ขนนก

ชิ้นตัวอย่างของ “อาร์คีออปเทอริกซ์” มีลักษณะที่โดดเด่นถึงลักษณะของขนที่มีวิวัฒนาการที่บินได้อย่างดีแล้ว แผนขนมีลักษณะไม่สมมาตรและแสดงโครงสร้างของขนที่บินได้เหมือนในนกปัจจุบันด้วยมีแพนขนที่ช่วยทำให้เกิดสมดุลโดยการจัดเรียงเส้นขนย่อย (barb) จากแกนของแพนขน (rachis) ส่วนขนที่ส่วนหางแสดงความไม่สมมาตรน้อยกว่าแต่เรียงเป็นแนวตามแบบที่พบปรากฏในขนนกปัจจุบันและมีแพนขนหนาแน่นแข็งแรง อย่างไรก็ตามนิ้วแรก (นิ้วหัวแม่มือ) ยังไม่มีกลุ่มปุยขนของขนแบบอะลูลา (alula feathers)

รูปถ่ายปี 1880 ของชิ้นตัวอย่าง “อาร์คีออปเทอริกซ์” จากเบอร์ลินแสดงขนที่ขาที่ถูกแกะออกระหว่างการเตรียมตัวอย่าง

ขนตามลำตัวของ “อาร์คีออปเทอริกซ์” ได้รับการศึกษาเอาไว้น้อยมากโดยมีการศึกษาวิจัยกันอย่างถูกต้องจริงจังเฉพาะชิ้นส่วนตัวอย่างที่กรุงเบอร์ลินเท่านั้น แม้ว่าดูเหมือนว่ามันจะมีความเกี่ยวข้องกับการมีจำนวนมากกว่าหนึ่งสปีชีส์ แต่การวิจัยชิ้นตัวอย่างขนจากเบอร์ลินก็ไม่จำเป็นว่าสปีชีส์อื่นๆที่เหลือของ “อาร์คีออปเทอริกซ์” จะมีอยู่จริง ชิ้นตัวอย่างที่กรุงเบอร์ลินมีขนปกคลุมที่ส่วนขา บางส่วนของขนเหล่านี้ดูเหมือนว่าจะมีโครงสร้างของขนไล่ระดับแต่ค่อนข้างจะถูกย่อยสลายไป[22] แต่ในส่วนที่ขึ้นหนาแน่นแข็งแรงก็จะมีส่วนช่วยในการบินได้[23]

มีหย่อมของขนแบบ pennaceous ต่อเนื่องไปตามแนวพื้นหลังของลำตัวซึ่งเหมือนกันกับขนบนลำตัวของนกปัจจุบันในลักษณะของสมมาตรและแข็งแรงแต่ก็ไม่แข็งกระด้างเหมือนขนที่บินได้ นอกจากนั้นร่องรอยของขนบนชิ้นตัวอย่างจากกรุงเบอร์ลินถูกจำกัดเฉพาะขนชนิด proto-down เหมือนกับที่พบในไดโนเสาร์ ”ไซโนซอรอพเทอริกซ์” ซึ่งสยายออกปุกปุยและเป็นไปได้ว่าจะปรากฏเป็นลักษณะของขนสัตว์ (fur) มากกว่าที่จะเป็นแบบขนนก (feather) ลักษณะนี้ปรากฏบนส่วนที่เหลือของลำตัวในส่วนโครงสร้างต่างๆทั้งที่ถูกเก็บรักษาโดยธรรมชาติและส่วนที่ไม่ถูกทำลายไปจากกระบวนการเตรียมตัวอย่าง และส่วนด้านล่างของลำคอ[22]

อย่างไรก็ตาม ไม่มีสิ่งบ่งชี้ของขนที่ส่วนบนของคอและหัว โดยที่อาจจะมีลักษณะล้านโล่งเตียนไร้ขนดังที่พบในไดโนเสาร์ที่มีขนหลายชนิดจากชิ้นตัวอย่างที่มีลักษณะครบถ้วนสมบูรณ์ดี ดูเหมือนว่าชิ้นตัวอย่างของ “อาร์คีออปเทอริกซ์” ทั้งหลายถูกฝังกลบอยู่ในตะกอนที่ขาดออกซิเจนหลังจากเลื่อนไถลในช่วงระยะเวลาหนึ่งด้วยด้านหลังของตัวมันเองในทะเล โดยทั่วไป หัว คอ และหางจะโค้งต่ำลงไปซึ่งชี้ให้เห็นว่าชิ้นตัวอย่างเพิ่งจะเริ่มผุกร่อนเมื่อมันถูกฝังกลบด้วยการคลายตัวของเส้นเอ็นและกล้ามเนื้อจนเกิดเป็นลักษณะที่พบเป็นชิ้นตัวอย่างที่เห็น นี่อาจหมายความว่าผิวหนังได้อ่อนตัวและเปื่อยยุ่ยไปแล้ว ซึ่งถูกสนับสนุนโดยข้อเท็จจริงที่ว่าบางชิ้นตัวอย่างมีขนที่บินได้เริ่มถอนหลุดออกจากจุดที่มีตะกอนไปกลบทับ จึงตั้งสมมุติฐานได้ว่าชิ้นตัวอย่างที่มีลักษณะดังกล่าวมีการเคลื่อนที่ไปตามพื้นทะเลน้ำตื้นๆในช่วงระยะเวลาหนึ่งก่อนที่จะถูกฝังกลบและทำให้ขนบนส่วนคอด้านบนและส่วนหัวหลุดลอกออก ขณะที่ขนบริเวณส่วนหางที่ยึดเกาะติดได้แน่นหนากว่ายังคงปรากฏให้เห็น[24]

การบินได้

การแสดงทางกายวิภาคเปรียบเทียบ "frond-tail" ของ อาร์คีออปเทอริกซ์ กับ "fan-tail" ของนกปัจจุบัน

เมื่อเทียบกับปีกของนกปัจจุบันแล้ว แพนขนสำหรับบินของ “อาร์คีออปเทอริกซ์” มีความไม่สมมาตรเป็นอย่างมากและมีขนส่วนหางค่อนข้างใหญ่ นี้เป็นนัยบ่งชี้ว่าปีกและหางถูกใช้สำหรับ lift generation อย่างไรก็ตามมีความไม่ชัดเจนนักว่า “อาร์คีออปเทอริกซ์” เป็นนักร่อนแบบง่ายๆหรือว่ามีความสามารถในการบินได้แบบกระพือปีก การขาดกระดูกสันอกทำให้เข้าใจว่า “อาร์คีออปเทอริกซ์” เป็นนักบินที่ไม่แข็งแรงเอาเสียมากๆ แต่กล้ามเนื้อบินอาจยึดติดกับกระดูกสองง่ามหนาที่เป็นกระดูกหน้าอกของนกที่มีรูปร่างคล้ายบูเมอแรงเป็นกระดูกคู่ที่ส่วนของไหล่หรืออาจจะกระดูกหน้าอกที่เป็นกระดูกอ่อน การวางตัวด้านข้างของรอยต่อไหล่ระหว่างกระดูกไหล่ กระดูกคู่ส่วนของไหล่ และกระดูกแขนท่อนบน แทนที่จะมีการวางตัวทำมุมถ่างออกไปดังที่พบในนกปัจจุบัน ชี้ให้เห็นว่า “อาร์คีออปเทอริกซ์” ไม่สามารถยกปีกขึ้นเหนือส่วนหลังของมันได้ มีความต้องการการตีขึ้นข้างบนดังที่พบในการบินแบบกระพือปีกในปัจจุบัน ดังนั้นมันจึงดูเหมือนว่าจริงๆแล้ว “อาร์คีออปเทอริกซ์” ไม่มีความสามารถในการกระพือปีกเหมือนนกในปัจจุบัน แต่มันอาจใช้การตีลงข้างล่างได้ดีซึ่งช่วยในการร่อนไปข้างหน้า[25]

ปีกของ “อาร์คีออปเทอริกซ์” จะมีขนาดใหญ่ซึ่งเป็นผลให้เกิดการหน่วงความเร็วให้ลดลงและลดรัศมีของการตีกลับ ปีกที่มีลักษณะโค้งมนและสั้นจะเพิ่มการกวาดแต่ก็เพิ่มความสามารถทำให้ “อาร์คีออปเทอริกซ์” บินผ่านสภาพแวดล้อมที่ยุ่งเหยิงได้อย่างเช่นต้นไม้หรือพุ่มไม้ (ลักษณะของปีกที่เหมือนกันนี้ที่พบได้ในนกหลายชนิดที่สามารถบินผ่านต้นไม้และพุ่มไม้ได้อย่างเช่นอีกาและไก่ฟ้า) การมีปีกด้านหลัง ขนปีกที่ไม่สมมาตร และยื่นออกไปบริเวณขาดังที่พบในไดโนเสาร์พวกโดรมีโอซอริด อย่างเช่น “ไมโครแรฟเตอร์” ก็เป็นการเพิ่มการเคลื่อนที่ทางอากาศของ “อาร์คีออปเทอริกซ์” การศึกษาในรายละเอียดเป็นครั้งแรกเกี่ยวกับปีกหลังโดย Longrich ในปี 2006 ชี้ให้เห็นว่าโครงสร้างจะมีผลถึง 12% ของ airfoil ทั้งหมด นี้จะเป็นการลดความเร็วของการหน่วงสูงขึ้นถึง 6% และรัศมีการตีกลับสูงขึ้นถึง 12%[23] ในปี 2004 นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการวิเคราะห์ในรายละเอียดของกะโหลกที่ห่อหุ้มสมองของ “อาร์คีออปเทอริกซ์” ด้วย Computed Tomography Scan (CT scan) สรุปได้ว่าสมองของมันมีขนาดใหญ่กว่าสมองของไดโนเสาร์ทั้งหลายอย่างเด่นชัด ซึ่งชี้ให้เห็นว่ามันมีขนาดของสมองที่จำเป็นต่อการบิน กายวิภาคของสมองทั้งหมดถูกศึกษาโดยการใช้สแกน จากการศึกษาพบว่าส่วนที่เกี่ยวข้องกับการมองเห็นมีขนาดเกือบหนึ่งในสามของสมองทั้งหมด พื้นที่ที่ได้รับการพัฒนาอย่างดีอื่นๆมีความเกี่ยวข้องกับการได้ยินและตำแหน่งของกล้ามเนื้อ[26] การสแกนกะโหลกยังทำให้เห็นถึงโครงสร้างของหูด้านในได้อย่างชัดเจน ซึ่งเป็นโครงสร้างที่มีลักษณะใกล้เคียงกับของนกปัจจุบันมากกว่าของหูด้านในของสัตว์เลื้อยคลาน ลักษณะเหล่านี้รวมกันชี้ให้เห็นว่า “อาร์คีออปเทอริกซ์” มีความสามารถในการได้ยิน การทรงตัว การมองเห็นพื้นที่ และอื่นๆที่มีความจำเป็นต่อการบิน[27]

รูปจำลองโครงกระดูกของ อาร์คีออปเทอริกซ์

“อาร์คีออปเทอริกซ์” ยังคงแสดงความสำคัญในการถกเถียงทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการกำเนิดและวิวัฒนาการของนก นักวิทยาศาสตร์บางคนมองว่ามันเป็นเพียงสัตว์ที่มีลักษณะกึ่งปีนป่ายไปตามต้นไม้เท่านั้นเอง ตามด้วยแนวความคิดที่ว่านกวิวัฒนาการขึ้นมาจากนักร่อนที่อาศัยอยู่ตามต้นไม้ (สมมุติฐาน “tree down” เพื่อวิวัฒนาการสู่การบินเสนอโดย Othniel Charles Marsh) นักวิทยาศาสตร์อื่นๆเห็นว่า “อาร์คีออปเทอริกซ์” นั้นวิ่งไปตามพื้นดินสนับสนุนความคิดที่ว่านกทั้งหลายวิวัฒนาการไปสู่การบินด้วยการวิ่ง (สมมุติฐาน “ground up” เสนอโดย Samuel Wendell Williston) และก็ยังมีกลุ่มอื่นๆที่เสนอว่า “อาร์คีออปเทอริกซ์” อาจอาศัยอยู่ทั้งบนต้นไม้และบนพื้นดินเหมือนกับอีกาในปัจจุบัน และความคิดหลังสุดในปัจจุบันได้รับการพิจารณาว่าสอดคล้องที่สุดในลักษณะทางกายภาพของมัน ทั้งหลายทั้งปวงนั้นปรากฏว่ามันเป็นสายพันธุ์ที่ไม่มีลักษณะพิเศษเป็นการเฉพาะสำหรับการวิ่งบนพื้นดินหรือการเกาะอยู่บนที่สูง เมื่อพิจารณาในองค์ความรู้ล่าสุดในลักษณะสัณฐานที่เกี่ยวข้องกับการบินแล้ว แนวคิดหนึ่งซึ่งนำเสนอโดย Elzanowski ในปี 2002 ที่กล่าวว่า “อาร์คีออปเทอริกซ์” ใช้ปีกของมันเป็นหลักในการหลบหนีจากการล่าของนักล่าโดยการร่อนพร้อมกับการกระพือปีกลงต่ำๆเพื่อร่อนให้ขึ้นไปเกาะบนที่สูงได้ และในทางกลับกันก็สามารถร่อนลงออกไปได้ไกลขึ้นจากหน้าผาหรือต้นไม้ได้ด้วยนั้นดูจะสมเหตุสมผลที่สุด[28]

สภาพฟอสซิล “อาร์คีออปเทอริกซ์” ที่มีสภาพสมบูรณ์เป็นพิเศษและฟอสซิลสิ่งมีชีวิตบนบกอื่นๆที่โซลน์ฮอเฟนระบุได้ว่าพวกมันไม่ได้มาจากที่ห่างไกลก่อนการตกสะสมตัว[29] ดังนั้นชิ้นตัวอย่าง “อาร์คีออปเทอริกซ์” ที่พบจึงดูเหมือนว่าน่าจะอยู่บริเวณเกาะต่ำๆรอบๆทะเลสาบโซลน์ฮอเฟนมากกว่าที่จะเป็นซากศพที่ถูกพัดพามาจากที่ห่างไกลออกไป โครงกระดูกของ “อาร์คีออปเทอริกซ์” พบว่ามีสะสมตัวอยู่ในโซลน์ฮอเฟนน้อยกว่าพวกเทอโรซอร์ซึ่งมีการพบทั้งหมดถึง 7 สกุล[30] เทอโรซอร์ที่พบอย่างเช่น “Rhamphorhynchus” กลุ่มซึ่งโดดเด่นอยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมทางนิเวศวิทยาซึ่งต่อมาถูกแทนที่ด้วยนกทะเล และได้สูญพันธุ์ไปเมื่อสิ้นสุดยุคจูแรสซิก เทอโรซอร์ซึ่งรวมถึง “Pterodactylus” พบได้ทั่วไปที่ดูเหมือนว่าจะไม่ใช่พวกเดียวกับชิ้นตัวอย่างที่ยังไม่มีความแน่ชัดจากหมู่เกาะที่ใหญ่กว่าอยู่ห่างออกไป 50 กิโลเมตรทางตอนเหนือ[31]

หมู่เกาะที่รายล้อมทะเลสาบโซลน์ฮอเฟนนั้นมีลักษณะเลี่ยต่ำ กึ่งแห้งแล้ง และกึ่งร้อน ด้วยมีฤดูร้อนที่ยาวนานและฤดูฝนช่วงสั้นๆ[32] สถานที่เปรียบเทียบที่ใกล้เคียงกับโซลน์ฮอเฟนที่สุดกล่าวได้ว่าเป็นแอ่ง Orca ทางตอนเหนือของอ่าวเม๊กซิโกถึงแม้ว่าจะมีความลึกกว่าที่โซลน์ฮอเฟนมากๆก็ตาม[30] พืชของหมู่เกาะเหล่านี้ปรับตัวอยู่ได้กับสภาพแวดล้อมแบบแห้งแล้งและทั้งหมดประกอบไปด้วยไม้พุ่มเตี้ยๆ (3 เมตร) [31] มีลักษณะที่โต้แย้งกับความคิดที่ว่า “อาร์คีออปเทอริกซ์” ปีนป่ายต้นไม้ใหญ่ซึ่งดูเหมือนจะไม่พบบนหมู่เกาะเหล่านี้ พบท่อนไม้ไม่กี่ท่อนในตะกอนและไม่พบต้นไม้กลายเป็นหิน (จากละอองเรณู)

วิถีชีวิตของ “อาร์คีออปเทอริกซ์” นั้นยากยิ่งที่จะทราบได้และก็มีหลายทฤษฎีที่เข้ามาอธิบาย นักวิจัยบางคนชี้แนะว่าโดยพื้นฐานแล้วมันอาศัยอยู่บนพื้นดิน[33] ขณะที่นักวิจัยอื่นๆชี้แนะว่าโดยส่วนใหญ่แล้วมันอาศัยอยู่บนต้นไม้ การไม่พบต้นไม้ไม่ได้ทำให้หมดข้อสงสัยจากที่ “อาร์คีออปเทอริกซ์” มีวิถีชีวิตอยู่บนต้นไม้ มีนกในปัจจุบันหลายชนิดที่อาศัยอยู่เฉพาะในที่พุ่มไม้ต่ำๆ มีลักษณะทางรูปลักษณ์สัณฐานหลายประการของ “อาร์คีออปเทอริกซ์” ที่บ่งชี้ว่าไม่อาศัยอยู่บนต้นไม้ก็อาศัยอยู่บนพื้นดิน อย่างเช่นความยาวของหางของมัน และการยาวยื่นของเท้า บางคนพิจารณาให้มันมีความสามารถอาศัยอยู่ได้ทั้งบนไม้พุ่มและบนพื้นดินเปิดโล่งและแม้แต่ตามแนวชายฝั่งทะเลสาบ[31] ปรกติพวกมันจะหาเหยื่อตัวเล็กๆ ด้วยการจับเหยื่อโดยการใช้กรามของมันถ้าเหยื่อเหล่านั้นเล็กเพียงพอ และอาจจะใช้กงเล็บถ้าเหยื่อมีขนาดใหญ่ขึ้น