Мел-палеогеновое вымирание увеличило мозг птиц

Анализ эндокранов вымерших и ныне живущих птиц, а также родственных им динозавров тероподов выявил особенности эволюции размера мозга представителей этой группы, сообщается в Current Biology. У ранних птиц относительный размер мозга был не больше, чем у тероподов, но стал быстрее увеличиваться после мел-палеогенового вымирания, которое освободило новые экологические ниши. Действительно крупным относительно тела мозг птиц стал относительно недавно, у эволюционно молодых групп — попугаев, врановых, колибри и стрижей, причем они пришли к этому разными путями.

Хотя абсолютная масса мозга и ее отношение к массе тела не являются прямым показателем интеллекта, некоторые сведения о его общем уровне и о возможностях нервной системы они могут дать. Поэтому изменениям размера этого органа в ходе эволюции уделяется много внимания. Оно может зависеть от других признаков, которые сами по себе подвержены отбору, — например от массы тела. Птицы в целом в ходе эволюции становились мельче: легкое тело проще поднять в воздух.

Группа биологов по главе с Даниэлем Ксепкой (Daniel Ksepka) из Музея имени Брюса использовала данные по эндокранам (слепкам внутренней поверхности черепа) 284 видов современных птиц, 22 видов вымерших птиц и 12 видов тероподов, не относящихся к птицам, чтобы определить соотношение объема их мозга и массы всего тела. Также они использовали данные из работы других авторов, где изучали черепа примерно 1900 современных видов птиц. К данным применили процесс Орнштейна-Уленбека (нужен для моделирования того, как меняется строение организмов со временем) и ковариационный анализ (для подтверждения выводов, полученных в результате предыдущей операции).

По соотношению объема головного мозга и массы целого организма исследователи поделили птиц и тероподов на 11 групп. Их, в свою очередь, объединили в четыре более крупные в зависимости от относительного размера мозга. Самым маленьким он оказался у базальных птиц (ближайших по строению и происхождению к общему предку; пример — страусы и моа), сов, курогусиных, голубей и тероподов. Средним он был у киви и большинства других современных птиц. Высоким — у пингвинов, солнечных цапель и околоводных птиц (чаек, крачек, дупелей), а наибольших значений достиг у стрижей, колибри, птиц-мышей, дятлов, воробьинообразных и попугаев.

Полученные данные сопоставили с информацией о том, когда появились различные группы птиц. Связь процессов увеличения относительного размера мозга и уменьшения массы тела нашли далеко не у всех групп и не на всем протяжении эволюции птиц. На первый план вышли другие факторы. Оказалось, что эволюция размеров мозга у птиц ускорилась после мел-палеогенового вымирания около 65 миллионов лет назад. Тогда освободилось множество экологических ниш, ранее занятых динозаврами. К тому же, животные с более крупным мозгом могли быстрее приспосабливаться к меняющимся условиям среды, и в таком случае отбор способствовал их выживанию.

Затем скорость увеличения относительных размеров мозга птиц упала вплоть до момента, когда появились попугаи и врановые. Это, как правило, крупные птицы, и абсолютный размер их мозга тоже большой. А стрижи и колибри, по всей видимости, достигли сходных соотношений другим путем — миниатюризацией всего тела. На протяжении значительной части их эволюции общая масса тела у них падала быстрее, чем объем головного мозга, за счет чего этот орган остался сравнительно крупным.

Попугаи и вороны — самые умные птицы, способные к языковому подражанию и решению абстрактных задач. Крупный мозг наверняка способствовал развитию их интеллекта. Но кроме пропорций мозга в плане умственных способностей имеет значение количество нервных клеток в этом органе, плотность их расположения и число связей между ними. Поэтому чтобы определить, как эволюционировал интеллект птиц, нужно учесть и эти параметры.

В рамках крупного таксона позвоночных — класса — сложнее найти такую тенденцию в эволюции мозга и его отделов, которая объединяла бы всех его представителей. Проще отыскать ее в небольших группах. Так, увеличению мозга китообразных (отряд в классе млекопитающих) способствовало развитие социальных взаимодействий. У отряда приматов в рамках одного семейства мартышковых пропорции различных отделов головного мозга близки, но разные обезьяны в этой группе пришли к ним неодинаковыми эволюционными путями.

Светлана Ястребова