Кіріспе

Құстардың инфракласы

Palaeognathae (,/p//æ//l//i/'/ɒ//g//n//ə//θ//i/; ежегі грек тілінен παλαιός (palaiós) 'ескі') – археосаурия кладының құстар класына жататын палеогнаттар немесе палеогнаттар деп аталатын құстардың инфракласы. Бұл құстардың қазіргі кездегі екі инфракласының бірі, екіншісі – Neognathae, екеуі де Neornithes құрайды. Palaeognathae құрамында ұшпайтын туыстардың бес қазіргі тармағы (сондай-ақ екі жойылған клад), олар ұшқыштар деп аталады, және бір ұшатын туыс, неотропикалық тинамалар бар. Жақындағы зерттеулер палеогнаттардың монофилеттік екенін көрсетті, бірақ ұшпайтын және ұшатын формалар арасындағы дәстүрлі таксономиялық бөлініс дұрыс емес; тинамалар ұшқыштардың радиациясының ішінде, яғни ұшу қабілетінің жоқтығы параллель эволюция арқылы бірнеше рет тәуелсіз түрде пайда болды. Палеогнаттар құстары кейбір бастапқы морфологиялық белгілерді сақтайды, бірақ олар тірі қазбалар емес, себебі олардың геномдары тірі құстардың Neognathae тармағына ұқсас деңгейде табиғи іріктеудің әсерінен ДНК деңгейінде дамуын жалғастырды, бірақ олардың басқа құстармен нақты қарым-қатынасы туралы пікір таластар бар. Олардың эволюциясы туралы да бірнеше ғылыми даулар бар (төменде қараңыз).

Шығуы мен эволюциясы

Кенозойға дейін палеогнаттарға тән нақты қазбалар табылған жоқ (дегенмен, альбиан кезеңінің Аппалачи аймағында литорнититтер деп саналатын құстардың қалдықтары кездеседі), бірақ палеогнаттар туралы көптеген хабарламалар бар және олардың креда кезеңінде пайда болған болуы мүмкін деген болжамдар ұзақ жылдар бойы айтылып келеді. Морфологиялық жағынан ең алғашқы қазбалардың (литорнис, псевдокриптур, паракатарт және палеотис сияқты) солтүстік жарты шарда орналасқандығын ескере отырып, бұл топтың Лавразияда пайда болған болуы мүмкін. Қазіргі Гондванадағы таралуы оңтүстік құрлықтарды ұшу арқылы мекендеуінен туындаған, кейіннен ұшу қабілетін жоғалтып, көп жағдайда денесінің өте ірі болуына (гигантизмге) ұшыраған болуы мүмкін. Молекулалық және палеонтологиялық деректерді зерттеу нәтижесінде қазіргі құстардың топтары, соның ішінде палеогнаттардың ерте креда кезеңінде бір-бірінен ажыра бастағаны анықталды. Бентон (2005) бұл және басқа молекулалық зерттеулердің нәтижелерін палеогнаттардың 110-120 миллион жыл бұрын, ерте креда кезеңінде пайда болған болуы керек деген тұжырымға келдірді. Дегенмен, ол 70 миллион жылға дейінгі қазбалардың табылмайтынын, яғни 45 миллион жылдық үзіліс бар екенін атап өтеді. Ол палеогнаттардың қазбалары табылар ма, әлде молекулалық эволюцияның бағаланған жылдамдығы тым төмен бе, және құстардың эволюциясы креда-палеоген шекарасынан кейін адаптивтік сәулелену кезінде үдеген бе деген сұрақ қояды. Басқа авторлар Палеогнаттардың монофилиясына түрлі себептермен күмән келтіріп, олардың кездейсоқ ұшу қабілетін жоғалтуына байланысты туыс емес құстардың жиынтығы болуы мүмкін деп болжайды. Туыс емес құстар конвергенттік эволюция арқылы әлемнің әртүрлі аймақтарында құс тәрізді анатомияны бірнеше рет дамытқан болуы мүмкін. Макдауэлл (1948) палеогнаттардың ауыз анатомиясындағы ұқсастықтардың шын мәнінде неотения, яғни эмбрионалдық белгілердің сақталуы болуы мүмкін деп мәлімдеді. Ол бас сүйегінің басқа да ерекшеліктері, мысалы, жасөспірім құстарда кездесетін тігістердің ересек жаста да сақталуы бар екенін атап өтті. Осылайша, бұл ерекше ауыз қуысы көптеген құс эмбриондарының даму кезінде өтетін тоңған кезең болуы мүмкін. Демек, ерте даму кезеңдерін сақтап қалу әртүрлі құстардың ұшу қабілетін жоғалтуына және бір-біріне ұқсас болуына себеп болған механизм болуы мүмкін. Хоуп (2002) мезозой кезеңінен табылған барлық белгілі құс қазбаларын зерттеп, неоорниттердің эволюциялық сәулеленуінің шығу тегін анықтауға тырысты. Бұл сәулелену палеогнаттардың бұрын бөлініп шыққанын көрсетеді. Ол палеогнаттарға жатқызылған ерте креда кезеңінің бес таксонын атап өтті. Ол олардың ешқайсысын нақты осындай деп анықтауға болмайтынын біледі. Алайда ол неогнаттардың және, демек, палеогнаттардың креда кезеңінің ерте кампан кезеңінен бұрын бөлініп шыққанына дәлелдер тапты. Вегавис – Антарктиданың соңғы креда кезеңінің маастрихт кезеңінен табылған құстың қазбасы. Вегавис нағыз қаздарға жақын туыс. Филогенетикалық талдаулардың барлығы қаздардың палеогнаттардан кейін бөлініп шыққанын болжағандықтан, бұл палеогнаттардың осы уақытқа дейін пайда болғанын көрсетеді. Жойылған ұшқыш палеогнаттың ерекше сақталған үлгісін Леонард және авторлар тобы 2005 жылы жариялады. Бұл Данияның ерте эоцен кезеңінен қалған, тік және толықтай дерлік қазба, және ол кез-келген кезде табылған ең жақсы сақталған литоринтиформалы бас сүйегі деп есептеледі. Авторлар литорнис тырналыларға емес, тырналыларға жақын бауырлас таксон екендігіне және литоринтиформалар + тинамустар ең алғашқы палеогнаттар екендігіне тоқталды. Осылайша олар барлық құс құстарының бір атадан тараған монофилеттік топ екендігіне, яғни ұшу қабілетін жоғалтқан бір атадан тарағанына қорытынды жасады. Олар сонымен қатар ерте мезгілдегі Патагониядан шыққан Лименавис сияқты палеогнаттардың креда кезеңінде пайда болғанының және монофилеттік екенінің ықтимал дәлелі ретінде қарастырды. 2007 жылы тірі құстардың геномдық талдауы жүргізілді, ол Леонард және авторлар тобының нәтижелеріне қайшы келді. Бұл зерттеу тинамустардың палеогнаттардың ішінде примитивті емес, ең озық түрлердің бірі екенін анықтады. Бұл палеогнаттарда ұшусыздықтың бірнеше оқиғасын қажет етеді және Гондвана викарианстық гипотезасын ішінара жоққа шығарады. Зерттеу барысында 169 түрдің 19 локусынан алынған ДНК реттілігі зерттелді. Ол палеогнаттардың бір табиғи топ (монофилеттік) екендігін және олардың басқа құстардан айырмашылығы кез-келген қазіргі құстар тобының ең алғашқы айырмашылығы екенін көрсетті. Сондай-ақ тинамустарды тырналылардың ішінде, тырналылар мен страустардан озық, эмулар мен кивилерге жақын бауырлас топ ретінде орналастырды, бұл тырналыларды парафилеттік етеді. Байланысты зерттеу палеогнаттардың филогенезіне қатысты мәселені жеке қарастырды. Ол молекулалық талдауды пайдаланды және жиырма байланыссыз ядролық генді зерттеді. Бұл зерттеу тырналылардың әртүрлі топтарын құраған ұшусыздықтың кем дегенде үш оқиғасы болғанын, тырналылардың топтары арасындағы ұқсастықтардың бір бөлігі конвергенттік эволюцияға байланысты екенін және Палеогнаттар монофилеттік, бірақ тырналылар емес екенін көрсетті. 2010 жылдан бастап ДНК талдауы тинамустардың Жаңа Зеландияның жойылған моаларына жақын бауырлас екенін көрсетті. 2020 жылы барлық құстардың топтарын зерттеу палеогнаттар мен неогнаттардың креда кезеңінің соңында немесе одан бұрын, 70 миллион жыл бұрын бөлініп шыққанын көрсетті. Алайда, барлық қазіргі палеогнаттардың топтары тек соңғы палеоценде және одан кейін пайда болды, страустар соңғы палеоценде, нандығылар ерте эоценде, кивилер (және болжамды піл құстары) одан аз уақыттан кейін ерте эоценде, ал соңынан казуариформдар мен тинамустар (және болжамды моалар) эоценнің ортасында бір-бірінен бөлінді.

Классификациялардың тарихы

Биология тарихында қазір Палеогнаттарға жататын құстардың көптеген бәсекелес таксономиялары болды. Бұл тақырыпты Дюбуа (1891), Шарп (1891), Шуфельдт (1904), Сибли және Ахликвист (1972, 1981) және Кракрафт (1981) зерттеді. Мерремге (1813) палеогнаттарды біріктіргендігі жиі еске алынады, және ол «Ratitae» таксонын енгізді (жоғарыда қараңыз). Алайда, Линней (1758) казуарларды, эмуларды, страустарды және реаларды бірге Struthio туысына жатқызды. Лессон (1831) кивилерді Ratitae-ге қосты. Паркер (1864) тинамулар мен құс-тұқымдастардың таңдауының ұқсастығын хабарлады, бірақ Хаксли (1867) осы тұжырымды көбірек дамытты. Хаксли тинамуларды Мерремнің Carinatae тобына кіргізді, олардың кеуде сүйегінің кілті болғандықтан, және оларды Galliformes-пен ең жақын байланысты деп есептеді. Пайкрафт (1900) Палеогнаттар терминін енгізгенде маңызды қадам жасады. Ол тинамулар мен құс-тұқымдастарды бөліп көрсеткен Ratitae Carinatae жіктелуін қабылдамады. Оның ойынша, кеуде сүйегі жоқ, яғни «құс-тұқымдас» құстар, ұшу қабілетін жоғалтқан түрлерде тәуелсіз түрде пайда болуы мүмкін. Сондай-ақ ол құс-тұқымдастардың ұшу қабілетін екінші рет жоғалтқанын анықтады. Оның жіктемелері таңдауының қаңқасы мен басқа да органикалық жүйелердің ерекшеліктеріне негізделген. Ол қазіргі кездегі тірі және қазба палеогнаттардың жеті отрядын белгіледі (Casuarii, Struthiones, Rheae, Dinornithes, Aepyornithes, Apteryges және Crypturi – соңғысы тинамулар үшін оның термині, Tinamou туысы Crypturellus атынан). Палеогнаттар әдетте жоғары отряд деп есептеледі, бірақ кейбір авторлар оларды субкласс (Stresemann 1927–1934) немесе тіпті отряд (Cracraft 1981 және IUCN, барлық палеогнаттарды кеңейтілген Struthioniformes-ке біріктіретін) деңгейіндегі таксон ретінде қарастырды.

Сипаттама

Палеогнаттардың ерекшелігі – сүйекті жақ сүйектерінің күрделі құрылымы. Кракрафт (1974) оны бес белгімен сипаттады. Жұмсақ жақ сүйегі үлкен және алдыңғы жағынан премаксиллалармен және максиллопалатиндермен бунақтайды. Артынан жұмсақ жақ сүйегі птеригоидтың төменгі бетімен, ал лақтылар осы птеригомерлік буынның төменгі бетімен бірігеді. Птеригоид, ауыз қуысының негізгі сүйегімен (basisphenoid) тікелей байланыстың алдын келеді. Лақтылар мен жақ сүйегі бір-бірімен қатты бунақ құрап бірігеді. Негізгі сүйектің (basicranium) базиптеригоид процесіне арналған птеригоидтағы бунақ, птеригоид пен квадрат сүйек арасындағы бунаққа жақын орналасқан. Птеригоид-квадрат бунағы күрделі және квадраттың орбиталық процесін қамтиды. Палеогнаттардың жамбас сүйектерінің құрылысы ұқсас. Жамбаста үлкен, ашық ilio-ischiatic тесігі бар. Құрсақ сүйегі мен көкбауыр сүйегі, көбінесе, жамбас сүйегінен ұзын болып келеді, және құйрықтың астынан шығып тұрады. Жамбас сүйегінің постцетабулярлық бөлігі преацетабулярлық бөлігінен ұзын. Палеогнаттардың мүсік мүйізінің (bill) мүйізді қаптамасында бір-біріне ұқсас жолақтар бар. Бұл қаптама рамфотека деп аталады. Палеогнаттардың мүйізді қаптамасында бір орталық жолағы және екі жағында ұзын, үшбұрышты жолақтары болады. Палеогнаттарда аталық жұмыртқаларды күтеді. Аталық өз ұясына бір немесе бірнеше аналықтан жұмыртқалар қоса алады. Сонымен қатар, ұяға онымен жұмыртқа салған аналықтардың жұмыртқаларын да қоюы мүмкін, бұл ұя паразитизмінің бір түрі. Тек қана страустар мен үлкен дақты кивилерде аналық та жұмыртқаларды күтуге көмектеседі. Қабырға сүйегі мен жүрекше сүйегі арасындағы бұрыш өткір болады, бұл барлық ұшатын құстарға тән. Жамбаста ашық ilio-ischiatic тесігі бар, ол жамбас және көкбауыр сүйектері арасындағы артқы жиекті кесіп өтеді, бұл барлық палеогнаттарға тән. Тинамуларда нағыз пигостиль жоқ, олардың құйрық омыртқалары бірікпеген күйде қалады, бұл құс тұяқты жануарлардағыдай. Тинамудың қауырсындары құстардың қауырсындарына ұқсас, себебі оларда қауырсын сабағы (rachis) және екі қауырсын жапырақшасы (vanes) болады. Алайда, тинаму қауырсындарының құрылымы ерекше, себебі олардың тікенектері ұштарында біріккен. Осылайша, параллель тікенектер тек олардың арасындағы саңылаулармен ғана бөлінеді. Тинамуларда уропигиалдық бездері бар. Қанатсыз құстардың анатомиясы құрлықта тіршілік етуге бейімделгендігін көрсетеді. "Ратит" термині латын тілінен алынған, "ratis" – сал деген мағынаны білдіреді, себебі олардың кеуде сүйегі (sternum) сал сияқты жалпақ болады. Бұл ерекше кеуде сүйегі ұшатын құстардың кеуде сүйегінен өзгеше, онда қанат соғу үшін қажетті күшті қамтамасыз ету үшін көкірек бұлшық еттері пропорционалды түрде үлкен болады және бұлшық еттерді бекіту үшін кеуде сүйегінде айқын кіл (carina sterni) пайда болады. Қабырға сүйектері бірігіп, түйіршік (furcula) құрамайды. Керісінше, егер олар бар болса, әрқайсысы шина тәрізді болып, жүрекше сүйегінің медиалдық жиегі бойында, коракоклавикулярлық байланыс арқылы бекітіледі. Қабырға сүйегі мен жүрекше сүйегі арасындағы бұрыш тұйық, ал екі сүйек бірігіп, қабырға-жүрекше сүйегін (scapulocoracoid) құрайды.

Өлшемі

Palaeognathae тұқымдасының қазіргі тірі мүшелерінің ұзындығы 3 метрге дейін, ал салмағы 9 футқа (3 метрге) жетеді. Страустар – ең ірі струтиониформдар (Struthioniformes отрядының мүшелері), олардың ұзын аяқтары мен мойны бар. Олардың бойы 3 метрге дейін жетеді, ал салмағы 3 метрден басталады. Олар Cretaceous–Paleogene жойылғаннан кейін әлемнің әртүрлі құрлықтарындағы көптеген ұшатын ата-бабалардан пайда болды. Бұл гипотеза молекулалық филогенез зерттеулерімен расталады және қазба деректерімен сәйкес келеді, бірақ морфологиялық филогенетикалық зерттеулер оны күдік тудырады. Екі гипотеза да көптеген авторлардың көптеген зерттеулерімен қолдау тапты және сынға ұшырады. Геологиялық талдаулар көрсеткендей, Жаңа Зеландия 28 миллион жыл бұрын толығымен су астында болуы мүмкін, бұл ұшпайтын құстардың тірі қалуын мүмкінсіз етеді. Алайда, 19-16 миллион жыл бұрынғы ерте миоценге жататын Sphenodon қазбасының табылуы, аралдың толығымен су астында қалған-қалмағаны туралы сұрақ тудырады. Бұл жаңалық ежелгі Sphenodon түрлерінің Гондванадан шамамен 82 миллион жыл бұрын бөлінгеннен бері жердің бір бөлігінде өмір сүргенін көрсетеді. Жаңа Зеландияның көп бөлігін су астына батқан теңіз деңгейінің көтерілуіне қатысты дәлелдер қабылданған, бірақ Жаңа Зеландияның қанша бөлігі су астында қалды деген пікірталас жалғасуда. Аралдың қалған бөлігінде тірі қалған Sphenodon түрінің ірі түрлері де тірі қалған болуы мүмкін. Нәтижесінде, ең ерте палеогнаттар ұшуға қабілетті, болжам бойынша плезиоморфты литорнитидтер, Солтүстік Америкада Cretaceous кезеңінің соңында табылған. Викарианс гипотезасы оңтүстік құрлықтарының құс тәрізділердің эволюциясына солтүстік құрлықтардан гөрі маңыздырақ болғаны туралы болжамға негізделген.

Үшіншілік сәулелену гипотезасы

Федуччиа (1995) неоринфтердегі әртараптандырудың ықтимал қозғалтқышы ретінде кредалық-палеоген шекарасындағы жойылған оқиғаны атап өтті, креда кезеңінің соңында тек бір немесе өте аз құс туысы ғана тірі қалғанын көрсетеді. Ол сондай-ақ, әлемдегі құстар ұшпайтын болғанда, құстардың дене құрылысы ұша алмайтын құстарға ұқсас дамығандығын, ал қазіргі құстардың, әсіресе кивилердің, тегінің анық еместігін айтты. Неоринфтер арасындағы негізгі айырмашылықтардың уақыты ретінде креда кезеңінен гөрі кайнозой кезеңіне баса назар аудару арқылы ол Олсонның пікірін қолдайды. Хоуд солтүстік жарты шардағы кайнозой дәуірінде кең таралған Lithornithiformes тобының, ұшатын құстардың да палеогнаттар екенін көрсетті. Ол Даниядағы (солтүстік жарты шар) қазбалардан белгілі Paleotis құсының бас сүйегінің ерекше анатомиялық ерекшеліктері бар екенін және оны страустармен бірге бір топқа жатқызғанын айтады. Ол сондай-ақ, кивилердің ата-бабалары ұша алмаса, ерте креда кезеңінде материктен алыс кеткен Жаңа Зеландияға жете алмайтынын мәлімдеді; бұл талап, кем дегенде, мүмкін ұшқыш Proapteryx-тің табылуымен расталды. Сондықтан ол литоринтиформ ата-бабаларының 30-40 миллион жыл бұрын оңтүстік құрлықтарға жеткен болуы мүмкін деп болжайды және бүгінгі құсқұйрықтар болып табылатын ұшпайтын түрлерді дамытқан. Бұл гипотеза кейбір кешірек молекулалық зерттеулерге қайшы келеді, бірақ басқалары қолдайды. Бүгінде страустар сияқты құсқұйрықтар шаруашылықта өсіріліп, кейде үй жануарлары ретінде ұсталады. Құсқұйрықтар адам мәдениетінде маңызды рөл атқарады; оларды өсіреді, жейді, жарысады, қорғайды және зоопарктарда ұстайды.