pingviinit ovat kenties maailman suosituimpia lintuja, kiitos yhtä lailla niiden uskomattoman elämänkaaren ja hurmaavan smokkiasuisen esiintymisensä. Niistä pitkä luettelo superlatiiveja, pingviinit voivat selviytyä pakkasista ja myrskytuulet, sukeltaa yli 1600 jalkaa syvä, pidättää hengitystään yli 15 minuuttia, ja hengissä ilman ruokaa viikkoja elää varastoitu rasvaa . Nämä faktat toistuvat niin usein, että ne joskus menettävät alkuperäisen ihmetyksensä. Puhuessani K-12-kouluille vierailevana puhujana olen huomannut, että puolet luokasta tuntee usein monia näistä Penguin trivia-palasista ennen kuin esitys edes alkaa, kiitos suosittujen kirjojen, televisioesitysten ja elokuvan ”Pingviinien marssi”.
tietämyksemme pingviineistä ulottuu kuitenkin yli nykyisen 19 lajin eläintarhan. Jotkin suurimmista oivalluksistamme näistä uskomattomista linnuista ovat peräisin fossiiliaineistosta. Sukupuuttoon kuolleiden lajien historiaan perehtyminen on muuttanut täysin tapaa, jolla paleontologit ja biologit suhtautuvat pingviineihin, usein yllättävillä tavoilla. Tässä viisi asiaa, joita et luultavasti tiennyt pingviineistä:
1. Pingviinit ovat muinaisia lintuja
useimmat ihmiset pitävät pingviinejä ”moderneina” lintuina. Emme usein kuvaa niitä sukupuuttoon kuolleiden eläinten, kuten mastodonttien, rinnalla, mutta pingviinit edeltävät monia tunnetuimpia fossiilisia nisäkkäitä. Kaikkein vanhimmat pingviinifossiilit kuuluvat vanhimpiin fossiileihin, jotka on löydetty mistä tahansa elävien lintujen ryhmästä. Waimanu (”vesilintu” Maoriksi) on varhaisin tunnettu fossiilinen pingviinitaksoni. Waimanusta tunnetaan kaksi lajia: Waimanu manneringi ja hieman nuorempi ja pienempi Waimanu tuatahi. Molemmat lajit ovat kotoisin Uuden-Seelannin Eteläsaarelta. Vanhimmat waimanu manneringin fossiilit ovat ällistyttävät 61,6 miljoonaa vuotta vanhoja . Waimanu eli vain 4 miljoonaa vuotta dinosaurusten jälkeen ja yli 50 miljoonaa vuotta ennen nykyihmisen varhaisimpia lähisukulaisia.
Waimanu olisi elänyt paljon erilaisessa maailmassa kuin nykyään. ilmasto oli paljon lämpimämpi. Mannerlaattojen aktiivisuus ei ollut vielä siirtänyt mantereita nykyisille paikoilleen, joten Etelä-Amerikka ja Australia olivat edelleen kiinni Etelämantereessa. Vain harvat suuret nisäkkäät vaelsivat maisemissa. Mikä tärkeintä, valtamerien ekosysteemit olivat monin tavoin auki. Liitukauden lopulla (65,5 miljoonaa vuotta sitten) sama dinosaurukset hävittänyt joukkosukupuutto tappoi myös monia merimatelijoita, kuten mosasaurukset ja plesiosaurit, sekä hävitti haita. Tämä loi muille eläinryhmille mahdollisuuden palata merelle, ja pingviinit olivat ensimmäisten joukossa viemässä sitä. Itse asiassa waimanut ja muut varhaiset pingviinit kiersivät valtameriä kauan ennen kuin ensimmäiset täysin vedessä elävät valaat ja eväjalkaiset (hylkeet, merileijonat ja mursut) kehittyivät.
Jos matkustaisimme ajassa taaksepäin ja näkisimme joukon Waimanuja seisomassa Proto-Uuden-Seelannin rannoilla, alkuperäinen ajatuksemme olisi mitä todennäköisimmin: ”I think that ’ s a penguin”. Tämä johtuu siitä, että waimanulla oli monia keskeisiä piirteitä, joita pidämme pingviinien ominaisuuksina, mutta se oli myös monin tavoin erilainen. Aluksi Waimanu oli täysin lentokyvytön. Se olisi myös käyttänyt sitä hellyttävää pystyvaippaa, jota elävät pingviinit tekevät liikkuessaan maalla, mikä perustuu jalkaluiden ominaisuuksiin ja tarpeeseen tasapainottaa räpylöiden voimanlähteenä toimivat raskaat lihakset. Jo nämä piirteet luultavasti kompastuttaisivat ”pingviinitutkamme”. Toisaalta kallon ja räpylän sirot luut viittaavat sirompaan profiiliin. Waimanun pää ja kaula muistuttivat luultavasti jonkin verran enemmän merimetsoa kuin nykyistä pingviiniä. Siipien luissa ei myöskään vielä näy merkkejä nykypingviinien lukkiutuneista nivelistä. Tämä muinainen pingviini on voinut taittaa siipensä, mitä et koskaan näe elävää pingviiniä jäykän lautamaisen räpylänsä vuoksi.
Niinpä Waimanu oli siirtymävaiheessa oleva pingviini, joka kokeili yhä uutta luustosuunnitelmaa vedenalaiseen ”lentoon” ja Tutki uutta kapeaa, jonka merimatelijat jättivät tyhjäksi. Muutamaa miljoonaa vuotta myöhemmin nämä alkukantaiset pingviinit synnyttivät joukon kaikenmuotoisia ja-kokoisia jälkeläisiä.
2. Jättiläispingviinit uivat aikoinaan eteläisillä valtamerillä
juhli hämmästyttävää napamarssiaan, elävä keisaripingviini saavuttaa noin metrin korkeuden. Tämä on melko vaikuttava vertailukohta, kun otetaan huomioon, että useimmat elävät pingviinit ovat verrattain tuopin kokoisia kavereita, jotka seisovat kahden metrin korkuisilla kulmilla. Mutta kerran oli olemassa sukupuuttoon kuolleiden lajien laivue, joka olisi helposti kääntynyt suurimman Keisarin yli.
suurin kaikista on arvoituksellinen Pachydyptes ponderosus, joka tunnetaan vain muutamasta näyttävästä räpyläluusta, jotka on kerätty Uuden-Seelannin kalkkikivestä lähes sata vuotta sitten . Tutkimusmatkalla vuonna 2006 kävin Te Papa Tongarewan museossa tutkimassa tätä upeaa yksilöä. Pachydyptesin päälaenluun piteleminen kädessäni oli kuin pitelisi tiiltä. Jo ennestään kiinteä ja massiivinen luu oli muuttunut entistä tiheämmäksi fossiloitumisprosessien vuoksi.
Pachydyptes oli todellinen jättiläinen, mutta on vaikea rekonstruoida, kuinka suuri laji todellisuudessa oli, koska luurangosta on jäljellä vain muutama pala. On vaarallista vain ”skaalata” elävästä pingviinistä, koska kun löydämme yhä enemmän luurankoja, huomaamme myös, että sukupuuttoon kuolleilla pingviinilajeilla oli erilaiset kehosuunnitelmat. Jotkut olivat lyhyitä ja tanakoita, kun taas toiset olivat pitkiä ja hoikkia.
osa täydellisimmistä luurangoista on peräisin Uudesta-Seelannista ja perusta , ja nämä uudet löydöt viittaavat siihen, että korkeimmat pingviinit saavuttivat maalla seisoessaan noin 4 jalkaa 6 tuumaa ja vedessä uidessaan noin 5 jalkaa. Ero johtuu kaulasta ja nokasta, jotka uivalla eläimellä törröttävät suoraan ulos ja lisäävät siten enemmän pituutta kuin seisomakorkeutta. Tällaiset pingviinit pelottaisivat varmasti jokaista aikamatkailevaa tutkimusmatkailijaa. Muista, että pingviinit ovat kookkaita eläimiä – niillä on erittäin voimakkaat ”lento” lihakset, joiden avulla ne voivat ajaa itsensä läpi veden (joka on ~800 kertaa tiheämpi kuin ilma) ja ne myös kietoutuvat paksuun rasvakerros eristykseen ja energian varastoimiseen. Pachydyptes voittaisi sumopainikisan-elossa olevien pingviinien ja monen ihmisen kanssa. Alla on nimeämättömän pingviinilajin elämän rekonstruktio 27 miljoonaa vuotta vanhasta Uudesta-Seelannista, jossa on keisari ja ihmisen siluetti mittakaavaa varten.
3. Pingviinit eivät kehittyneet kylmissä ympäristöissä
kun useimmat ihmiset ajattelevat pingviinejä, he ajattelevat ”kylmä.”Tämä on varmasti järkevää, kun otetaan huomioon kaikki mainokset, joissa pingviinit esitetään jääkylmien juomien ja pakastettujen herkkujen tarjoajina. TV-spesiaalit ja elokuvat, kuten ”Pingviinien marssi”, keskittyvät yleensä myös Etelämantereen ympäristöissä eläviin pingviinilajeihin, koska niiden elinkaaret ovat niin kiehtovia. Monet nykyään elävistä pingviinilajeista elävät kuitenkin Etelämantereen piirin ulkopuolella. Muutamat elävät jopa hyvin kuumissa ympäristöissä, kuten rannikon aavikoilla pesivä Humboldtinpingviini ja päiväntasaajalla elävä Galapagosinpingviini.
osa omasta tutkimuksestani on keskittynyt pingviinien evolutiivisiin suhteisiin. Määrittämällä, missä kukin laji sopii sukupuuhun, voimme paremmin ymmärtää, miten pingviinien evoluutio on muovautunut maailmanlaajuisten muutosten, kuten mantereiden liikkeiden ja ilmastonmuutoksen, vaikutuksesta. Olemme jo tavanneet waimanun, vanhimman pingviinin. Laji on myös pingviinipuun basaalein (primitiivinen) laji, mikä viittaa siihen, että pingviinit saivat alkunsa Uudessa-Seelannissa, josta Waimanun fossiileja löytyy. Pingviinit ilmaantuvat Etelämantereelle vasta myöhemmin, ja silloin eteläisellä mantereella nautitaan vielä lämpimästä vaiheesta, jossa ei ole pysyviä jääpeitteitä.
analyysit pingviinin luista ja DNA: sta viittaavat siihen, että kuningas-ja Keisaripingviinit ovat elävistä lajeista tyvityvisin (ensimmäinen, joka halkaisi pingviinin evoluutiopuun nykyisen osan). Koska molemmat elävät jäisissä ympäristöissä, voisimme luonnollisesti olettaa pingviinien olevan lähtöisin tällaisista paikoista, jos meillä olisi vain elävien lajien levinneisyys ohjenuoranamme. Mutta kun alamme lisätä fossiilipingviinejä evoluutiopuuhun, syntyy hyvin erilainen kuva . Paleoseenikaudella, jolloin waimanu ilmaantui, ilmasto oli huomattavasti nykyistä lämpimämpi: maapallon keskilämpötila oli noin 6-8°C korkeampi kuin nykyään . Sama pitää paikkansa Eoseenikaudesta, ajanjaksosta, jolloin monet jättiläispingviinit menestyivät. Niinpä varhaiset pingviinit kehittyivät ja monipuolistuivat kauan ennen napajäätiköiden muodostumista. Heidän ympäristönsä muistutti enemmän Afrikanpingviinin elinympäristöä, joka näkyy tässä nauttimassa lämpimästä päivästä rannalla, kuin keisarien ja Adélien suosimia jäätikköjä.
sen ymmärtäminen, että pingviinit ovat kehittyneet lämpimässä ilmastossa, vaikuttaa suuresti siihen, miten tutkimme niiden evoluutiota. Pingviinien luissa ja höyhenissä tapahtuneita mielenkiintoisia muutoksia ei voi selittää sillä, että ne liittyvät jäätiköissä selviytymiseen, koska tiedämme niiden kehittyneen lämpiminä aikoina. Tämä on hyvä esimerkki siitä, miten paleontologia voi muokata tapaa, jolla biologit suhtautuvat eläviin eläimiin.
4. Jotkut sukupuuttoon kuolleet Pingviinit olivat Keihäskalastajia
katso tarkasti alla kuvattua kalloa etkä silti todennäköisesti tunnistaisi sitä pingviiniksi. Nokka on huomattavan pitkä, kestää 2/3rds kallon ja voimakkaasti rakennettu useita luita fuusioituneet yhteen keihäsmäinen muoto. Kärjessä, jossa tavallisilla pingviineillä on pieni koukku saaliin nappaamiseen, tämän pingviinin nokka on suora ja suippo. Tämä on Icadyptes salasi, keihäspingviini perusta .
Icadyptes salasi löydettiin 34 miljoonaa vuotta vanhoista merenpohjan sedimenteistä, jotka mannerlaattojen mannerlaattojen voimat ajoivat rajusti mantereelle. Tämä fossiili oli merkittävä löytö, sillä kallot ovat useimpien ryhmien fossiiliaineistossa hyvin harvinaisia, eivätkä pingviinit ole poikkeus. Paleontologit ovat keränneet yli 5 000 pingviininluuta, mutta kalloja tunnetaan ehkä parikymmentä, ja useimmat niistä ovat hyvin huonosti säilyneitä. Pingviinien pääkalloja on tavattu yhä enemmän, ja nokkia on tullut valolle useita lisää, ja näyttää siltä, että hyvin pitkä nokka oli standardi ainakin suuremmille lajeille. Joissakin näistä muista fossiileista nokka on lähellä Ikadypteillä nähtyä pituutta, mutta luut ovat vähemmän tiukasti yhteen sulautuneet.
Mitä pingviini voisi tehdä tällä oudolla nokallaan? Luurangon muissa osissa, kuten niskanikamissa, voi olla joitakin johtolankoja. Näissä luissa on hyvin voimakkaasti kehittyneet lihasten kiinnityspaikat, jotka välittäisivät voimaa ja ehkä vastustuskykyä iskuista aiheutuville iskuille. Paras arvauksemme on, että Icadyptes oli keihäskalastaja, joka seivästeli suuria kaloja ja kalmareita voimakkaalla nokallaan. Se on paljon ollut kunnioitusta herättävä saalistaja, eikä sellainen, jonka kanssa voisi vapaaehtoisesti uida akvaarionäytöksessä.
5. Muinaispingviineillä oli punaiset ja harmaat höyhenet
väri jää yleensä tuntemattomaksi sukupuuttoon kuolleille eläimille. Useimmiten suomut, turkki ja höyhenet tuhoutuvat fossiloitumisprosessin aikana, jolloin jäljelle jää vain luita. Silloinkin, kun pehmeistä osista, kuten höyhenistä, on säilynyt jälkiä, niistä jää usein vain tumma hiilikalvo tai joitakin vaikutelmia. Joskus väri jättää kuitenkin mikroskooppisen pienen sormenjäljen. Tämä tulee muodossa melanosomeja, pieniä pillerinmuotoisia solujen osia, jotka antavat väriä rakenteisiin, kuten lintujen höyheniin ja nisäkkäiden karvoihin. Paleontologien onneksi melanosomit ovat kovia. Ne voivat säilyä elossa miljoonia vuosia ja kestää kauemmin kuin monet muut biologiset aineet. Paleontologit ovat löytäneet niitä näennäisesti epätodennäköisistä paikoista, kuten sukupuuttoon kuolleen Kalmarin kivettyneestä mustesäkistä .
yksi yllättävimmistä melanosomien löytöpaikoista on ”Inkayacu paracasensis” – lajiin kuuluvien 36 miljoonaa vuotta vanhojen pingviininsulkien joukosta . Laji on erittäin tärkeä, koska se on ainoa höyheniä ja nahkaa säilyttävä fossiilipingviini, uskomaton harvinaisuus merifossiileille. Inkayacu paracasensis paljastaa, että pingviinit kehittivät erikoistuneet pienet, suomuiset, litistyneet höyhenensä syvällä menneisyydessä. Melanosomit paljastavat myös, että höyhenissä oli odottamaton sävy.
on voitu epäillä, että mustayacussa on mustaa ja valkoista höyhenpeittettä. Loppujen lopuksi jokainen elävä pingviini pientä sinistä lukuun ottamatta noudattaa pohjimmiltaan samaa värimaailmaa – mustaa päältä, valkoista alapuolelta. Tämän arvellaan olevan hyödyllistä pingviinien torjumisessa, jotta petoeläinten tai saaliin olisi vaikeampi havaita niitä taustaa vasten. On siis täysi yllätys, että fossiilisten melanosomien muodot vastasivat nykyisten punaruskeiden ja harmaiden höyhenten muotoja. Tämä viittaa siihen, että Inkayacu oli ulkonäöltään radikaalisti erilainen kuin nykyiset smokkipingviinit. Vielä muutama vuosi sitten kukaan ei olisi osannut epäillä, että melanosomeja voisi säilyä fossiilien höyhenissä, mikä on hyvä esimerkki siitä, miten uudet edistysaskeleet mahdollistavat uudet löydöt.
Muinaispingviineillä on kiehtova tarina kerrottavanaan. Vuoden 2005 jälkeen on löydetty kymmenen uutta sukupuuttoon kuollutta pingviinilajia. Varmasti lisää on tulossa. Kukaan ei olisi vielä muutama vuosi sitten osannut ennustaa keihäspingviinejä, joilla on punaiset Sulat, ja seuraava löytökierros sisältää vääjäämättä lisää yllätyksiä.
1. Williams, TD 1995. pingviini. Oxford University Press, Oxford, 295 s.
2. Fordyce, R. E. ja C. M. Jones. 1990. Penguin history and new fossil material from New Zealand; pp. 419-446 teoksessa L. S. Davis and J. T. Darby (toim.), Pingviinibiologia. Academic Press, San Diego.
3. Slack, K. E., C. M. Jones, T. Ando, G. L. Harrison, R. E. Fordyce, U. Arnason ja D. Penny. 2006. Varhaiset pingviinifossiilit ja mitokondrioiden genomit kalibroivat lintujen evoluutiota. Molecular Biology and Evolution 23: 1144-1155.
4. Oliver, W. R. B. 1930. Uuden-Seelannin Linnut. Fine Arts (NZ) Limited: Wellington. 541 kiloa.
5. Clarke, J. A., D. T. Ksepka, M. Stucchi, M. Urbina, N. Giannini, S. Bertelli, Y. Narváez ja C. A. Boyd. 2007. Paleogeeniset päiväntasaajapingviinit kyseenalaistavat biogeografian, monimuotoisuuden ja Kenotsooisen ilmastonmuutoksen välisen suhteen. Proceedings of the National Academy of Sciences 104: 11545-11550.
6. Bertelli, S. ja N. P. Giannini. 2005. Phylogeny of extant penguins (Aves: Sphenisciformes) combining morphology and mitokondrial sequences. Cladistics 21: 209-239.
7. Baker, A. J., S. L. Pereira, O. P. Haddrath ja K.-A. Edge. 2006. Useita geenitodisteita pingviinien laajenemisesta Etelämantereelta ilmaston viilenemisen takia. Proceedings of the Royal Society B 217: 11-17.
8. Ksepka, D. T., S. Bertelli ja N. P. Giannini. 2006. Fylogeny elävien ja fossiilisten Sphenisciformes (pingviinit). Cladistics 22: 412-441.
9. Ksepka, D. T. ja J. A. Clarke. 2010. Pohjapingviini (Aves: Sphenisciformes) Perudyptes devriesi ja fylogeneettinen arvio pingviinin fossiiliaineistosta. Bulletin of the American Museum of Natural History 337: 1-77.
10. Zachos, J., M. Pagani, L. Sloan, E. Thomas ja K. Billups. 2001. Trendit, rytmit ja poikkeamat globaalissa ilmastossa 65 Ma esittää. Tiede 292: 686.
11. Ksepka, D. T., J. A. Clarke, T. J. DeVries ja M. Urbina. 2008. Icadyptes salasi on Perun eoseenilta kotoisin oleva jättiläispingviini. Journal of Anatomy 213: 131-147.
12. Doguzhaeva L., R. Mapes, H. Mutvei H. 2004. Musteen esiintyminen Paleotsooisissa ja Mesotsooisissa koleoideissa (Cephalopoda). Mitt. Geol.- Paläänt. Inst. Univ. Hampuri 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 ja P. Baby. 2010. Fossiilitodisteita pingviinin höyhenten muodon ja värin evoluutiosta. Tiede 330:954-957.
Kuvan lopputekstit:
kuva 1: Waimanun Luurankokuva Tatsuro Andon luomana ja waimanu tuatahin elämän rekonstruktio (Chris Gaskinin taideteos, ©Geologian Museo, Otagon yliopisto). Käytetään luvalla; kuva 2: tekijän kuva Pachydyptes ja Adélie Penguin flipper bone vierekkäin; kuva 3: Uuden-Seelannin jättiläispingviinin skaalattu rekonstruktio, jossa keisaripingviinin ja ihmisen siluetit mittakaavassa. Fossiilipingviinin kuvitus: Chris Gaskin, ©Geology Museum, University of Otago. Luvalla käytetty; kuva 4: Tekijän valokuva: Icadyptes salasi pääkallo; kuva 5: tekijän valokuva Etelä-Afrikan pingviiniyhdyskunnasta; kuva 6: Katie Brownen rekonstruktio Inkayacu paracasensiksesta, ©Julia Clarke, University of Texas at Austin. Käytetään luvalla. Pikkukuva näyttää höyhenet ja mikroskooppikuva melanosomien alkaen .
tekijästä: Dan Ksepka on Pohjois-Carolinan osavaltionyliopiston Meri -, Maa-ja ilmakehätieteiden laitoksen tutkimusassistentti ja Pohjois-Carolinan Luonnontieteellisen museon paleontologian laitoksen tutkija. Hän on etsinyt fossiilisia pingviinejä Etelä-Amerikasta, Afrikasta ja Uudesta-Seelannista ja tutkii myös sauropodi-dinosauruksia ja choristoderan-matelijoita. Hän on @KsepkaLab Twitterissä ja bloggaa Fossiilipingviinien marssilla.