A pingvinek talán a legnépszerűbb madarak a Földön, köszönhetően hihetetlen életciklusuknak és bájos szmokingos megjelenésüknek. A szuperlatívuszok hosszú listáján a pingvinek túlélik a fagypont alatti hőmérsékletet és a széllökéseket, több mint 1600 méter mélyre merülnek, több mint 15 percig visszatartják a lélegzetüket, és hetekig élelem nélkül élnek a tárolt zsírból . Ezek a tények olyan gyakran ismétlődnek, hogy néha elveszítik kezdeti csodálatukat. Beszélgetés a K-12 iskolákkal vendégelőadóként azt tapasztaltam, hogy az osztályterem fele gyakran ismeri a pingvin trivia sok darabját, mielőtt a bemutató még megkezdődik, a népszerű könyveknek, a televíziós akcióknak és a “pingvinek márciusa”című filmnek köszönhetően.
a pingvinekkel kapcsolatos ismereteink azonban túlmutatnak a mai 19 faj menagerie-jén. Néhány a legnagyobb betekintést ezek a hihetetlen madarak származik a fosszilis rekord. A kihalt fajok történetébe való betekintés teljesen megváltoztatta a paleontológusok és biológusok által a pingvineket gyakran meglepő módon szemlélő módszereket. Íme öt dolog, amit valószínűleg nem tudott a pingvinekről:
1. A pingvinek ősi madarak
A legtöbb ember úgy gondolja, hogy a pingvinek “modern” madarak. Nem gyakran képzeljük el őket a kihalt állatok, például a mastodonok mellett, de a pingvinek a legismertebb fosszilis Emlősök sokaságát előzik meg. Valójában, a legősibb pingvin fosszíliák az élő madarak bármely csoportjából felfedezett legrégebbi fosszíliák közé tartoznak. Waimanu (maori nyelven “vízi madár”) a legkorábbi ismert fosszilis pingvin taxon. A waimanu két faja ismert: Waimanu manneringi és a kissé fiatalabb és kisebb waimanu tuatahi. Mindkét faj Új-Zéland déli szigetéről származik. Waimanu manneringi legrégebbi kövületei meghökkentő 61, 6 millió évesek . Ennek perspektívájába helyezése érdekében Waimanu csak 4 millió évvel élt a dinoszauruszok után, több mint 50 millió évvel a modern emberek legkorábbi közeli hozzátartozói előtt.
Waimanu sokkal más világban élt volna, mint a mai. az éghajlat sokkal melegebb volt. A lemezes tektonikus aktivitás még nem tolta át a kontinenseket a mai pozícióikba, így Dél-Amerika és Ausztrália továbbra is az Antarktiszhoz tartozott. Kevés nagy emlős járta a tájat. A legfontosabb, hogy az óceáni ökoszisztémák sok szempontból nyitottak voltak. A kréta időszak végén (65,5 millió évvel ezelőtt) ugyanaz a tömeges kihalás, amely elpusztította a dinoszauruszokat, számos tengeri hüllőt, például a mosasaurokat és a plesiosaurusokat, valamint a cápákat tizedelte. Ez lehetőséget teremtett más állatcsoportok számára, hogy visszatérjenek a tengerbe, a pingvinek pedig az elsők között vették át. Valójában Waimanu és más korai pingvinek már jóval az első teljesen vízi bálnák és pinnipedek (fókák, oroszlánfókák és rozmárok) kifejlődése előtt felszántották az óceánokat.
Ha visszautaznánk az időben, és látnánk, hogy egy Waimanu csoport áll Proto-Új-Zéland strandjain, az első gondolatunk valószínűleg az lenne: “azt hiszem, ez egy pingvin”. Ennek oka az, hogy Waimanu számos kulcsfontosságú jellemzővel rendelkezett, amelyeket a pingvinek jellemzőinek tekintünk, de sok szempontból is eltérő volt. Először waimanu teljesen repületlen volt. Azt is alkalmazta volna a megnyerő függőleges vaddle, hogy az élő pingvinek csinálni, ha mozog a szárazföldön, jellemzői alapján a láb csontok, valamint a szükségességét, hogy kiegyensúlyozza a nehéz izmok, hogy hajtott a béklyó. Ezek a tulajdonságok önmagukban valószínűleg megbotlik a “pingvin radar”. Másrészt, a karcsú csontok a koponya és a flipper arra utalnak, egy kecsesebb profilt. Waimanu feje és nyaka valószínűleg valamivel jobban hasonlított egy kormoránéra, mint egy modern pingvinre. Ezenkívül a szárnycsontok még nem mutatnak bizonyítékot a modern pingvinek zárt ízületeiről. Lehet, hogy ez az ősi pingvin képes volt összehajtani a szárnyát, amit soha nem fog látni élő pingvin a merev deszka-szerű flipperek miatt.
tehát Waimanu egy átalakulóban lévő pingvin volt, még mindig kísérletezett egy új vázszerkezettel a víz alatti “repüléshez”, és feltárta a tengeri hüllők által üresen hagyott új rést. Néhány millió évvel később, ezek a primitív pingvinek ad okot, hogy egy sereg leszármazottai minden formában és méretben.
2. Óriás pingvinek egyszer úszott a déli óceánok
ünnepelte a csodálatos sarki március, az élő császár pingvin eléri mintegy 3 láb magas. Ez egy meglehetősen lenyűgöző referenciaérték, tekintettel arra, hogy a legtöbb élő pingvin viszonylag pint méretű fickó, aki két láb magas szomszédságában áll. Mégis, volt egyszer egy kihalt fajok flottája, amely könnyen tornyosulhat a legnagyobb Császár felett.
a legnagyobb a rejtélyes pachydyptes ponderosus, amely csak néhány lenyűgöző flipper csontból ismert, amelyet Új-zélandi mészkőből gyűjtöttek össze majdnem száz évvel ezelőtt . Egy 2006-os kutatási út során meglátogattam a Te Papa Tongarewa múzeumot, hogy tanulmányozzam ezt a csodálatos példányt. A Pachydyptes fő papucscsontját a kezemben tartva olyan volt, mint egy tégla. A már szilárd és masszív csont a fosszilizáció folyamata miatt még sűrűbbé vált.
a Pachydyptes igazi óriás volt, de nehéz rekonstruálni, hogy a faj valójában mekkora volt, mert csak néhány darab van a csontvázból. Kockázatos csak” méretezni ” egy élő pingvint, mert ahogy egyre több csontvázat találunk, azt is felfedezzük, hogy a kihalt pingvinfajok eltérő testtervekkel rendelkeztek. Néhányan rövidek és kövérek voltak, míg mások magasak és karcsúak.
A legteljesebb csontvázak Új-Zélandról és Peruból származnak, és ezek az új leletek arra utalnak, hogy a legmagasabb pingvinek a szárazföldön mintegy 4 láb 6 cm-t értek el, és körülbelül 5 láb hosszúak úsztak a vízen. A különbség a nyaknak és a csőrnek köszönhető, amelyek egyenesen az úszóállatban ragadnak ki, ezért hosszabbak, mint az álló magasság. Az ilyen pingvinek minden bizonnyal megfélemlítenék az emberi felfedezőt. Ne feledje, hogy a pingvinek terjedelmes állatok – nagyon erős” repülési ” izmaik vannak, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy vízen keresztül hajtsák magukat (ami ~800-szor sűrűbb, mint a levegő), és vastag rétegbe csomagolják magukat a szigeteléshez és az energia tárolásához. Még esélyem is lenne arra, hogy a Pachydyptes képes legyen megnyerni egy szumó birkózó versenyt minden élő Pingvinnel,és sok emberrel. Az alábbiakban egy meg nem nevezett pingvinfaj életrekonstrukcióját mutatjuk be az Új-zélandi 27 millió éves greensands-ból, egy császárral és egy emberi sziluetttel a méretarányhoz.
3. A pingvinek nem fejlődtek hideg környezetben
amikor a legtöbb ember a pingvinekre gondol, azt gondolják: “hideg.”Ez minden bizonnyal ésszerű, tekintve, hogy a pingvineket jéghideg italok és fagyasztott ételek szállítójaként ábrázolják. Az olyan televíziós akciók és filmek, mint a “pingvinek márciusa”, általában az antarktiszi környezetben élő pingvinfajokra is összpontosítanak, mivel életciklusuk annyira lenyűgöző. A ma élő pingvinfajok közül azonban sokan az antarktiszi körön kívül élnek. Néhányan még nagyon forró környezetben is élnek, mint például a part menti sivatagok mentén tenyésztett Humboldt pingvin, valamint a Galapagos pingvin, amely valójában az egyenlítőn él.
néhány saját kutatásom a pingvinek evolúciós kapcsolataira összpontosított. Annak meghatározásával, hogy az egyes fajok hol illeszkednek a családfába, jobban megérthetjük, hogy a pingvin evolúcióját olyan globális változások alakították ki, mint a kontinensek mozgása és az éghajlatváltozás. Már találkoztunk Waimanuval, a legidősebb pingvinnel. Ez a faj a pingvinfa legalapvetőbb (primitív) faja is, ami arra utal, hogy a pingvinek Új-Zélandon indultak, ahol a waimanu kövületek találhatók. A pingvinek csak később bukkannak fel az Antarktiszon, és ha sikerül, a déli kontinens még mindig élvezi a meleg fázist, állandó jégtakarók nélkül.
Elemzések a pingvin, csontok, valamint DNS-t javaslom, hogy a Király, illetve Császár Pingvinek a bazális az élő fajok (az első, hogy szakít a modern része a pingvin evolúciós fa). Mivel mindkettő jeges környezetben él, természetesen feltételezhetjük, hogy a pingvinek ilyen helyekről származnak, ha csak az élő fajok eloszlása vezet minket. Amikor azonban elkezdünk fosszilis pingvineket hozzáadni az evolúciós fához, nagyon más kép valósul meg . A paleocén korszakban, amikor waimanu megjelent, az éghajlat sokkal melegebb volt, mint ma: az átlagos globális tengerhőmérséklet körülbelül 6-8°C-kal magasabb volt, mint ma . Ugyanez igaz az eocén korszakra is, az az időszak, amikor sok óriás pingvin virágzott. A korai pingvinek tehát jóval a sarki jégsapkák kialakulása előtt fejlődtek ki és váltak változatossá. Környezetük inkább az afrikai Jackass pingvin környezetéhez hasonlított, amelyet itt mutattak be, élvezve a meleg napot a tengerparton, mint a császárok és Adélies által kedvelt jégtakarók.
annak megértése, hogy a pingvinek meleg éghajlaton fejlődtek, nagy különbséget jelent az evolúciójuk tanulmányozásához. Nem tudjuk megmagyarázni a pingvinek csontjainak és tollainak minden érdekes változását azzal, hogy kapcsolatban állnak a jeges környezetben való túléléssel, mert tudjuk, hogy először a melegebb időkben fejlődtek ki. Ez egy nagyszerű példa arra, hogy a paleontológia hogyan alakíthatja ki az élő állatokat a biológusok.
4. Néhány kihalt pingvin Lándzsahalász volt
nézze meg alaposan az alábbi képen látható koponyát, és valószínűleg még mindig nem ismeri fel pingvinként. A csőr rendkívül hosszú, a koponya 2/3-át veszi fel, és több, lándzsaszerű alakba olvasztott csont alkotja. A csúcsnál, ahol a normál pingvineknek van egy kis horogja, hogy elkapják a zsákmányt, a csőr ebben a pingvinben egyenes és hegyes. Ez Icadyptes salasi, egy lándzsás pingvin Peruból .
az Icadyptes salasi-t az óceán fenekéről származó 34 millió éves üledékekben fedezték fel, amelyeket lemezes tektonikus erők hevesen vezettek a kontinensre. Ez a fosszília nagy felfedezés volt, mivel a koponyák nagyon ritkák a legtöbb csoport fosszilis nyilvántartásában, és a pingvinek sem kivétel. Több mint 5000 pingvincsontot gyűjtöttek össze a paleontológusok, de talán két tucat koponya ismert, és a legtöbb nagyon rosszul megőrzött. Ahogy egyre több pingvin koponyát találtak, több csőr került napvilágra, és úgy tűnik, hogy legalább a nagyobb fajok esetében egy nagyon hosszú csőr volt a standard. Néhány ilyen más fosszíliák, a csőr közel van a hossza látható Icadyptes, de a csontok kevésbé szorosan összeolvadt együtt.
mit csinálhat egy pingvin ezzel a bizarr csőrrel? A csontváz más területein, például a nyakcsigolyákon is lehetnek nyomok. Ezek a csontok nagyon erősen fejlett kapcsolódási helyeket mutatnak az izmok számára, amelyek erőt és talán ellenállást közvetítenek a hatások sokkjával szemben. A legjobb tippünk az, hogy az Icadyptes lándzsahalászó volt,hatalmas csőrével nagy halakat és tintahalakat nyársalt. Sok volt egy félelmetes ragadozó, és nem valami, amit önként úszni során egy akvárium show.
5. Az ősi pingvinek vörös és szürke tollakat viseltek
A szín általában ismeretlen marad a kihalt állatok számára. A legtöbb esetben a pikkelyek, a szőrme és a tollak elpusztulnak a fosszilizálódási folyamat során, így csak a csontok maradnak hátra. Még akkor is, ha a puha részek, például a tollak nyomai megmaradnak, gyakran csak sötét szénréteget vagy néhány benyomást hagynak. Néha azonban a szín mikroszkopikus ujjlenyomatot hagy. Ez jön a melanoszómák formájában, apró pirula alakú komponenseket a sejtek, hogy kölcsönöz szín struktúrák, mint a madár toll, emlős haj. A paleontológusok szerencsére a melanoszómák kemények. Több millió évig képesek túlélni, sok más biológiai anyagot meghaladva. A paleontológusok látszólag valószínűtlen helyeken fedezték fel őket, például egy kihalt tintahal megkövesedett tintatartójában .
az egyik legmeglepőbb hely, ahol melanoszómákat találtak, az Inkayacu paracasensis fajhoz tartozó 36 millió éves pingvin toll. Ez a faj nagyon fontos, mert ez az egyetlen fosszilis pingvin, amely megőrzi a tollakat és a bőrt, ami hihetetlen ritkaság a tengeri kövületek számára. Az Inkayacu paracasensis azt mutatja, hogy a pingvinek a múltban mélyen kifejlesztették speciális kis, pikkelyes, lapított tollaikat. A melanoszómák azt is feltárják, hogy a tollak váratlan árnyalatúak voltak.
gyanítható volt, hogy az Inkayacu tollainak fekete-fehér bevonata volt. Végül is, minden élő pingvin, kivéve a kis kéket, lényegében ugyanazt a színsémát követi – fekete a tetején, fehér az alábbiakban. Úgy gondolják, hogy ez hasznos a pingvinek ellensúlyozásában, hogy megnehezítse a ragadozók vagy a zsákmány észlelését a háttérben. Teljes meglepetés tehát, hogy a fosszilis melanoszómák alakja megegyezik a modern vörösesbarna és szürke tollakéval. Ez arra utal, hogy az Inkayacu radikálisan más megjelenésű volt, mint a mai tuxedoed pingvinek. Csak néhány évvel ezelőtt senki sem gyanította volna, hogy a melanoszómák megmaradhatnak a fosszilis tollakban, nagyszerű példát adva arra, hogy az új előrelépések hogyan teszik lehetővé az új felfedezéseket.
az ősi pingvinek lenyűgöző történetet mesélnek el nekünk. 2005 óta tíz új kihalt pingvinfajt fedeztek fel. Bizonyára többen vannak úton. Néhány éve még senki sem jósolta volna meg a vörös tollú lándzsás pingvineket, a felfedezések következő fordulóján pedig további meglepetések várhatók.
1. Williams, T. D. 1995. A Pingvinek. Oxford University Press, Oxford, 295 pp.
2. Fordyce, R. E. és C. M. Jones. 1990. Pingvin története és új fosszilis anyag Új-Zélandról; PP. 419-446 L. S. Davis és J. T. Darby (eds.), Pingvinbiológus. Tudományos Sajtó, San Diego.
3. Slack, K. E., C. M. Jones, T. Ando, G. L. Harrison, R. E. Fordyce, U. Arnason és D. Penny. 2006. A korai pingvin fosszíliák, valamint a mitokondriális genomok, kalibrálják a madár evolúcióját. Molekuláris biológia és evolúció 23:1144-1155.
4. Oliver, W. R. B. 1930. Új-Zélandi Madarak. Fine Arts (N. Z.) Limited: Wellington. 541 kg.
5. Clarke, J. A., D. T. Ksepka, M. Stucchi, M. Urbina, N. Giannini, S. Bertelli, Y. Narváez és C. A. Boyd. 2007. A paleogén Egyenlítői pingvinek megkérdőjelezik a biogeográfia, a sokféleség és a Cenozoikus éghajlatváltozás közötti javasolt kapcsolatot. A Nemzeti Tudományos Akadémia folyóirata 104:11545-11550.
6. Bertelli, S. és N. P. Giannini. 2005. A fennmaradt pingvinek törzsfaja (Aves: Sphenisciformes), amely a morfológiát és a mitokondriális szekvenciákat ötvözi. Kladisztika 21:209-239.
7. Baker, A. J., S. L. Pereira, O. P. Haddrath és K.-A. Edge. 2006. Több gén is bizonyítja, hogy a globális lehűlés miatt az Antarktiszon is terjeszkednek a megmaradt pingvinek. Proceedings of the Royal Society B 217: 11-17.
8. Ksepka, D. T., S. Bertelli és N. P. Giannini. 2006. Az élő és fosszilis Sphenisciformes (pingvinek) törzsfaja. Kladisztika 22:412-441.
9. Ksepka, D. T. és J. A. Clarke. 2010. A bazális pingvin (Aves: Sphenisciformes) perudyptes devriesi és a pingvin fosszilis rekordjának filogenetikai értékelése. KÖZLEMÉNY Az Amerikai Természettudományi Múzeum 337: 1-77.
10. Zachos, J., M. Pagani, L. Sloan, E. Thomas és K. Billups. 2001. Trendek, ritmusok, és aberrációk a globális éghajlat 65 Ma bemutatni. Tudomány 292:686.
11. Ksepka, D. T., J. A. Clarke, T. J. DeVries és M. Urbina. 2008. Az Icadyptes salasi osteológiája, egy hatalmas pingvin a perui Eocénből. Journal of Anatomy 213: 131-147.
12. Doguzhaeva L., R. Mapes, H. Mutvei H. 2004. A tinta előfordulása paleozoikus és mezozoikus koleoidokban (Cephalopoda). Mitt. Geol.- Paläont. Inst. Univ. Hamburg 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 és P. Baby. 2010. Fosszilis bizonyítékok a pingvintollak alakjának és színének evolúciójára. Tudomány 330:954-957.
Image Credits:
1. ábra: a Tatsuro Ando által létrehozott Waimanu és waimanu tuatahi életrekonstrukciója (Chris Gaskin alkotása, ©Geológiai Múzeum, Otago Egyetem). 2. ábra: Pachydyptes és Adélie Penguin flipper csontja egymás mellett, a szerző által; 3. ábra: egy új-zélandi óriás pingvin méretezett rekonstrukciója, egy császárpingvin sziluettjeivel és egy ember méretarányával. Fosszilis pingvin grafika Chris Gaskin, ©Geológiai Múzeum, Otago Egyetem. Használt engedélyével; ábra 4: Fotó Icadyptes salasi koponya a szerző; ábra 5: fotó a Dél-afrikai pingvin kolónia a szerző; ábra 6: rekonstrukciója Inkayacu paracasensis Katie Browne, ©Julia Clarke, University of Texas at Austin. Használt engedélyével. Inset mutatja tollak és mikroszkóp kép melanoszómák származó .
A szerzőről: Dan Ksepka az Észak-Karolinai Állami Egyetem tenger -, Föld-és légköri tudományok tanszékének kutatási adjunktusa, az észak-karolinai Természettudományi Múzeum Paleontológiai Tanszékének kutatási munkatársa. Dél-Amerikában, Afrikában és Új-Zélandon keresett fosszilis pingvineket, emellett tanulmányozta a sauropod dinoszauruszokat és a choristoderan hüllőket is. Ő @KsepkaLab a Twitteren, és blogol márciusban a fosszilis pingvinek.