Archaeopteryx

opis w trakcie tworzenia

Autor:	Korekta:
Dawid Mazurek	Maciej Ziegler, Kamil Kamiński, Tomasz Skawiński, Adrian Sztuba

---

Archaeopteryx (archeopteryks)
Długość:	>50 cm
Masa:	>1,1 kg
Miejsce występowania:	Niemcy, Bawaria (formacje Solnhofen i Mörnsheim)
Czas występowania	ok. 152-148 Ma późna jura (wczesny tyton)
Systematyka	Dinosauria Theropoda Tetanurae Coelurosauria Paraves Eumaniraptora Avialae / ?? Deinonychosauria Archaeopterygidae
Rekonstrukcja Archaeopteryx. Autor: Osmatar [7].

Wstęp

Archaeopteryx, zwany również praptakiem, to rodzaj późnojurajskiego zwierzęcia, przez niemal wszystkich badaczy uważanego za teropoda z linii wiodącej do ptaków. Ze względu na kompletność materiału i historyczne znaczenie odkrycia, archeopteryks jest jednym z najlepiej rozpoznawalnych rodzajów kopalnych.

Etymologia

Nazwa Archaeopteryx pochodzi od greckich słów arkhaios oraz pteryx, oznaczających odpowiednio „pradawny”, „antyczny” oraz „skrzydło”, „pióro”. Epitet gatunkowy lithographica nawiązuje do łupków litograficznych, rodzaju wapienia, w którym znaleziono okazy archeopteryksa.

Historia odkryć i materiał kopalny

Rekonstrukcja szkieletu Archaeopteryx. Autor: Scott Hartman [1].

Archeopteryks znany jest wyłącznie z tytonu Niemiec, generalnie z wapieni typu litograficznego. Są to osady lagunowe z czasów gdy Europa była siecią wysp, będących środowiskiem życia archeopteryksa. Pierwszym znaleziskiem było pojedyncze pióro, które dopiero niedawno straciło status okazu typowego na rzecz jednego z bardziej kompletnych znalezisk. Na przestrzeni lat znaleziono kilka kompletnych szkieletów, biorąc jednak pod uwagę ogrom obszaru badań i intensywność poszukiwań, są to znaleziska incydentalne. Nikłe są więc szanse na podobne odkrycia w polskich wapieniach płytowych okolic Opoczna. Trudno określić ile okazów archeopteryksa znajduje się jeszcze w prywatnych kolekcjach. Niektóre ze szkieletów zostały początkowo błędnie zaklasyfikowane (jeden jako pterozaur, drugi – nieptasi dinozaur), natomiast niemal każdy ze szkieletów na którymś etapie badań był zaliczany do innego niż nominalny (A. litographica) gatunku, istnieje wiele synonimów na poziomie rodzajowym i gatunkowym, z czego tylko najważniejsze uwzględniono na znajdującej się niżej liście okazów. Okazy Archaeopteryx mają swoje nazwy, najczęściej nawiązujące do ich lokalizacji w kolekcjach muzealnych. Są to:

• pióro opisane w 1861 roku (holotyp A. litographica)

• okaz londyński (neotyp; holotyp A. macrura)

• okaz berliński (najbardziej kompletny?, holotyp A. siemensii)

• okaz z Maxberg (zaginiony)

• okaz z Haarlem (=okaz z Teyler, znaleziony jeszcze przed pierwszym piórem i oznaczany kiedyś jako pterozaur, holotyp Ostromia crassipes)

• okaz z Eichstätt (najmniejszy, holotyp A. recurva i Jurapteryx recurva)

• okaz z Solnhofen (początkowo wzięty za kompsognata, wydzielony jako Wellnhoferia grandis)

• okaz z Munich (dawniej: okaz Solnhofen-Aktien-Verein, holotyp A. bavarica)

• okaz z Daiting („fantom”, młodszy czasowo, nowy gatunek?)

• okaz Bürgermeister-Müller („skrzydełko kurczaka”)

• okaz z Thermopolis (najbardziej kompletny?, klasyfikowany też w A. siemensii)

• okaz z kolekcji Burkharda Pohla (Foth i in., 2014)

• dwunasty okaz (Rauhut i in., 2018; najstarszy znaleziony okaz)

Rekonstrukcja Archaeopteryx. Autorka: Edyta Felcyn.

Taksonomia

Kontrowersyjne jest zagadnienie ilości gatunków Archaeopteryx. Różni badacze proponują od jednego do czterech. Wynika po części z dużego zainteresowania tym materiałem przez różnych badaczy, jak i z faktycznej zmienności w populacji.

Jednym z budzących wątpliwości osobników archeopteryksa jest okaz zaliczony do odrębnego rodzaju Wellnhoferia. Według innych jest to tylko duży archeopteryks. Inny podobny przypadek to A. siemensii (Meyr i in., 2007).

Wykonane przez Mortimera (online) badania, w tym niepublikowana analiza filogenetyczna okazów ujawniły, że cechy rożniące okazy nie pozwalają na jednoznaczne podzielenie okazów na klady - gatunki zawierające więcej niż jeden okaz. Sugeruje to podział na osobny gatunek dla każdego okazu albo uznanie ich za przedstawicieli jednego, gatunku o zróżnicowanej budowie (zob. też np. opis Triceratops). Szczególnie wiele unikalnych cech mają okaz londyński (neotyp) i solnhofeński (Wellnhoferia).

Wellnhoferia

Wellnhoferia grandis to gatunek z tytonu Niemiec wydzielony w oparciu o tak zwany okaz solnhofeński archeopteryka. Jest to forma większa od reszty okazów przypisywanych kiedykolwiek do Archaeopteryx. Dodatkowo ma ona krótszy ogon i cztery zamiast pięciu paliczków w czwartym palcu stopy. Został nazwany przez polskiego zoologa Andrzej Elżanowskiego. Nazwa rodzajowa honoruje badacza – Petera Wellnhofera.

Ostromia

Ostromia crassipes została wydzielona na podstawie okazu z Haarlem. Jest on niekompletny, mimo to ustalono, że znacznie różni się od pozostałych okazów archeopteryksa. Jego kość łonowa przypomina kość Anchiornis - jest bardziej zakrzywiona, niż u innych okazów Archaeopteryx. Różni się też obecnością bruzd na paliczkach, oraz proporcjami kości. Analizy wykazały, iż Ostromia jest bliżej spokrewniona z takimi rodzajami, jak Anchiornis i Xiaotingia, niż z Archaeopteryx, więc należy do kladu Anchiornithidae.

Archaeopteryx jako ikona ewolucjonizmu

Odkrycie, wkrótce po publikacji „O pochodzeniu gatunków” Darwina, formy łączącej w sobie cechy „gadzie” i „ptasie” w porównaniu z niezwykle dobrym stanem zachowania tych znalezisk, szybko sprawiły że archeopteryks stał się podręcznikowym „brakującym ogniwem”, ikoną ewolucjonizmu, obiektem rozlicznych dysput naukowych, jak również przedmiotem zainteresowania laików i celem ataku kreacjonistów.

Okaz berliński archeopteryksa. Autor zdjęcia: H. Raab [2].

Pozycja taksonomiczna i faktyczne znaczenie w rozważaniach ewolucyjnych

Wiele definicji filogenetycznych wykorzystuje archeopteryksa jako wewnętrzny specyfikator, wymuszając niejako jego ptasi status. Topografie drzew u pnia Paraves nie są jeszcze stabilne i archeopteryks bywa grupowany z różnymi formami, bądź to na linii ptasiej, lub rzadziej - deinonychozaurowej - zob. Archaeopterygidae. Biorąc pod uwagę anatomię, rozkład zmienności wielkości ciała oraz wiek geologiczny różnych taksonów, można przypuszczać, że formy o pokroju archeopteryksa są wyjściowe i dla deinonychozaurów i dla ptaków, jednak, czy te pierwsze uznawać można za wtórnie nielotne (ptaki), lub czy (pre-)adaptacje i zdolność do lotu powstawały niezależnie – na obecną chwilę trudno powiedzieć.

Znaleziska pierzastych dinozaurów i ptaków z jury i kredy Chin, dokonane w ciągu ostatnich lat, pod wieloma względami przyćmiły ogromem danych wyjątkowość archeopteryksa. Zob. opis Anchiornis.

Rekonstrukcja archeopteryksa. Autor: Nobu Tamura [3].

Biologia gatunku

Wielkość poszczególnych okazów archeopteryksa jest różna. Znalezione okazy były wielkości kruka, lecz wydają się niezupełnie wyrośnięte. Mimo – a może właśnie z powodu – wielu lat intensywnych badań przez różnych badaczy, oraz ze względu na sposób zachowania (wapienie litograficzne), wiele szczegółów anatomicznych ma kontrowersyjny status, dotyczy to na przykład przeciwstawnego palca tylnej kończyny czy obecności „pazura raptora”. Do cech prymitywnych Archaeopteryx należą szczęki z zębami i brak pygostylu. Pierzaste skrzydła są homologiczne z tymi znanymi u zaawansowanych ptaków.

Pióra i lot

Archaeopteryx posiadał asymetryczne pióra na kończynach (lotki) i ogonie (sterówki). Niedawne badania okazów, którym podczas preparacji nie usunięto piór tylnych kończyn wskazują, że podobnie jak Microraptor, archeopteryks był czteropłatowcem.

Na berlińskim okazie pióra znajdowały się też na grzbiecie, natomiast u podstawy szyi znajdowały się niewyraźne, „włosopodobne” odciski mogące być piórami. Z kolei przy kończynach tylnych odnaleziono niewyraźne, kilkucentymetrowe rysy na skale, które uważano za ślady po preparacji skamieniałości. Jednak jest wiele przesłanek, które wskazują, że te rysy są piórami, m.in. ich odmienna od śladów po preparacji struktura, czy zanikanie ich kilka milimetrów od kości (ślady po preparacji powinny znajdować się raczej przy kości, natomiast odciski piór mogą być od niej nieco oddalone, ponieważ pióra są osadzone nie w kości, a w skórze).

Pióro archeopteryksa. Autor zdjęcia: H. Raab [4].

Skrzydła miały odmienny charakter od tej u nowoczesnych ptaków. Archeopteryks nie posiadał skrzydełka (alula), czyli grupy kilku piór wyrastających z kciuka, które zmniejszają opór powietrza. Pokrywy piór były zbliżonej długości co lotki, natomiast u ptaków dzisiejszych są one krótsze. Oś pióra była bardziej smukła, przez co mniej wytrzymała. Bazując na badaniach melanosomów znalezionego w piórze opisanym w 1861 roku, można przypuszczać że pióra były za życia zwierzęcia czarne. Możliwe, że tak jak u dzisiejszych ptaków melanosomy zawarte w piórach wzmacniały pióra podczas lotu. Najpewniej pióra nie były opalizujące jak u Microraptor, a matowe (Carney i in., 2014). Sugerowano również, że pióra były czarno-białe (Manning i in., 2013), jednak kolejne badania nie potwierdziły tego.

U dzisiejszych ptaków latających ważną rolę odgrywa mostek ,który służy jako miejsce przyczepu mięśni skrzydeł. W żadnym z okazów archeopteryksa nie znaleziono skamieniałości mostka, przez co część badaczy sądzi, że nie potrafił aktywnie latać. Niektórzy badacze sugerują jednak, że archeopteryks mógł posiadać mostek zbudowany z chrząstki.

Mózg

Budowa mózgu i ucha wewnętrznego odpowiada stanowi dla zwierząt latających. Największe obszary mózgu odpowiadały za widzenie, co wskazuje, że u archeopteryksa dominującym zmysłem był wzrok. Dobrze rozwinięte były też obszary mózgu odpowiedzialne za słuch. Mimo to najpewniej nie występował u niego wulst, czyli część mózgowia o szczególnym znaczeniu dla przetwarzania bodźców zmysłowych. Poza tym podobnie jak u „nieptasich” maniaraptorów objętość jego mózgu była mniejsza, niż ptaków. Niektóre maniaraptory miały nawet proporcjonalnie większe mózgi, niż Archaeopteryx. nieco oddalone, ponieważ pióra są osadzone nie w kości, a w skórze).

Zrekonstruowany szkielet archeopteryksa. Autor zdjęcia: Jim The Photographer [5].

Szkielet

Kończyny

Istnieją kontrowersje związane z pierwszym i drugim palcem stopy. Według badań przeprowadzonych na okazie z Thermopolis pierwszy palec (inaczej niż u współczesnych ptaków) nie był całkowicie skierowany do tyłu, co świadczy o tym, że archeopteryks był co najwyżej częściowo nadrzewny. Natomiast na podstawie analizy 12. okazu Archaeopteryx stwierdzono, że palec prawdopodobnie był skierowany do tyłu. Drugi palec (u okazu z Thermopolis) posiadał większy pazur, niż pozostałe palce, jednak różnica między nimi nie jest tak duża, jak u deinonychozaurów. Ponadto był on też bardzo rozszerzony, co jest cechą znaną głównie u troodontów i dromeozaurów, ale nie u ptaków.

Wariacje w obrębie populacji

Archaeopteryx wykazuje się dużą zmiennością wewnątrzgatunkową. Poszczególne osobniki różnią się m.in. uzębieniem oraz proporcjami kości kończyn. Duża zmienność u tego rodzaju jest tłumaczona na kilka sposobów. Pierwszy to dymorfizm płciowy- zmiany mogą być różnicami między samcami i samicami archeopteryksa. Drugi to zmiany ontogenetyczne, tj. różnice wywołane różnym wiekiem poszczególnych osobników. Możliwe jest również, że zmiany są wywołane barierą geograficzną między poszczególnymi populacjami Archaeopteryx (podobnie, jak dzisiaj w przypadku zięb Darwina). W tym przypadku barierą byłoby morze, które utrudniałoby przemieszczanie się archeopteryksów między wyspami.

Wszystkie osobniki, których czaszki się zachowały, posiadają 4 zęby przedszczękowe. Odstępy między tymi zębami są jednak różne. 11. okaz archeopteryksa ma zęby rozłożone równomiernie; okaz Berliński ma 3 zęby w niedużej odległości, ale między 3. I 4. zębem jest większa luka; okazy z Eichstätt, Solnhofen i Thrermopolis mają 2 pierwsze zęby ułożone blisko siebie, dalej przerwy między zębami są większe. Zęby kości szczękowej również są w różnym odstępie u różnych osobników. Różnią się także ogólną liczbą zębów- 12. okaz ma łącznie 26 zębów (4 zęby przedszczękowe, 9 w kości szczękowej i 13 w kości zębowej), pozostałe okazy mają mniej zębów.

Rekonstrukcja archeopteryksa. Autor: Pedro José Salas Fontelles [6].

Różnice występują także w proporcjach kości różnych osobników. Dla przykładu- 12. okaz różni się od większości innych osobników proporcjonalnie: dłuższą łopatką i czaszką, oraz krótszą kością ramienną i piszczelem. Oczywiście część innych osobników ma podobne proporcje niektórych z wyżej wymienionych kości. Stosunkowo długa łopatka występuje m.in. także u okazu Berlińskiego, a krótka kość ramienna występuje u okazu z Thermopolis.

Fizjologia

Sądzi się, że Archaeopteryx odziedziczył fizjologię po „nieptasich” dinozaurach, przez co tempo rozwoju archeopteryksa powinno być pośrednie między dinozaurami, a dzisiejszymi ptakami. Zostały przeprowadzone badania pod kątem tempa rozwoju kości długich należących do bazalnych ptaków, w tym archeopteryksa (konkretnie okazu z Munich), kilku „nieptasich” dinozaurów i współczesnych ptaków. Analizowano w nich gęstość unaczynienia kości - im większa, tym szybszy metabolizm (a tym samym rozwój) organizmu. Wynik pierwszych badań (Erickson i in., 2009) był inny niż przypuszczano - archeopteryks (a także inne bazalne ptaki) rozwijał się wolniej, niż niektóre „nieptasie” dinozaury (np. Velociraptor). Według autorów badań było tak dlatego, że archeopteryks miał mniejszą masę, niż większość „nieptasich” dinozaurów. Potwierdza to fakt, że gdy uwzględniono tylko dinozaury i praptaki o masie zbliżonej do archeopteryksa wyniki zgadzały się ze wcześniejszą hipotezą.

W kolejnym badaniu (Voeten i in., 2018) analizowano dziewiąty okaz („skrzydełko kurczaka”). Kości tego okazu były dobrze unaczynione. Sugerowało by to różny wiek obu okazów w chwili śmierci.

Paleoekologia

W Solnhofen, gdzie odnaleziono pierwsze skamieniałości archeopteryksa odkryto m.in. pterozaury, wiele gatunków owadów i nieliczne fragmenty roślin (głównie gałązki, liście i szyszki). Dinozaury także są tam znajdowane, jednak są nieliczne.

Przez wiele lat sądzono, że archeopteryks żył na terenach otwartych z nieliczną, niską roślinnością. Jednak jest możliwe, że wiele zwierząt (w tym archeopteryks) i fragmenty roślin zostały porwane podczas burzy z odległych, zalesionych terenów i to one stanowiły środowisko życia archeopteryksa.

Spis gatunków

Archaeopteryx	Meyer, 1861
= Griphosaurus	Wagner, 1862	nomen rejectum
= Griphornis	Owen vide Woodword, 1862
= Archaeornis	Petronievics vide Petroneivics i Woodward, 1917
= Jurapteryx	Howgate, 1985
= Wellnhoferia	Elżanowski, 2001
A. lithographica	Meyer, 1861
= Griphornis longicaudatus	Owen vide Woodword, 1862	nomen rejectum
= Griphosaurus problematicus	Wagner vide Woodword, 1862	nomen rejectum
= Archaeopteryx macrura	Owen, 1863	nomen rejectum
= Archaeopteryx siemensii	Dames, 1897
= Archaeornis siemensii	((Dames), 1897) Petroneivics vide Petroneivics i Woodward, 1917
= Archaeopteryx oweni	Petroneivics, 1921
= Griphosaurus longicaudatus	(Owen vide Woodword, 1862) Owen vide Brodkorb, 1963
= Archaeopteryx recurva	Howgate, 1984
= Jurapteryx recurva	(Howgate, 1984) Howgate, 1985
= Archaeopteryx bavarica	Wellnhofer, 1993
= Wellnhoferia grandis	Elżanowski, 2001
Archaeopteryx crassipes	(Meyer, 1857) Ostrom, 1972	= Ostromia crassipes
= Pterodactylus crassipes	Meyer, 1857
= Scaphognathus crassipes	(Meyer, 1857) Wellnhofer, 1970

Bibliografia

Alonso, Milner, Ketcham, Cookson, and Rowe, 2004. "The avian nature of the brain and inner ear of Archaeopteryx" (PDF). Nature. 430 (7000): 666–669. Bibcode:2004Natur.430..666A. doi:10.1038/nature02706.

Balanoff, Bever, Rowe, and Norell, (2013). "Evolutionary origins of the avian brain". Nature. 501 (7465): 93.

Burnham, 2007. Archaeopteryx – a re-evaluation suggesting an arboreal habitat and an intermediate stage in trees down origin of flight. Neues Jahrbuch für Geologie und Paläontologie Abhandlungen, vol. 245/1, p.33– 44.

Carney, Molnar, Updike, Brown, Jackson, Shawkey, Lindgren, Sjövall, Falkingham, Gauthier, 2014. "Archaeopteryx in 4D". Journal of Vertebrate Paleontology. 103.

Carney, Vinther, Shawkey, d'Alba, Ackermann, 2012. New evidence on the colour and nature of the isolated Archaeopteryx feather. Nature Communications. 3: 637. Bibcode:2012NatCo...3E.637C. doi:10.1038/ncomms1642.

Christiansen and Bonde, 2004. Body plumage in Archaeopteryx: a review, and new evidence from the Berlin specimen. Comptes Rendus Palevol. 3, 99-118. 

Erickson, Rauhut, Zhou, Turner, Inouye, Hu and Norell, 2009. Was dinosaurian physiology inherited by birds? Reconciling slow growth in Archaeopteryx. PLoS ONE. 4(10), e7390.

Foth C., Rauhut O.W.M. 2017. Re-evaluation of the Haarlem Archaeopteryx and the radiation of maniraptoran theropod dinosaurs. BMC Evolutionary Biology 17: 236.

Foth, C., Tischlinger, H. & Rauhut, O.W.M. (2014) "New specimen of Archaeopteryx provides insights into the evolution of pennaceous feathers" Nature, 511(7507), 79-82. doi:10.1038/nature13467

Janda, S. (online 2014) http://www.donaukurier.de/lokales/kurzmeldungen/riedenburg/Fossil-des-Archaeopteryx-entdeckt;art74375,2880005#plx982820499

Longrich, 2014. Primitive feather arrangement in Archaeopteryx lithographica sheds light on the origin and evolution of birds. Journal of Vertebrate Paleontology. Program and Abstracts 2014, 170.

Manning, Edwards, Wogelius, Bergmann, Barden, Larson, Schwarz-Wings, Egerton, Sokaras, et al. (2013). Synchrotron-based chemical imaging reveals plumage patterns in a 150 million year old early bird. Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 28 (7): 1024. doi:10.1039/c3ja50077b.

Mayr, Pohl and Peters, 2005. A well-preserved Archaeopteryx specimen with theropod features. Science. 310, 1483-1486. 

Mayr, Pohl, Hartman and Peters, 2007. The tenth skeletal specimen of Archaeopteryx. Zoological Journal of the Linnean Society. 149, 97-116.

Mortimer, M. (2014) http://theropoddatabase.com/Troodontidae.htm#Archaeopteryxlithographica

Rauhut OWM, Foth C, Tischlinger H. 2018. The oldest Archaeopteryx (Theropoda: Avialiae): a new specimen from the Kimmeridgian/Tithonian boundary of Schamhaupten, Bavaria. PeerJ 6: e4191

Wellnhofer, 2004. The plumage of Archaeopteryx: Feathers of a dinosaur. in Currie, Koppelhus, Shugar and Wright (eds). Feathered Dragons: Studies on the Transition from Dinosaurs to Birds. 282-300.