Fossiliserade ben av två nya arter av små, flyglösa utdöda fåglar har upptäckts av australiska forskare i 19 till 16 miljoner år gamla sediment av en gammal sjö på Nya Zeelands sydön.

De två små arterna - en knappt större än en sparv - var medlemmar av rälsfamiljen, en grupp fåglar som idag är vanliga i våtmarker som inkluderar sumpfenar, ljunghöns, sothöns och knarkor. Deras kvarlevor grävdes fram nära staden St Bathans i centrala Otago.

Många järnvägarter kan flyga bra och har spridit sig till avlägsna oceaniska öar. Dock, flyglöshet har utvecklats fler gånger i denna grupp av fåglar än i någon annan, speciellt på rovdjursfria öar. Världens största räls utvecklades i Nya Zeeland, särskilt de flyglösa takahe och weka.

Studien, ledd av forskare från Flinders University med kollegor från UNSW, Canterbury Museum och Museum of New Zealand, publiceras i Journal of Systematic Palaeontology .

Teammedlem UNSW professor Mike Archer, säger:"Denna nya upptäckt understryker det faktum att Nya Zeeland länge har varit en av världens mest extraordinära motorer som driver fågelutvecklingen.

"Att kartlägga hur linjer som dessa räls har förändrats genom tiden på en ö som har varit geografiskt isolerad i mer än 80 miljoner år kommer att testa grundläggande antaganden om fågelutveckling i allmänhet, " säger professor Archer vid PANGEA Research Center vid School of Biological, geo- och miljövetenskap.

För nitton till 16 miljoner år sedan, en 5600 kvadratkilometer stor megalak dominerade landskapet på Nya Zeelands sydön. Det var omgivet av en subtropisk regnskog och växter som är typiska för Australien och sedan länge förlorade från Nya Zeeland, som eukalypter, casuarinas, palmer och cykader, var vanliga där.

"Flyglöshet hos fåglar är ofta förknippad med en ökning i storlek, säger Ellen Mather, studie huvudförfattare och Ph.D. student vid Flinders University. "Weka, som är i samma familj som våra fossila fåglar och lever i Nya Zeeland idag, är ungefär lika stor som en kyckling. The Banded Rail, deras närmaste flygande släkting, är ungefär hälften så stor."

Den vanligaste av de nya fossila rälsen har fått namnet Priscaweka parvales, betyder forntida weka med små vingar. Den var bara en tjugondel av vikten av en weka och liknade i storlek den nyligen utdöda Chatham-skenan Cabalus modestus.

Små flyglösa fåglar existerar bara i frånvaro av landlevande däggdjursrovdjur, och Nya Zeeland har länge erkänts som det ikoniska exemplet på ett land med en fågelfauna som utvecklats i frånvaro av sådana rovdjur.

När människor upptäckte Nya Zeeland, huvudöarna hade många flyglösa fåglar inklusive jättar inom de nio arterna av moa, flera kiwi, två stora gäss, två adzebills, även några små gärdsmyg, och minst fem flyglösa skenor.

Lagmedlem, Dr Paul Scofield, en seniorkurator vid Natural History at Canterbury Museum, säger:"De nya St Bathans rälsen förenar sig med en mängd andra fossila fåglar som återvunnits från dessa fyndigheter som visar att Nya Zeeland länge har varit ett fåglarnas land. Upptäckten av dessa två minimala flyglösa skenor väcker frågan om 'Var kom de ifrån ?'"

Forskarna föreslår att de hade förfäder i Australien som flög över det 1500 km långa havet till Nya Zeeland under tidigare årtusenden. Dock, de nya arterna liknar inte någon räls som är känd på annat håll, så deras exakta ursprung eller närmaste släktingar förblir ett mysterium.

Annat än inslag av stora flyglösa moa-förfäder, dessa räls är de första flyglösa fåglarna som har beskrivits från denna fauna. Detta är oväntat eftersom St Bathans fauna innehåller små landlevande däggdjur, som normalt utesluter utveckling av små flyglösa arter. De små flyglösa skenorna tyder därför starkt på att de mystiska däggdjuren inte var småfåglars rovdjur. Flyglösa fåglar har varit en del av den Nya Zeelands fågelfauna i miljontals år, mycket längre än tidigare trott. De är förmodligen de äldsta flyglösa rälsen som är kända globalt.

"Den pågående forskningen om de fossila fåglarna i Nya Zeeland bygger på det som började för över 150 år sedan. Den fortsätter att slänga upp avslöjanden om tidpunkten och ursprunget för stora grupper av fåglar som kännetecknar moderna fågeldjur", säger docent Trevor Worthy vid Flinders University.