Den tidlige fugl kom til at flyve:Archaeopteryx var en aktiv flyver

Spørgsmålet om, hvorvidt dinofuglen Archaeopteryx fra sen jura var en kunstfærdigt fjerbeboer, et svævefly, eller en aktiv flyer har fascineret palæontologer i årtier. Værdifuld ny information opnået med state-of-the-art synkrotron mikrotomografi på ESRF, den europæiske synkrotron (Grenoble, Frankrig), tillod et internationalt hold af forskere at besvare dette spørgsmål Naturkommunikation . Vingeknoglerne på Archaeopteryx blev formet til tilfældig aktiv flyvning, men ikke for den avancerede flyvestil, som nutidens fugle mestrer.

Var Archaeopteryx i stand til at flyve, og i så fald hvordan? Selvom det er almindeligt kendt, at nutidens fugle nedstammer fra uddøde dinosaurer, mange spørgsmål om deres tidlige udvikling og udviklingen af ​​fugleflyvning forbliver ubesvarede. Traditionelle forskningsmetoder har hidtil ikke været i stand til at besvare spørgsmålet om Archaeopteryx fløj eller ej. Ved at bruge synkrotronmikrotomografi ved ESRF's beamline ID19 til at sondere inde i Archaeopteryx fossiler, et internationalt hold af forskere fra ESRF, Palacký Universitet, Tjekkiet, CNRS og Sorbonne University, Frankrig, Uppsala Universitet, Sverige, og Bürgermeister-Müller-Museum Solnhofen, Tyskland, kaste nyt lys over denne tidligste fugl.

Rekonstruering af uddød adfærd udgør betydelige udfordringer for palæontologer, især når det kommer til gådefulde dyr som den berømte Archaeopteryx fra senjura-sedimenterne i det sydøstlige Tyskland, der betragtes som den ældste potentielt fritflyvende dinosaur. Dette velbevarede fossile taxon viser en mosaik-anatomi, der illustrerer de tætte familierelationer mellem uddøde rovdyrdinosaurer og levende dinosaurer:fuglene. De fleste moderne fugleskeletter er højt specialiserede til motordrevet flyvning, alligevel er mange af deres karakteristiske tilpasninger, især skulderen, fraværende i de bayerske fossiler af Archaeopteryx. Selvom dens fjerklædte vinger ligner de moderne fugle, der flyver over hovedet hver dag, den primitive skulderstruktur er uforenelig med den moderne fuglevingeslagscyklus.

"Tværsnitsarkitekturen af ​​lemmerknogler er stærkt påvirket af evolutionær tilpasning til optimal styrke ved minimal masse, og funktionel tilpasning til de kræfter, der opleves i løbet af livet, " forklarer prof. Jorge Cubo fra Sorbonne-universitetet i Paris. "Ved statistisk at sammenligne knoglerne fra levende dyr, der har observerbare vaner, med kryptiske fossiler, det er muligt at bringe ny information ind i en gammel diskussion, " siger seniorforfatter Dr. Sophie Sanchez fra Uppsala Universitet, Sverige

Archaeopteryx-skeletter er bevaret i og på kalkstensplader, der kun afslører en del af deres morfologi. Da disse fossiler er blandt de mest værdifulde i verden, Invasiv sondering for at afsløre slørede eller indre strukturer frarådes derfor stærkt. "Heldigvis, i dag er det ikke længere nødvendigt at beskadige dyrebare fossiler, " siger Dr. Paul Tafforeau, beamline videnskabsmand ved ESRF. "Den usædvanlige følsomhed ved røntgenbilleddannelsesteknikker til undersøgelse af store prøver, som er tilgængelig på ESRF, giver harmløs mikroskopisk indsigt i fossile knogler og tillader virtuelle 3-D-rekonstruktioner af ekstraordinær kvalitet. Spændende opgraderinger er undervejs, inklusive en væsentlig forbedring af egenskaberne af vores synkrotronkilde og en helt ny beamline, der er beregnet til tomografi. Denne udvikling lover at give endnu bedre resultater på meget større prøver i fremtiden."

Scanning af data afslørede uventet, at vingeknoglerne på Archaeopteryx, i modsætning til dens skulderbælte, delte vigtige tilpasninger med moderne flyvende fugle. "Vi fokuserede på den midterste del af armknoglerne, fordi vi vidste, at disse sektioner indeholder klare flyverelaterede signaler hos fugle, " siger Dr. Emmanuel de Margerie, CNRS, Frankrig. "Vi lagde straks mærke til, at Archaeopteryx' knoglevægge var meget tyndere end jordbundne dinosaurers, men lignede meget konventionelle fugleknogler. " fortsætter hovedforfatter Dennis Voeten fra ESRF. "Dataanalyse viste desuden, at knoglerne i Archaeopteryx plot tættest på fugle som fasaner, der lejlighedsvis bruger aktiv flyvning for at krydse barrierer eller undvige rovdyr, men ikke til dem med glidende og svævende former, såsom mange rovfugle og nogle havfugle, der er optimeret til varig flyvning."

"Vi ved, at regionen omkring Solnhofen i det sydøstlige Tyskland var en tropisk øgruppe, og et sådant miljø virker særdeles velegnet til øhop eller flugtflyvning, " bemærker Dr. Martin Röper, Archaeopteryx kurator og medforfatter til rapporten. "Archaeopteryx delte Jurassic-himlen med primitive pterosaurer, der i sidste ende ville udvikle sig til de gigantiske pterosaurer i Kridttiden. Vi fandt lignende forskelle i vingeknoglegeometrien mellem primitive og avancerede pterosaurer som dem mellem aktivt flyvende og svævende fugle, " tilføjer Vincent Beyrand fra ESRF.

Da Archaeopteryx repræsenterer det ældste kendte flyvende medlem af avialan-slægten, der også omfatter moderne fugle, disse resultater illustrerer ikke kun aspekter af Archaeopteryx' livsstil, men giver også indsigt i den tidlige udvikling af dinosauriske flyvninger. "Ja, vi ved nu, at Archaeopteryx allerede fløj aktivt for omkring 150 millioner år siden, hvilket antyder, at aktiv dinosauriske flyvning havde udviklet sig endnu tidligere!" siger prof. Stanislav Bureš fra Palacký Universitet i Olomouc. "Men, fordi Archaeopteryx manglede brysttilpasninger til at flyve som moderne fugle, måden den opnåede drevet flyvning på må også have været anderledes. Vi bliver nødt til at vende tilbage til fossilerne for at besvare spørgsmålet om præcis, hvordan dette bayerske ikon for evolution brugte sine vinger, " slutter Voeten.

Det er nu klart, at Archaeopteryx er en repræsentant for den første bølge af dinosauriske flyvestrategier, der til sidst uddøde, hvilket efterlader kun det moderne fugleflyveslag, der kan observeres direkte i dag.