Птицы гнездились в Арктике еще 73 миллиона лет назад
Однако истоки такого поведения до сих пор оставались тайной: когда же птицы начали осваивать полярные регионы планеты и использовать их для размножения?
Согласно выводам международного коллектива исследователей, первые птичьи гнезда появились на территории современной Аляски еще в позднем меловом периоде, как минимум 73 миллионов лет назад. Изучив остатки птиц из формации Принс-Крик в Аляске, ученые смогли идентифицировать несколько костей, принадлежащих птенцам или даже зародышам, еще не вылупившимся из яиц. Вдобавок, исследователям удалось установить, что меловая Аляска служила домом для представителей различных эволюционных линий пернатых — примитивных ихтиорнисов и гесперорнисов, а также птиц современного типа, близких к гусям.
Рис. 1. Арктика мелового периода была заметно теплее сегодняшней, так что и динозавры и, как выяснилось, птицы охотно выводили там потомство. Рисунок © Gabriel Ugueto с сайта livescience.com
Каждый год миллионы птиц отправляются в Заполярье, чтобы вывести птенцов. Некоторые виды, такие как белая сова (Bubo scandiacus), могут круглогодично оставаться в полярных широтах, другие же появляются там лишь с приходом весны и осенью отправляются на юг. Полярная крачка (Sterna paradisaea) и вовсе довела свою миграцию до абсолюта: лето она проводит в Арктике, зиму — в Антарктике, каждый год преодолевая до 80 тысяч километров и наблюдая сразу два полярных дня один за другим. Благодаря этому крачка видит больше дневного света, чем любое другое существо на Земле, а также выводит птенцов и откармливается в наилучших условиях.
Почему же птиц так тянет в полярные широты, которые у людей обычно ассоциируются с холодом и мраком? Дело в том, что таково Заполярье лишь ночью, а вот с приходом дня этот суровый край преображается: тундру покрывает буйная растительность, воздух над ней начинает кишеть насекомыми, а в море, благодаря обилию планктона, увеличивается количество рыбы, кальмаров и другой подходящей пищи. Все это облегчает родителям выкармливание потомства, а сравнительно невысокий риск хищничества повышает шансы птенцов на выживание (L. McKinnon et al., 2010. Lower Predation Risk for Migratory Birds at High Latitudes). В итоге, пусть даже вся арктическая орнитофауна составляет менее двух процентов от общего числа видов пернатых, именно в Арктике формируются очень крупные колонии, часто насчитывающие свыше 10 тысяч особей.
Рис. 2. Многим птицам, таким как белощекая казарка (Branta leucopsis), Арктика предоставляет отличные условия для выведения потомства. Фото с сайта poseidonexpeditions.com
Птицы — ключевой элемент полярных экосистем, однако время, когда они начали осваивать эти суровые места, до сих пор оставалось неизвестным. Увы, из-за своего легкого изящного скелета и пронизанных воздушными полостями костей птицы довольно скудно представлены в ископаемой летописи, и эта тенденция еще больше усугубляется в полярных регионах, где проведение палеонтологических раскопок затруднено. До сих пор старейшим свидетельством присутствия птиц в Заполярье были остатки из позднеэоценовой формации Ла-Месета (La Meseta Formation) с острова Симор у берегов Антарктиды. В отложениях возрастом 40,5–46,5 млн лет были обнаружены кости нескольких видов пингвинов, в том числе гигантского антропорниса, ранних альбатросов и представителей вымерших эволюционных линий пернатых, таких как ложнозубые птицы. Стоит отметить, что в позднем эоцене климат Антарктиды был довольно теплым: среднегодовая температура составляла 10–15°C, и в Ла-Месете росли леса из араукарий, подокарпов и южных буков.
И вот коллектив исследователей из США, Канады и Великобритании сообщил о находке целой авиафауны в позднемеловых (~72,8 миллиона лет назад) отложениях формации Принс-Крик (Prince Creek Formation) на севере Аляски. На исходе эры динозавров это место находилось на палеошироте от 80° до 85° с. ш. и отличалось более прохладным климатом, чем Ла-Месета: среднегодовая температура составляла 5–6°C. Ранее из этой формации уже были описаны остатки детенышей динозавров, которых родители выводили и растили в Заполярье, несмотря на несколько месяцев полярного мрака и вероятные периоды низких зимних температур, включающие редкие снегопады. На этот раз палеонтологам повезло обнаружить целую коллекцию из 50 костей и их фрагментов, принадлежащих птицехвостым (Ornithurae) — кладе, включающей веерохвостых птиц, а также их ближайших родственников, летающих ихтиорнисов и плавающих гесперорнисов (Hesperornithes), напоминающих современных гагар.
Рис. 3. Ключевые филогенетические связи между птицами, местоположение и палеоэкологические условия формации Принс-Крик. A — упрощенная кладограмма, демонстрирующая ключевые связи между различными группами птиц; цветом выделены группы, чьи представители были обнаружены в Принс-Крик. B — Северная Америка позднего мелового периода: местоположение Принс-Крик отмечено желтой звездочкой, Полярный круг — пунктирной линией. C — протяженность полярного дня (в процентах от года) в зависимости от широты: как видно, в Принс-Крик солнце непрерывно светило до полугода. Рисунок из обсуждаемой статьи
В Принс-Крик исследователи нашли остатки как минимум одного вида ихтиорнисов (на костях фаланг крыла были обнаружены выступы, не характерные ни для каких других меловых птиц; рис. 4, D), как минимум одного вида гесперорнисов (были найдены элементы скелетов как взрослых, так и неполовозрелых особей; от других птиц их отличают особенности строения черепа, позвоночника и конечностей; рис. 4, F1–H3) и нескольких видов веерохвостых, представленных скелетами взрослых и неполовозрелых особей. В первую очередь скелеты последних характеризуются беззубыми челюстями (рис. 4, M2), боковыми крючковидными отростками на пневматизированных коракоидах (рис. 4, J) и костным супратендинальным мостиком на конце голено-предплюсны (рис. 4, L): все эти особенности не характерны для ихтиорнисов и гесперорнисов, не говоря уж о более примитивных пернатых. Четырнадцать образцов костей принадлежали неполовозрелым особям — птенцам или даже невылупившимся эмбрионам: ученые установили это по чрезвычайно пористой внешней поверхности костей, сквозь которую при жизни проходили многочисленные кровеносные сосуды.
Что любопытно, костей энанциорнисовых птиц (Enantiornithes) в Принс-Крик обнаружено не было. Для этих преуспевающих мезозойских пернатых характерны анатомические особенности, резко отличающие их от птицехвостых: например, если у современных птиц бугорок на лопатке входит в ямку на коракоиде, то у энанциорнисовых наоборот — коракоидный бугорок входит в ямку на лопатке. Считается, что энанциорнисовые не гнездились в высоких широтах, поскольку их яйцам требовалась более длительная инкубация, предположительно, в естественных инкубаторах из гниющей растительности, как у современных сорных куриц (D. C. Deeming, G. Mayr, 2018. Pelvis morphology suggests that early Mesozoic birds were too heavy to contact incubate their eggs). И хотя вылупившиеся птенцы были способны к полету вскоре после появления на свет, развивались они довольно медленно, так что, скорее всего, были бы все еще слишком малы для продолжительной миграции с наступлением полярной осени. Остаться же в Арктике на весь год эти птицы не могли: из-за особенностей линьки они резко и почти полностью лысели, что при понижении температуры означало бы смерть от переохлаждения, а отсутствие гастролитов ограничивало их рацион в суровые зимние месяцы (J. O'Connor et al., 2023. Immature feathers preserved in Burmite provide evidence of rapid molting in enantiornithines; J. O'Connor, Z. Zhou, 2019. The evolution of the modern avian digestive system: insights from paravian fossils from the Yanliao and Jehol biotas).
Рис. 4. Ключевые особенности скелетов взрослых птиц трех групп: кости ихтиорнисов обведены зеленой рамкой, кости гесперорнисов — голубой, кости продвинутых птицехвостых — малиновой. Обратите внимание на ключевые элементы, обозначенные цифрами: 1 — внутренний выступ на фаланге крыла; 2 — расположение плечевой суставной фасетки по отношению к лопаточной ямке; 3 — боковой крючковидный отросток коракоида; 4 — беззубая зубная кость; 5 — костный супратендинальный мостик на голено-предплюсне; 6 — пневматизированный коракоид. Длина масштабных отрезков — 2 мм. Рисунок из обсуждаемой статьи
Таким образом, птицехвостые жили и успешно размножались в позднемеловой Арктике, причем, судя по форме некоторых костей, среди них уже могли быть ранние представители современной клады Galloanseres, в которую входят гусеобразные и курообразные. Не исключено, что под ногами динозавров бродили вполне современные на вид птицы, напоминающие гусей и уток, — ведь последние и сегодня охотно выводят птенцов в Заполярье, с приходом осени отправляясь на зимовку в теплые края. Как поступали их мезозойские родственники — пока неясно: они могли как оставаться в Арктике на весь год, так и откочевывать к югу. В любом случае, это самый ранний пример подобного поведения у птицехвостых, доказывающий, что освоение высоких широт пернатыми началось задолго до вымирания динозавров на рубеже мела и палеогена, а адаптация к выживанию в суровых полярных условиях вполне могла поспособствовать выживанию как минимум некоторых видов веерохвостых птиц во время импактной зимы.
Источник: L. N. Wilson, D. T. Ksepka, J. P. Wilson, J. D. Gardner, G. M. Erickson, D. Brinkman, C. M. Brown, J. J. Eberle, C. L. Organ, P. S. Druckenmiller. Arctic bird nesting traces back to the Cretaceous // Science. 2025. DOI: 10.1126/science.adt5189.
Анна Новиковская, Элементы