Varför hade dinosaurier fjädrar?

Att fråga varför vissa dinosaurier hade fjädrar är i princip inte annorlunda från att fråga varför fiskar har våg eller varför hundar har päls. Varför ska djurets nakna överhuden ha någon typ av täckning (eller, när det gäller människor, praktiskt taget ingen täckning alls)? För att besvara den här frågan måste vi ta itu med ett djupare förhållande: vilken evolutionär fördel gav fjädrar dinosaurier som inte kunde åstadkommas med päls eller borst eller enkla, reptiliska vågar?

Majoriteten av fjädrade dinosaurier var terapoder

Innan vi börjar är det dock viktigt att inse att inte alla dinosaurier hade fjädrar. Den stora majoriteten av fjädrade dinosaurier var theropoder, en bred kategori som innehåller rovdjur, tyrannosaurier, ornitomimider och "dino-fåglar", såväl som de tidigaste dinosaurierna som Eoraptor och Herrerasaurus. Dessutom var inte alla theropoder fjädrade: det är en ganska säker satsning på att den sena Jurassic Allosaurus hade skalig hud, liksom andra stora theropods som Spinosaurus och Tyrannosaurus Rex (även om ett ökande antal paleontologer tror att kläckorna och juvenilerna från dessa dinosaurier kan ha varit förtjusande tuftad).

Theropods var inte de enda medlemmarna i ordningen av saurischian ("ödla-hippade") dinosaurier: konstigt nog, deras närmaste släktingar var de jätte, klumpiga, elefantbenade sauropoderna, som var ungefär lika olika i utseende och beteende från theropods som du kan möjligen få! Hittills finns det inget bevis för några fjädrade släktingar till Brachiosaurus eller Apatosaurus, och en sådan upptäckt verkar ytterst osannolik. Anledningen har att göra med olika metabolism av theropod och sauropod dinosaurier, av vilka mer nedan.

Vad är fjädrarnas evolutionsfördel?

Extrapolera från exemplet med moderna fåglar, du kanske tror att fjädrarnas främsta syfte är att upprätthålla flykt; fjädrar fångar små fickor med luft och ger den avgörande "lyft" som gör att en fågel kan sväva upp i luften. Trots allt tyder dock på att sysselsättningen av fjädrar i flykt är strikt sekundär, en av de kontingenta utvecklingen för vilka evolutionen är så känd. Först och främst är fjädrarnas funktion att tillhandahålla isolering, precis som aluminiumsidan av ett hus eller polyuretanskum som är packade i dess takbjälkar.

Och varför ska ett djur behöva isolering, frågar du? I fallet med theropod-dinosaurier (och moderna fåglar) beror det på att det har en endotermisk (varmblodig) metabolism. När en varelse måste generera sin egen värme, behöver den ett sätt att behålla den värmen så effektivt som möjligt, och en fjäderbeläggning (eller päls) är en lösning som upprepade gånger har gynnats av evolutionen. Medan vissa däggdjur (som människor och elefanter) saknar päls, har alla fåglar fjädrar - och fjädrarnas isolerande förmåga demonstreras inte bättre än i flygelösa, vattenlevande fåglar som bor i kalla klimat, dvs pingviner.

Naturligtvis väcker detta frågan varför Allosaurus och andra stora theropod-dinosaurier saknade fjädrar (eller varför dessa fjädrar endast fanns i ungdomar eller kläckningar). Detta kan ha något att göra med klimatförhållandena i regionerna där dessa dinosaurier bodde, eller med ett skämt i metabolismen hos stora theropoder; vi vet ännu inte svaret. (När det gäller att sauropods saknade fjädrar, beror det på att de nästan säkert var kallblodiga och behövde effektivt absorbera och utstråla värme för att reglera deras inre kroppstemperatur. Om de hade täckts med fjädrar, skulle de ha bakat sig inifrån ut, som mikrovågspotatis.)

Dinosaurfjädrar gynnades av sexuellt urval

När det gäller annars mystiska drag i djurriket - de långa halsarna på sauropoder, stegosauriernas triangulära plattor och, eventuellt, de ljusa fjädrarna av theropod-dinosaurierna ― bör man aldrig nedsätta kraften i sexuell selektion. Evolution är beryktad för att plocka ut till synes slumpmässiga anatomiska egenskaper och sätta dem i sexuell överdrift: bevittna de enorma näsorna hos manliga proboscisapor, ett direkt resultat av det faktum att kvinnor av arten föredrar att para sig med de största näsda män.

När isolerande fjädrar hade utvecklats i theropod dinosaurier, fanns det inget som hindrade sexuell selektion från att ta över och driva processen ännu längre. Än så länge vet vi väldigt lite om färgen på dinosaurifjädrar, men det är en säker satsning att vissa arter sportade ljusa gröna, röda och apelsiner, antagligen på ett sexuellt dimorf sätt (dvs. hanarna var mer färgade än kvinnor eller vice versa). En del annars kala theropods kan ha sportade fjädrar på udda platser, såsom underarmar eller höfter, ett annat sätt att signalera sexuell tillgänglighet, och några tidiga, berömda dino-fåglar som Archeopteryx var utrustade med mörka, glansiga fjädrar.

Hur är det med flyg?

Slutligen kommer vi till beteendet som de flesta förknippar med fjädrar: flykt. Det finns fortfarande mycket vi inte vet om utvecklingen av theropod-dinosaurier till fåglar; denna process kan ha hänt flera gånger under den mesozoiska eran, med bara den sista evolutionära vågen som resulterade i de fåglar vi känner idag. Det är ett nästan öppet och stängt fall som moderna fåglar utvecklades från de små, skitiga, fjädrade "dino-fåglarna" i den sena krita perioden. Men hur?

Det finns två huvudteorier. Det kan hända att dessa dinosaurier fjädrar gav en extra lyft när de jagade rov eller sprang från större rovdjur; naturligt val gynnade ökande mängder hiss, och slutligen uppnådde en lycklig dinosaurie start. I motsats till denna "grundläggande" teori finns det den mindre populära "arboreala" teorin, som säger att små, levande dinosaurier utvecklade aerodynamiska fjädrar medan de hoppade från gren till gren. Hur som helst är den viktiga lektionen att flyget var den oavsiktliga biprodukten, inte det förutbestämda syftet, med dinosaurifjädrar!

En ny utveckling i debiterade dinosaurier debatten är upptäckten av små, fjädrade, växtätande ornitopor som Tianyulong och Kulindadromeus. Kan detta innebära att ornitopoder, liksom theropoder, hade varmblodiga ämnesomsättningar? Är det åtminstone möjligt att fåglar utvecklats från växtätande ornitopor, snarare än köttätande rovfiskar? Vi vet inte ännu men räknar med att detta är ett aktivt forskningsområde under minst det kommande decenniet.