Ученые создали новый индекс функциональной морфологии для понимания того, как предки современных птиц использовали крылья
Ученые из Университета Нагои (Япония) разработали индекс для оценки того, как птица использует крылья для полета или другого способа передвижения. Он основан на измерении прочности коракоидной кости и массы тела животного. Индекс должен улучшить наше понимание того, как вымершие животные использовали крылья, и различных паттернов передвижения с помощью крыльев, возникших в ходе эволюции птиц. Результаты опубликованы в Journal of Anatomy.
Наличие крыла само по себе не говорит о способности животного летать. Например, пингвины эволюционировали крылья для движения в воде, а оперенные динозавры могли использовать крылья для других целей, таких как терморегуляция и внутривидовые демонстрации. Поэтому для понимания эволюции полета индекс должен учитывать как наличие крыльев, так и способность к мощным взмахам.
Команда сосредоточилась на том, как изменения в скелетной морфологии могут приводить к изменениям в локомоции и, как следствие, к крупным экологическим переходам — например, от наземного к воздушному образу жизни.
Для создания индекса исследователи использовали птичью коракоидную кость. Она действует как распорка, предотвращая деформацию грудного скелета при сокращении мощных летательных мышц, соединяющих крылья с грудиной.
Докторант Такуми Акеда и доцент Син-ити Фудзивара измерили размер поперечного сечения коракоидной кости относительно массы тела у 220 образцов птиц (209 видов), включая вымерших (додо, бескрылая гагарка).
Птиц разделили на четыре группы по использованию крыльев:
- Машущий полет (например, голуби).
- Крыльевой подводный полет (например, пингвины).
- Нелетающие, без способности к маханию (например, страусы).
- Парящие, использующие термики и динамическое парение (например, альбатросы и грифы).
На основе прочности коракоидной кости и способности к маханию был создан новый индекс для анализа паттернов полета.
Результаты:
- Прочность коракоида относительно массы тела может отражать усилие, создаваемое летательными мышцами, которое противодействует подъемной силе на крыльях. Это помогает оценить, как птица использует propulsion (движительную силу).
- У парящих птиц прочность коракоида была повышена, вероятно, для противодействия большим изгибающим силам от сокращения машущих мышц.
- У немашущих птиц прочность коракоида была ниже.
Эти данные показывают, что прочность коракоида относительно массы тела отражает подъемную силу на крыльях и является полезным инструментом для реконструкции типа движительной силы, используемой животным.
Новый индекс позволит оценить стили полета и способность к маханию не только вымерших птиц, но и других летающих животных, включая птерозавров (птеранодона и кетцалькоатля). Он также может помочь оценить происхождение полета у крылатых теропод — предков птиц.
«Использование прочности коракоида — мощная теоретическая основа для реконструкции истоков способности к маханию до полета и самого машущего полета», — сказал Фудзивара. — «Мы считаем, что коракоидные кости птеранодона и кетцалькоатля также функционировали как распорки. Следовательно, наш индекс потенциально может реконструировать их летные способности и помочь ответить на спорные вопросы, например, мог ли кетцалькоатль махать крыльями для полета».