Hvorfor hadde dinosaurer fjær?

De adaptive fordelene med fjærkledde dinosaurer

Den kinesiske fjærkledde dinosauren Mei lang.

Emily Willoughby/Stocktrek Images

Å spørre hvorfor enkelte dinosaurer hadde fjær er i prinsippet ikke forskjellig fra å spørre hvorfor fisk har skjell eller hvorfor hunder har pels. Hvorfor skal den nakne overhuden til et dyr ha noen form for belegg (eller, når det gjelder mennesker, praktisk talt ingen belegg i det hele tatt)? For å svare på dette spørsmålet må vi ta opp en dypere gåte: hvilken evolusjonær fordel ga fjær dinosaurer som ikke kunne oppnås med pels, bust eller enkle reptilskjell?

Flertallet av fjærkledde dinosaurer var teropoder

Før vi begynner, er det imidlertid viktig å erkjenne at ikke alle dinosaurene hadde fjær . Det store flertallet av fjærkledde dinosaurer var teropoder, en bred kategori som inkluderer rovfugler, tyrannosaurer, ornitomimider og 'dinofugler', så vel som de tidligste dinosaurene som Eoraptor ogHerrerasaurus. Dessuten var ikke alle teropoder fjærkledde: det er en ganske sikker innsats at den sene jura Allosaurus hadde skjellete hud, som andre store teropoder likte Spinosaurus og Tyrannosaurus Rex (selv om et økende antall paleontologer tror at klekkingen og ungfuglene til disse dinosaurene kan ha blitt bedårende tuftet).

Theropoder var ikke de eneste medlemmene av ordenen tilsaurisk('øgle-hippede') dinosaurer: merkelig nok var deres nærmeste slektninger de gigantiske, tømmende, elefantbeinte sauropoder , som var omtrent så forskjellige i utseende og oppførsel fra teropoder som du kan få! Til dags dato er det absolutt ingen bevis for noen fjærkledde slektninger av Brachiosaurus eller Apatosaurus , og en slik oppdagelse virker ekstremt usannsynlig. Årsaken har å gjøre med de forskjellige metabolismene til theropod og sauropod dinosaurer, hvorav mer nedenfor.

Hva er den evolusjonære fordelen med fjær?

Ekstrapolert fra eksemplet med moderne fugler, tror du kanskje at den primære hensikten med fjær er å opprettholde flukt; fjær fanger små luftlommer og gir det avgjørende 'løftet' som gjør det mulig for en fugl å sveve opp i luften. Etter alt å dømme er bruken av fjær i flukt strengt tatt sekundær, en av de betingede utviklingene som evolusjonen er så kjent for. Først og fremst er fjærenes funksjon å gi isolasjon, akkurat som aluminiumsveggene til et hus eller polyuretanskum pakket i sperrene.

Og hvorfor skal et dyr trenge isolasjon, spør du? Vel, når det gjelder theropod dinosaurer (og moderne fugler), er det fordi den har en endotermisk ( varmblodig ) metabolisme. Når en skapning må generere sin egen varme, trenger den en måte å beholde den varmen så effektivt som mulig, og et lag med fjær (eller pels) er en løsning som gjentatte ganger har blitt favorisert av evolusjonen. Mens noen pattedyr (som mennesker og elefanter) mangler pels, har alle fugler fjær - og den isolerende dyktigheten til fjær er ikke bedre demonstrert enn i flygeløse, vannlevende fugler som bor i kaldt klima, dvs. pingviner.

Selvfølgelig reiser dette spørsmålet om hvorfor Allosaurus og andre store theropoddinosaurer manglet fjær (eller hvorfor disse fjærene bare var tilstede hos unge eller klekkeunger). Dette kan ha noe å gjøre med de klimatiske forholdene i regionene der disse dinosaurene levde, eller med et særpreg i metabolismen til store teropoder; vi vet ennå ikke svaret. (Av grunnen til at sauropoder manglet fjær, er det fordi de nesten helt sikkert var kaldblodige, og trengte å effektivt absorbere og utstråle varme for å regulere sin indre kroppstemperatur. Hvis de hadde vært dekket med fjær, ville de ha bakt seg selv fra innsiden ut, som poteter i mikrobølgeovn.)

Dinosaurfjær ble foretrukket av seksuell utvelgelse

Når det kommer til ellers mystiske trekk i dyreriket – de lange halsene til sauropoder, de trekantede platene til stegosaurer , og muligens de lyse fjærene til theropod-dinosaurer—man bør aldri avvise kraften til seksuell seleksjon. Evolusjon er beryktet for å plukke ut tilsynelatende tilfeldige anatomiske trekk og sette dem i seksuell overdrift: Se de enorme nesene til hannlige snabelaper, et direkte resultat av det faktum at hunner av arten foretrekker å pare seg med hannene med størst nese.

Når isolerende fjær hadde utviklet seg i theropod-dinosaurer, var det ingenting som hindret seksuell seleksjon i å ta over og drive prosessen enda lenger. Foreløpig vet vi veldig lite om fargen på dinosaurfjær, men det er en sikker innsats at noen arter hadde lyse grønne, røde og oransje, sannsynligvis i en seksuelt dimorf mote (dvs. hannene var mer fargesterke enn hunnene eller omvendt). Noen ellers skallede teropoder kan ha hatt fjærtotter på merkelige steder, for eksempel underarmene eller hoftene, et annet middel for å signalisere seksuell tilgjengelighet, og noen tidlige, kjente dinofugler som Archaeopteryx var utstyrt med mørke, blanke fjær.

Hva med flyreise?

Til slutt kommer vi til atferden som folk flest forbinder med fjær: flukt. Det er fortsatt mye vi ikke vet om utviklingen av theropoddinosaurer til fugler; denne prosessen kan ha skjedd flere ganger i løpet av den mesozoiske epoken, med bare den siste evolusjonsbølgen som resulterte i fuglene vi kjenner i dag. Det er en nesten åpen og lukket sak at moderne fugler utviklet seg fra de små, skittende, fjærkledde 'dino-fuglene' fra sent kritt periode. Men hvordan?

Det er to hovedteorier. Det kan være at fjærene til disse dinosaurene ga et ekstra løft når de jaget byttedyr eller flyktet fra større rovdyr; naturlig utvalg favoriserte økende løft, og til slutt oppnådde en heldig dinosaur start. I motsetning til denne 'grunn-opp'-teorien, er det den mindre populære 'trærne' teorien, som antyder at små, trelevende dinosaurer utviklet aerodynamiske fjær mens de hoppet fra gren til gren. Uansett er den viktige lærdommen at flukt var det utilsiktede biproduktet, ikke det forutbestemte formålet med dinosaurfjær!

En ny utvikling i debatten om fjærkledde dinosaurer er oppdagelsen av små, fjærkledde, plantespisende ornitopoder som Tianyulong og Kulindadromeus. Kan dette tyde på det ornitopoder , så vel som theropoder, hadde varmblodig metabolisme? Er det i det minste mulig at fugler utviklet seg fra plantespisende ornitopoder, i stedet for kjøttspisende rovfugler? Vi vet ikke ennå, men vi regner med at dette vil være et aktivt forskningsområde i minst det neste tiåret.