pingwiny są prawdopodobnie Najpopularniejszymi ptakami na ziemi, w równym stopniu dzięki ich niesamowitym cyklom życia i uroczym wyglądom w smokingu. Wśród ich długiej listy superlatyw, pingwiny mogą przetrwać temperatury poniżej zera i wiatr wichury, nurkować na głębokości ponad 1600 stóp, wstrzymywać oddech przez ponad 15 minut i przetrwać bez jedzenia przez tygodnie, żyjąc z tłuszczu . Fakty te są tak często powtarzane, że czasami tracą swój początkowy zachwyt. Rozmawiając ze szkołami K – 12 jako gość, odkryłem, że połowa klasy często zna wiele z tych ciekawostek o pingwinach przed rozpoczęciem prezentacji, dzięki popularnym książkom, specjałom telewizyjnym i filmowi „Marsz pingwinów”.
jednak nasza wiedza na temat pingwinów wykracza poza współczesną menażerię 19 gatunków. Niektóre z naszych największych spostrzeżeń na temat tych niesamowitych ptaków pochodzą z zapisów kopalnych. Zagłębianie się w historię wymarłych gatunków całkowicie zmieniło sposób, w jaki paleontolodzy i biolodzy postrzegają pingwiny, często w zaskakujący sposób. Oto pięć rzeczy, których prawdopodobnie nie wiedziałeś o pingwinach:
1. Pingwiny to starożytne Ptaki
większość ludzi uważa pingwiny za” nowoczesne ” ptaki. Często nie wyobrażamy sobie ich obok wymarłych zwierząt, takich jak mastodonty, ale pingwiny datują wiele najbardziej znanych ssaków kopalnych. W rzeczywistości najstarsze skamieniałości pingwinów należą do najstarszych skamieniałości odkrytych z jakiejkolwiek grupy żywych ptaków. Waimanu („Ptak wodny” w języku maoryskim) jest najwcześniejszym znanym kopalnym taksonem pingwinów. Znane są dwa gatunki Waimanu: Waimanu manneringi oraz nieco młodszy i mniejszy Waimanu tuatahi. Oba gatunki pochodzą z Wyspy Południowej Nowej Zelandii. Najstarsze skamieniałości Waimanu manneringi mają 61,6 mln lat . Aby to ująć w perspektywie, Waimanu żył tylko 4 miliony lat po dinozaurach i ponad 50 milionów lat przed najwcześniejszymi bliskimi krewnymi współczesnych ludzi.
Waimanu żyłby w świecie znacznie innym niż dzisiejszy. klimat był o wiele cieplejszy. Aktywność tektoniczna płyt nie przesunęła jeszcze kontynentów do ich współczesnych pozycji, więc Ameryka Południowa i Australia były nadal przyłączone do Antarktydy. Kilka dużych ssaków wędrowało po krajobrazie. Co najważniejsze, ekosystemy oceaniczne były szeroko otwarte na wiele sposobów. Pod koniec okresu kredy (65,5 mln lat temu), to samo masowe wymieranie, które wymarło dinozaury, zabiło również wiele gadów morskich, takich jak mozazaury i plezjozaury, a także dziesiątkujące rekiny. Stworzyło to szansę innym grupom zwierząt na powrót do morza, a pingwiny były jednymi z pierwszych, które je wzięły. W rzeczywistości Waimanu i inne wczesne pingwiny przemierzały oceany na długo przed ewolucją pierwszych w pełni wodnych wielorybów i płetwonurków (fok, lwów morskich i morsów).
gdybyśmy mieli cofnąć się w czasie i zobaczyć grupę Waimanu stojącą na plażach Proto-Nowej Zelandii, naszą początkową myślą byłoby najprawdopodobniej: „myślę, że to pingwin”. Dzieje się tak dlatego, że Waimanu miał wiele kluczowych cech, które uważamy za cechy charakterystyczne pingwinów, ale był również różny pod wieloma względami. Na początek, Waimanu był całkowicie nielotny. Wykorzystywałby również ujmujący, wyprostowany waddle, który robią żyjące pingwiny podczas poruszania się po lądzie, oparty na cechach kości nóg i konieczności równoważenia ciężkich mięśni, które napędzają płetwy. Same te cechy prawdopodobnie potknęłyby się o nasz „radar pingwinów”. Z drugiej strony smukłe kości czaszki i płetwy sugerują bardziej wdzięczny profil. Głowa i szyja Waimanu prawdopodobnie wyglądały bardziej jak Kormoran niż współczesny pingwin. Co więcej, kości skrzydeł nie wykazują jeszcze dowodów na zablokowane stawy, jakie mają współczesne pingwiny. Ten starożytny pingwin mógł złożyć swoje skrzydło, coś, czego nigdy nie zobaczysz żywego pingwina ze względu na jego sztywne płetwy przypominające deskę.
więc Waimanu był pingwinem w okresie przejściowym, wciąż eksperymentując z nowym szkieletowym planem podwodnego „lotu” i odkrywając nową niszę pozostawioną przez gady morskie. Kilka milionów lat później te prymitywne pingwiny dały początek licznym potomkom wszystkich kształtów i rozmiarów.
2. Gigantyczne Pingwiny po przepłynięciu południowych oceanów
obchodzony z powodu niesamowitego marszu polarnego, żywy Pingwin Cesarski osiąga około 3 stóp wysokości. Jest to dość imponujący punkt odniesienia, biorąc pod uwagę, że większość żyjących pingwinów to stosunkowo małe pingwiny stojące w sąsiedztwie dwóch stóp wysokości. Jednak kiedyś istniała Flotylla wymarłych gatunków, która z łatwością przewyższałaby największego cesarza.
największy ze wszystkich jest enigmatyczny Pachydyptes ponderosus, znany tylko z kilku imponujących kości płetw zebranych z wapienia w Nowej Zelandii prawie sto lat temu . Podczas podróży badawczej w 2006 roku odwiedziłem muzeum Te Papa Tongarewa, aby zbadać ten wspaniały okaz. Trzymanie głównej kości płetwowej Pachydyptes w dłoni było jak trzymanie Cegły. Już solidna i masywna kość stała się jeszcze bardziej gęsta dzięki procesom fosylizacji.
Pachydyptes był prawdziwym olbrzymem, ale trudno jest odtworzyć, jak duży był ten gatunek, ponieważ mamy tylko kilka kawałków szkieletu. Ryzykowne jest po prostu „zwiększenie skali” od żywego pingwina, ponieważ w miarę znajdowania coraz większej liczby szkieletów odkrywamy również, że wymarłe gatunki pingwinów miały inne plany ciała. Niektóre były krótkie i mocne, podczas gdy inne były wysokie i smukłe.
niektóre z najbardziej kompletnych szkieletów pochodzą z Nowej Zelandii i Peru , a te nowe znaleziska sugerują, że najwyższe pingwiny osiągnęły około 4 Stóp 6 cali stojąc na lądzie i około 5 stóp długości pływając w wodzie. Różnica wynika z szyi i dzioba, które wystają prosto w pływającym zwierzęciu i dlatego dodają więcej długości niż wysokości stojącej. Takie Pingwiny z pewnością zastraszyłyby każdego podróżującego w czasie człowieka odkrywcę. Pamiętaj, że pingwiny są nieporęcznymi zwierzętami-mają bardzo potężne mięśnie „latające”, które pozwalają im napędzać się przez wodę (która jest ~800 razy gęstsza niż powietrze), a także owijają się grubą warstwą grudki do izolacji i magazynowania energii. Zaryzykowałbym nawet, że Pachydyptes będzie w stanie wygrać zawody zapaśnicze sumo z dowolnym żyjącym pingwinem i wieloma ludźmi. Poniżej znajduje się rekonstrukcja życia nienazwanego gatunku pingwina z 27 milionów lat greensands z Nowej Zelandii, z Imperatorem i ludzką sylwetką na skalę.
3. Pingwiny nie ewoluowały w zimnych środowiskach
Kiedy większość ludzi myśli o pingwinach, myślą ” zimne.”Jest to z pewnością rozsądne, biorąc pod uwagę wszystkie reklamy przedstawiające pingwiny jako dostawców lodowatych napojów i mrożonych smakołyków. Programy telewizyjne i filmy, takie jak” Marsz pingwinów”, również skupiają się na gatunkach pingwinów, które żyją w środowiskach antarktycznych, ponieważ ich cykle życia są tak fascynujące. Jednak wiele żyjących dziś gatunków pingwinów żyje poza kołem Antarktycznym. Nieliczni żyją nawet w bardzo gorących środowiskach, jak pingwin Humboldt, który rozmnaża się wzdłuż przybrzeżnych pustyń, czy Pingwin Galapagos, który faktycznie żyje na równiku.
niektóre z moich własnych badań skupiły się na ewolucyjnych związkach pingwinów. Określając, gdzie każdy gatunek pasuje do drzewa genealogicznego, możemy lepiej zrozumieć, w jaki sposób ewolucja pingwinów została ukształtowana przez globalne zmiany, takie jak ruchy kontynentów i zmiany klimatu. Poznaliśmy już Waimanu, najstarszego pingwina. Gatunek ten jest również najbardziej bazalnym (prymitywnym) gatunkiem w drzewie pingwinów, co sugeruje, że pingwiny miały swój początek w Nowej Zelandii, gdzie znaleziono skamieniałości Waimanu. Pingwiny pojawiają się na Antarktydzie dopiero później, a gdy to zrobią, Południowy kontynent nadal cieszy się ciepłą fazą bez trwałych pokryw lodowych.
analizy kości i DNA pingwinów sugerują, że pingwiny królewskie i cesarskie są najbardziej bazalnym z żyjących gatunków (pierwszym, który oddzielił współczesną część drzewa ewolucyjnego pingwinów). Ponieważ obie zamieszkują lodowate środowiska, możemy naturalnie założyć, że pingwiny pochodzą z takich miejsc, gdybyśmy mieli tylko żywe rozmieszczenie gatunków, które by nas prowadziły. Jednak kiedy zaczynamy dodawać pingwiny kopalne do drzewa ewolucyjnego, materializuje się zupełnie inny obraz . W epoce paleocenu, czyli w okresie pojawienia się Waimanu, klimat był znacznie cieplejszy niż obecnie: średnia globalna temperatura morza była o około 6-8°C wyższa niż obecnie . To samo dotyczy epoki eocenu, okresu, w którym wiele gigantycznych pingwinów kwitło. Wczesne pingwiny ewoluowały i urozmaicały się na długo przed powstaniem polarnych czap lodowych. Ich środowisko było bardziej podobne do środowiska afrykańskiego pingwina Jackass, pokazanego tutaj cieszącego się ciepłym dniem na plaży, niż pokrywy lodowe preferowane przez cesarzy i Adélies.
zrozumienie, że pingwiny ewoluowały w ciepłym klimacie, ma duże znaczenie dla tego, jak badamy ich ewolucję. Nie możemy wyjaśnić wszystkich interesujących zmian w kościach i piórach pingwinów mówiąc, że są one związane z przetrwaniem w środowiskach Lodowcowych, ponieważ wiemy, że po raz pierwszy wyewoluowały w cieplejszych czasach. To świetny przykład na to, jak paleontologia może kształtować sposób, w jaki biolodzy patrzą na żywe zwierzęta.
4. Niektóre wymarłe Pingwiny były włóczniami-rybakami
przyjrzyj się dokładnie czaszce przedstawionej poniżej i prawdopodobnie nadal nie rozpoznasz jej jako pingwina. Dziób jest wyjątkowo długi, zajmuje 2/3 czaszki i silnie zbudowany przez wiele kości połączonych w Pojedynczy Kształt Włóczni. Na czubku, gdzie normalne pingwiny mają niewielki haczyk, aby złapać ofiarę, dziób tego pingwina jest prosty i spiczasty. To jest Icadyptes salasi, Pingwin z dzidą z Peru .
Icadyptes salasi został odkryty w 34 milionowych osadach z dna oceanu, które zostały gwałtownie zepchnięte na kontynent przez siły tektoniczne płyt. Skamielina ta była ważnym znaleziskiem, ponieważ czaszki są bardzo rzadkie w zapisie kopalnym większości grup, a pingwiny nie są wyjątkiem. Ponad 5000 kości pingwinów tego lub innego typu zostało zebranych przez paleontologów, ale prawdopodobnie znane są dwa tuziny czaszek, a większość z nich jest bardzo źle zachowana. W miarę znajdowania coraz większej liczby czaszek pingwinów wyszło na jaw kilka kolejnych dziobów i wydaje się, że bardzo długi dziób był standardem przynajmniej dla większych gatunków. U niektórych innych skamieniałości dziób jest zbliżony do długości obserwowanej u Icadyptes, ale kości są mniej szczelnie połączone ze sobą.
Co pingwin może zrobić z tym dziwacznym dziobem? Mogą być pewne wskazówki w innych obszarach szkieletu, takich jak kręgi szyjne. Kości te wykazują bardzo silnie rozwinięte miejsca mocowania dla mięśni, które przekazywałyby siłę i być może odporność na wstrząsy uderzeń. Przypuszczamy, że Icadyptes łowił włócznie, nabijając potężnym dziobem duże ryby i kalmary. To był budzący podziw drapieżnik, a nie coś, z czym chciałbyś pływać podczas pokazu w akwarium.
5. Starożytne Pingwiny nosiły płaszcze z czerwonych i szarych piór
kolor zwykle pozostaje nieznany dla wymarłych zwierząt. W większości przypadków łuski, futro i pióra są niszczone podczas procesu fosylizacji, pozostawiając tylko Kości. Nawet jeśli ślady miękkich części, takich jak pióra, są zachowane, często pozostawiają tylko ciemny film węglowy lub pewne wrażenia. Jednak czasami kolor pozostawia mikroskopijny odcisk palca. Występuje w postaci melanosomów, drobnych składników komórek w kształcie pigułki, które nadają kolor strukturom takim jak ptasie pióra i włosy ssaków. Na szczęście dla paleontologów melanosomy są trudne. Mogą przetrwać miliony lat, przewyższając wiele innych substancji biologicznych. Paleontolodzy odkryli je w pozornie nieprawdopodobnych miejscach, takich jak skamieniały worek atramentowy wymarłej kałamarnicy .
jednym z najbardziej zaskakujących miejsc znalezienia melanosomów jest zbiór 36 milionów letnich piór pingwinów należących do gatunku Inkayacu paracasensis . Gatunek ten jest bardzo ważny, ponieważ jest jedynym skamieniałym pingwinem, który zachowuje pióra i skórę, co jest niesamowitą rzadkością dla skamieniałości morskich. Inkayacu paracasensis ujawnia, że pingwiny wyewoluowały swoje wyspecjalizowane małe, łuskowate, spłaszczone pióra głęboko w przeszłości. Melanosomy ujawniają również, że pióra miały nieoczekiwany odcień.
można podejrzewać dowody na czarno-białą powłokę piór w Inkayacu. W końcu każdy żyjący Pingwin, z wyjątkiem małego niebieskiego, ma zasadniczo ten sam schemat kolorów-Czarny na górze, biały na dole. Uważa się, że jest to przydatne w przeciwdziałaniu pingwinom, aby utrudnić drapieżnikom lub zdobyczom wykrycie ich na tle. Jest więc całkowitym zaskoczeniem, że kształty skamieniałych melanosomów pasują do kształtów współczesnych czerwonobrązowych i szarych piór. Sugeruje to, że Inkayacu miał zupełnie inny wygląd niż dzisiejsze pingwiny smokingowe. Jeszcze kilka lat temu nikt nie podejrzewał, że melanosomy mogą być zachowane w skamieniałych piórach, dając świetny przykład tego, jak nowe postępy umożliwiają nowe odkrycia.
Starożytne pingwiny mają nam do opowiedzenia fascynującą historię. Od 2005 roku odkryto dziesięć nowych wymarłych gatunków pingwinów. Na pewno więcej jest w drodze. Jeszcze kilka lat temu nikt by nie przewidział pingwinów z czerwonymi piórami. kolejna runda odkryć będzie zawierała jeszcze więcej niespodzianek.
1. Williams, T. D. 1995. Pingwiny. Oxford University Press, Oxford, 295 pp.
2. Fordyce, R. E. i 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.), Biologii Pingwinów. Academic Press, San Diego.
3. Slack, K. E., C. M. Jones, T. Ando, G. L. Harrison, R. E. Fordyce, U. Arnason, and D. Penny. 2006. Wczesne skamieniałości pingwinów, plus genomy mitochondrialne, kalibrują ewolucję ptaków. Molecular Biology and Evolution 23: 1144-1155.
4. Oliver, W. R. B. 1930. Ptaki Nowej Zelandii. Fine Arts (N. Z.) Limited: Wellington. 541pgs.
5. Clarke, J. A., D. T. Ksepka, M. Stucchi, M. Urbina, N. Giannini, S. Bertelli, Y. Narváez i C. A. Boyd. 2007. Pingwiny równikowe paleogenu kwestionują proponowany związek między biogeografią, różnorodnością i Kenozoicznymi zmianami klimatu. Proceedings of the National Academy of Sciences 104: 11545-11550.
6. Bertelli, S., and N. P. Giannini. 2005. Filogeneza przetrwałych pingwinów (Aves: Sphenisciformes) łącząca morfologię i sekwencje mitochondrialne. Cladistics 21:209-239.
7. Baker, A. J., S. L. Pereira, O. P. Haddrath, and K.-A. Edge. 2006. Wiele genów wskazuje na ekspansję pingwinów poza Antarktydę z powodu globalnego ochłodzenia. Proceedings of the Royal Society B 217:11-17.
8. Ksepka, D. T., S. Bertelli, and N. P. Giannini. 2006. Filogeneza żywych i kopalnych Sphenisciformes (pingwiny). Cladistics 22: 412-441.
9. Ksepka, D. T., and J. A. Clarke. 2010. The basal penguin (Aves: Sphenisciformes) Perudyptes devriesi and a phylogenetic evaluation of the penguin fossil record. Bulletin of the American Museum of Natural History 337: 1-77.
10. Zachos, J., M. Pagani, L. Sloan, E. Thomas, and K. Billups. 2001. Trendy, rytmy i aberracje w globalnym klimacie 65 Ma do zaprezentowania. Nauka 292: 686.
11. Ksepka, D. T., J. A. Clarke, T. J. DeVries, and M. Urbina. 2008. Osteologia Icadyptes salasi-pingwin olbrzymi z eocenu w Peru. Journal of Anatomy 213: 131-147.
12. Doguzhaeva L., R. Mapes, H. Mutvei H. 2004. Występowanie atramentu w paleozoicznych i mezozoicznych coleoidach (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, and P. Baby. 2010. Kopalne dowody na ewolucję kształtu i koloru piór pingwinów. Nauka 330:954-957.
źródła obrazu:
Rysunek 1: złożony szkielet Waimanu stworzony przez Tatsuro Ando i rekonstrukcja życia Waimanu tuatahi (grafika Chrisa Gaskina, ©Muzeum Geologiczne, Uniwersytet Otago). Rysunek 2: zdjęcie Pachydyptes i kości płetwy pingwina Adélie obok siebie, autorstwa autora; Rysunek 3: skalowana rekonstrukcja nowozelandzkiego pingwina olbrzymiego, z sylwetkami pingwina Cesarskiego i człowieka dla skali. Skamieniały pingwin grafika Chris Gaskin, © Muzeum Geologiczne, Uniwersytet Otago. Użyte za zgodą; Rysunek 4: Zdjęcie czaszki Icadyptes salasi autorstwa autora; Rysunek 5: zdjęcie kolonii pingwinów południowoafrykańskich autorstwa autora; Rysunek 6: rekonstrukcja Inkayacu paracasensis autorstwa Katie Browne, ©Julia Clarke, University of Texas at Austin. Użyte za pozwoleniem. Wstawka pokazuje pióra i obraz mikroskopowy melanosomów z .
o autorze: Dan Ksepka jest adiunktem w Katedrze Nauk o Morzu, ziemi i atmosferze na North Carolina State University oraz pracownikiem naukowym w Katedrze paleontologii w North Carolina Museum of Natural Sciences. Poszukiwał kopalnych pingwinów w Ameryce Południowej, Afryce i Nowej Zelandii, a także badał dinozaury zauropodów i gady choristoderan. Jest @KsepkaLab na Twitterze i bloguje na March of the Fossil Penguins.