Preservação excepcional e estrutura do pé revelam transições ecológicas e estilos de vida dos primeiros voadores de terópodes

Jun 18, 2023

Nature Communications volume 13, Número do artigo: 7684 (2022) Citar este artigo

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A morfologia das almofadas dos dedos e das escamas dos pés queratinizados, articulação das articulações dos pés e formato e tamanho das garras informam a capacidade de preensão, cursorialidade e modo de alimentação das aves vivas. Apresentamos aqui evidências morfológicas dos pés fósseis dos primeiros voadores de terópodes. Os tecidos moles do pé e as articulações articulares são avaliados qualitativamente usando fluorescência estimulada por laser. A forma e o tamanho da garra do pedal são analisados ​​quantitativamente usando morfometria tradicional. Nós interpretamos esses dados do pé entre as evidências existentes para entender melhor a ecologia evolutiva dos primeiros voadores de terópodes. Voadores jurássicos como Anchiornis e Archaeopteryx mostram adaptações sugestivas de estilos de vida relativamente terrestres. Os primeiros voadores do Cretáceo então se diversificam em estilos de vida mais aéreos, incluindo generalistas como Confuciusornis e especialistas como o escalador Fortunguavis. Algumas aves primitivas, como o Archaeopteryx do Jurássico Superior de Berlim e o Sapeornis do Cretáceo Inferior, mostram ecologias complexas aparentemente únicas entre as aves modernas amostradas. Como um voador não-pássaro, encontrar afinidades do Microraptor com um estilo de vida raptorial mais especializado é inesperado. Suas características de falcão são raras entre os voadores terópodes conhecidos da época, sugerindo que alguns voadores não-pássaros desempenham funções especializadas preenchidas por pássaros hoje. Demonstramos diversos perfis ecológicos entre os primeiros voadores terópodes, mudando à medida que o vôo se desenvolveu, e alguns não voadores têm papéis ecológicos mais complexos.

A ecologia dos primeiros voadores terópodes foi revelada em parte por estudos anteriores envolvendo sua anatomia, dieta, habilidades locomotoras e habitats1,2,3,4,5,6,7,8. A anatomia do pé das aves vivas varia muito devido às diversas funções ecológicas que desempenham9,10,11,12. Esses papéis ecológicos incluem o lançamento com base nas pernas em pássaros voadores, empoleirar-se, nadar e nadar, bem como capturar e desmembrar presas13,14. No contexto dos dados ecológicos existentes1,2,3,4,5,6,7,8, refinamos os perfis ecológicos dos primeiros voadores de terópodes comparando suas almofadas plantares, escamas dos pés, garras e articulações com aves vivas. Em particular, combinamos tecidos moles e detalhes articulares visíveis nos espécimes mais bem preservados e sob fluorescência estimulada por laser (LSF)15, juntamente com a análise quantitativa da forma e tamanho da garra usando morfometria tradicional.

A cobertura queratinizada do pé, conhecida como podoteca, abrange uma variedade de tipos de escamas que cobrem coletivamente as almofadas carnudas dos dedos na superfície plantar do pé16, as superfícies lateral e dorsal dos dedos e porções do metatarso. Nas aves modernas, as diferenças morfológicas nas escamas e nas almofadas dos dedos têm sido correlacionadas com as preferências de locomoção e alimentação10,11. Especificamente, as patas achatadas são encontradas em pássaros que vivem empoleirados e terrestres, ou pássaros não predadores que usam seus pés para manipulação de alimentos (por exemplo, papagaios)10. Almofadas "bem desenvolvidas" (isto é, aquelas com contornos moderadamente convexos e semi-lenticulares em vista lateral) e/ou almofadas "protrusivas" (isto é, aquelas com contornos fortemente convexos, semi-ovais ou semi-circulares em vista lateral) são encontrado principalmente em aves modernas que usam os pés para caçar, pois fornecem aderência adicional10. As escamas reticuladas na superfície plantar dos pés dos raptores modernos também refletem a preferência pelas presas. Escamas reticuladas pontiagudas (chamadas 'espículas') são mais comumente associadas à águia-pescadora (Accipitriformes: Accipitridae: Pandion sp.), um piscívoro especialista17, mas são comuns entre aves de rapina (por exemplo, falconídeos, accipitrídeos)11. Escamas reticuladas um pouco aguçadas também são encontradas em patas de tucanos (ramfastídeos) que são usadas para manipulação de alimentos e em alguns pica-paus (picídeos)11 que são escaladores verticais hábeis. Como almofadas protrusivas10, as espículas fornecem aderência adicional18, o que é crítico para aves raptoriais que dependem de seus pés para capturar presas.