E. Fordyce, u. Arnason a D. Penny. 2006. Časné fosílie tučňáků, plus mitochondriální genomy, kalibrovat vývoj ptáků. Molekulární biologie a evoluce 23: 1144-1155.
4. Oliver, W.R. B. 1930. Novozélandští Ptáci. Fine Arts (N. Z.) Limited: Wellington. 541pgs.
5. Clarke, J. A., D. T. Ksepka, M. Stucchi, M. Urbina, N. Giannini, S. Bertelli, y. Narváez a C. a. Boyd. 2007. Paleogene rovníkové tučňáci výzvu navrhované vztah mezi biogeografie, diverzita, a Cenozoic klimatu. Sborník Národní akademie věd 104: 11545-11550.
6. Bertelli, S. A N. P. Giannini. 2005. Fylogeneze existujících tučňáků (Aves: Sphenisciformes) kombinující morfologii a mitochondriální sekvence. Kladno 21: 209-239.
7. Baker, a. J., S. L. Pereira, O. P. Haddrath a K. – a. Edge. 2006. Více genových důkazů pro expanzi existujících tučňáků z Antarktidy v důsledku globálního chlazení. Sborník královské společnosti B 217: 11-17.
8. Ksepka, D. T., S. Bertelli a N. P. Giannini. 2006. Fylogeneze živých a fosilních Sfenisciformes (tučňáci). Kladno 22: 412-441.
9. Ksepka, D. T. A J. a. Clarke. 2010. Bazální tučňák (Aves: Sphenisciformes) Perudyptes devriesi a fylogenetické hodnocení fosilního záznamu tučňáka. Bulletin Amerického přírodovědného muzea 337: 1-77.
10. Zachos, J., M. Pagani, L. Sloan, e. Thomas A K. Billups. 2001. Trendy, rytmy, a aberace v globálním klimatu 65 ma prezentovat. Věda 292: 686.
11. Ksepka, D.T., J. a. Clarke, T. J. DeVries a M. Urbina. 2008. Osteologie Icadyptes salasi, obří tučňák z eocénu Peru. Journal of Anatomy 213: 131-147.
12. Doguzhaeva L., V. Mapes, V. Mutvei V. 2004. Výskyt inkoustu v paleozoických a mezozoických coleoidech (Cephalopoda). Rukavice. Geole.- Paläonte. Inst. Univ. Hamburk 88: 145-156.
13. Clarke, J. a., D. T. Ksepka, R. Salas-Gismondi, a. J. Altamirano, M. D. Shawkey, L. D ‚ Alba, J. Vinther, T. J. DeVries, i. P. Baby. 2010. Fosilní důkazy pro vývoj tvaru a barvy peří tučňáka. Věda 330:954-957.
Obrázek Kreditů:
Obrázek 1: Kompozitní kostra obraz Waimanu vytvořené Tatsuro Ando a život rekonstrukci Waimanu tuatahi (umělecká díla Chris Gaskin, ©Geology Museum, University of Otago). Použito se svolením; Obrázek 2: Foto z Pachydyptes a Tučňák Kroužkový flipper kostí, bok po boku, autorem; Obrázek 3: Zmenšen rekonstrukci Nový Zéland obří tučňák, s siluety Tučňák císařský a lidského měřítka. Fosilní tučňák umělecká díla Chris Gaskin, ©Geologické muzeum, University of Otago. Používá se svolením; figura 4: Foto z Icadyptes salasi lebky autorem; Obrázek 5: Fotografie z Jižní Africké kolonie tučňáků autorem; Obrázek 6: Rekonstrukce Inkayacu paracasensis Katie Brownová, ©Julie Clarke, University of Texas v Austinu. Používá se svolením. Vložka ukazuje peří a mikroskopický obraz melanosomů z.
O Autorovi: Dan Ksepka je Výzkumný Asistent Profesora na Oddělení Námořní, Země, a Atmosférických Věd na North Carolina State University a Výzkumný pracovník z Oddělení Paleontologie v Severní Karolíně Muzeum Přírodních Věd. Pátral po fosilních tučňácích v Jižní Americe, Africe a na Novém Zélandu a také studuje sauropodní dinosaury a choristoderské plazy. On je @KsepkaLab na Twitteru, a blogy v březnu fosilních tučňáků.