Сотрудничество ноги-крыла у птенцов, динозавры – ключевой переход в происхождении полета: анализ рентгена находит, что молодые птицы могут колебаться как взрослые несмотря на элементарную анатомию полета

«Переход от живущих на земле динозавров способным к полету птицам – один из основных эволюционных переходов в истории позвоночных, потому что полет – наиболее физически требовательная форма передвижения», сказала ведущий автор Эшли Хирс, постдокторский исследователь в Подразделении Американским музеем естественной истории Палеонтологии. «Вид полета, о котором мы обычно думаем у живущих птиц – например, что Вы могли бы видеть у голубя или малиновки – включал огромную эволюционную перестройку основного чертежа корпуса животного со временем. И хотя ученые изучали полет в течение больше века, есть на самом деле удивительная сумма, которую мы не знаем о том, как птицы летят».У взрослых птиц есть много анатомических особенностей, которые, по-видимому, помогают удовлетворить требованиям полета.

Однако юные птицы, как первые крылатые динозавры, испытывают недостаток во многих признаках передового полета. Вместо больших крыльев у них есть маленькие «protowings», и вместо прочных, взаимосвязанных скелетов передней конечности, их конечности более изящны и их менее ограниченные суставы. Эти черты, как часто думают, устраняют вымерших тероподов – группу динозавров, самых тесно связанных с современными птицами – от приведенного в действие полета, но молодые птицы с подобной элементарной анатомией машут крыльями, поскольку они увеличивают наклоны и даже кратко летят, бросая вызов давним идеям о происхождении полета.Чтобы далее исследовать эту работу, Heers и коллеги использовали технику, названную реконструкцией рентгена движущейся морфологии (XROMM) – который по существу создает 3D фильм рентгена – чтобы визуализировать скелетное движение у развивающихся птиц.

«В течение долгого времени исследователи не смогли сказать, как птицы двигали скелетами, потому что, конечно, они покрыты перьями и мышцами», сказал Хирс. «Этот метод рентгена позволяет нам смотреть на то, что происходит в животных, поскольку они выполняют различные поведения».В Университете Брауна исследователи использовали XROMM, чтобы посмотреть на куропаток Chukar (Alectoris chukar) во множестве возрастов, когда они махали крыльями, чтобы помочь подняться на крутые наклоны – поведение, ученые называют помогшееся с крылом управление наклонной поверхности (WAIR). Они нашли это, когда управление откидной створки на подобных уровнях усилия, юные и взрослые птицы показывают подобные образцы совместного движения.

Несмотря на их неразработанную анатомию, молодые птицы могут произвести все элементы птичьего полета, поглаживают и изменяют их взмах крыльев для различных поведений, точно так же, как взрослые.Как это возможно?

Исследование предполагает, что сотрудничество между ногами и крыльями юной птицы – ключ в молодости: сила, произведенная колебанием, продвигает птиц, а также вверх, улучшая тягу, когда они поднимаются.«Когда крылья и ноги рассматриваются в изоляции, трудно вообразить, как животные, испытывающие недостаток в адаптации полета, могли произвести полезные аэродинамические силы», сказал Хирс. «Однако колебание поведениями, которые включают совместное использование крыльев и ног, как WAIR, требует меньшего количества силы мышц и меньшей аэродинамической силы, чем горизонтальный полет.

Переходные поведения поэтому позволяют неспособным к полету подросткам переходу к способным к полету взрослым непрерывным способом, добавляя их слаборазвитые крылья и мышцы полета с их ногами, пока аппарат полета не может полностью поддержать массу тела».Это сотрудничество крыла-ноги – мост между ногой – и основанными на крыле способами передвижения. И исследование указывает, что вымершие динозавры теропода, возможно, сделали то же самое с «мини-крыльями», прежде чем полет развился.

«Птенцы анатомически много походят на некоторые окаменелости динозавра, которые мы видим», сказал Хирс. «И так, изучая птенцов и смотря на то, как они на самом деле используют эту подобную динозавру анатомию, мы можем получить лучший смысл того, как эти длинно-вымершие животные, возможно, использовали крылья».


Блог Парамона