The origin of birds is one of the major evolutionary events in vertebrate history. The transition from non-avian to avian theropod dinosaurs encompass the origin of powered flight, a suite of musculoskeletal adaptations for powered flight, and early radiation of one of the most taxonomically and ecologically diverse groups of vertebrates today. In this thesis I will examine four separate but interrelated aspects of the non-avian to avian theropod transition and comment on how my findings shape our view of the origin of birds and powered flight in vertebrates and the tempo and mode of a macroevolutionary transition.The first chapter of my thesis is a detailed examination of character change in the forelimb and pectoral girdle of Theropoda including the non-avian to avian transition. This work focuses on both the placement and magnitude of character change along the phylogenetic backbone from early theropods through to birds. Across these phylogenetic permutations, three nodes repeatedly showed significant increased levels of evolutionary change: Tetanurae, Paraves, and Ornithothoraces. Notably Aves itself did not have above average evolutionary change and in most permutations had little to no character change in the forelimb at this node. This punctuated signal and the lack of forelimb skeletal evolution at Aves supports the hypothesis that the basic composition of the avian wing was in place before the origin of birds, and that other factors had a significant role in the transition from non-volant to volant locomotion. Chapter two is a re-description and re-analysis of a small feathered maniraptoran for the Jehol Biota Yixianosaurus longimanus. The phylogenetic analysis suggests that Yixianosaurus shares a basal position within Maniraptora, near Coelurus and Therizinosauria. This re-description was incorporated into a larger study of the proposed ecological niches selection of Jehol theropods based on the linear bone measurements and morphology of the forelimb skeleton. This work adds to our understanding of the evolution of Maniraptora by further refining the evolutionary characters and trends at its origins and suggests more accurate functional characters and paleoecolgical reconstructions for some advanced maniraptorans. The third section of my thesis is a test of the arboreal origin of birds theory and an examination of the paleoecological setting for the origin of the avian flight stroke. This work presents the traditional "tree's down" versus "ground up" debate on the origin of flight in a testable framework. This work demonstrates that all non-avian theropods and Archaeopteryx group closer to terrestrial cursors than any climbing lineage. It also highlights the differences between post-Archaeopteryx basal birds, which are generally accepted to have had the ability to actively fly, and non-avian theropods in regards to arboreal adaptations. Basal birds cluster closer to modern perching birds whereas all non-avian theropods cluster with strictly terrestrial avians, such as ratites. This work strongly suggests that theropods were not arboreal until after the origin of both birds and flight, and places the origin of the avian flight stroke in a terrestrial context. The final chapter examines the effects of allometry on the theropod appendicular skeleton. Through the use of snout to vent length as a size proxy, a common approach in extant vertebrates, both the absolute and relative scaling of limb elements are studied. Using nodal reconstructions on trees encompassing 6 distinct phylogenetic hypotheses, the purported trend of maniraptoran theropod's elongating their forelimb beyond those expected by commensurate size reduction are tested. The results suggest that non-paravian theropods have no signal of forelimb enlargement beyond that expected through allometry. Furthermore this study suggests that avians have shorter than expected hindlimb lengths, which conflates the signal of forelimb enlargement seen in this clade. / L'origine des oiseaux est l'un des événements majeurs dans l'histoire évolutive des vertébrés. La transition des dinosaures theropod en oiseaux comprends le vol d'origine alimenté, une suite d'adaptations musculo-squelettiques pour le vol motorisé, et le rayonnement au début d'un des groupes les plus taxonomiquement et écologiquement diversifié de vertébrés aujourd'hui. Ici, on examine quatre aspects distincts, mais interdépendants de la transition des theropodes non-aviaire en théropodes aviaire, et on commente sur la façon dont mes conclusions à façonner notre point de vue de l'origine des oiseaux et vol propulsé chez les vertébrés et le tempo et le mode d'une transition macroévolutifs. Le premier chapitre de ma thèse est un examen détaillé des changement de la ceinture pectorale de membres antérieurs dans les theropod y compris les membres transitoires non-aviaire - aviaire. Ce travail se concentre sur le placement et l'ampleur du changement de caractère le long du squelette phylogénétique à partir des theropods. Trois nœuds à plusieurs reprises montré des niveaux significativement accru de changements évolutifs: Tetanurae, Paraves et Ornithothoraces. Notamment Aves lui-même n'a pas supérieure à la moyenne des changements évolutifs. Ce signal ponctué et le manque d'évolution du squelette du membre antérieur au Aves soutient l'hypothèse que la composition de base de l'aile aviaire a été mis en place avant l'origine des oiseaux, et que d'autres facteurs ont un rôle important dans la transition de la non-volant au volant de locomotion.Le chapitre suivant est une re-description et ré-analyse d'une petite maniraptoran plumes pour le Jehol Biota Yixianosaurus longimanus. L'analyse phylogénétique suggère que Yixianosaurus part une position basale dans le groupe théropodes Maniraptora. Cette re-description a été incorporé dans une étude plus vaste de la sélection proposée niches écologiques des théropodes Jehol basé sur les mesures linéaires et la morphologie des os du squelette du membre antérieur. Ce travail ajoute à notre compréhension de l'évolution de la Maniraptora en affinant encore les caractères évolutifs et les tendances à sa base et suggère que plus précise des caractères fonctionnels et des reconstructions paleoecolgical pour certains maniraptorans avancés. La troisième section est un test de l'origine arboricole de la théorie des oiseaux et un examen de la mise en paléoécologie de l'origine de la course de vol aviaire. Ce travail présente le debat traditionnel «arbre bas» versus «zéro» sur l'origine de la fuite dans un cadre testables. Ce travail démontre que tous les théropodes non aviaires et de Archaeopteryx du groupe proche de curseurs terrestre que toute la lignée d'escalade. Il souligne également les différences entre le post-Archaeopteryx oiseaux basale, qui sont généralement acceptées d'avoir eu la possibilité de voler activement, et non aviaires théropodes en ce qui concerne les adaptations arboricoles. Les oiseaux basales pôle rapprochent les oiseaux modernes perchés alors que tous les théropodes non aviaires strictement terrestre, tels que les ratites. Ce travail suggère fortement que les théropodes ne sont pas arboricoles qu'après l'origine de deux oiseaux et le vol, et place l'origine de la course de vol aviaire dans un contexte terrestre. Le dernier chapitre examine les effets de l'allométrie du squelette appendiculaire théropodes. Grâce à l'utilisation de longueur museau-cloaque comme un proxy taille, une approche commune chez les vertébrés existantes, à la fois l'échelle absolue et relative des éléments du membre sont étudiées. Les résultats suggèrent que non paravian théropodes ont aucun signal de l'élargissement au-delà des membres antérieurs prévu par allométrie. En outre, cette étude suggère que aviaires sont plus courts que prévu longueurs membres postérieurs, qui assimile le signal de l'élargissement des membres antérieurs vus dans ce clade.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.107700 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Dececchi, Thomas |
| Contributors | Hans Carl Larsson (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Biology) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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