«Переход от наземных динозавров к летающим птицам является одним из основных эволюционных переходов в истории позвоночных, потому что полет — наиболее физически сложная форма передвижения», — сказала ведущий автор Эшли Хирс, научный сотрудник Американского музея естествознания. Отдел естествознания палеонтологии. «Тот вид полета, который мы обычно представляем для живых птиц — например, то, что вы можете увидеть у голубя или малиновки — со временем потребовал огромного эволюционного пересмотра основного строения тела животного. И хотя ученые изучали полет на протяжении более века, на самом деле мы не знаем удивительного количества того, как летают птицы ».Взрослые птицы обладают множеством анатомических особенностей, которые, по-видимому, помогают им летать.
Однако у молодых птиц, как и у первых крылатых динозавров, отсутствуют многие признаки развитого полета. Вместо больших крыльев у них маленькие «протокрылья», и вместо крепких, связанных скелетов передних конечностей их конечности более изящны, а суставы менее скованы.
Часто считается, что эти черты не позволяют вымершим тероподам — ??группе динозавров, наиболее тесно связанных с современными птицами — летать на приводе, но молодые птицы с подобной рудиментарной анатомией взмахивают крыльями, взбираясь по склонам и даже ненадолго летая, бросая вызов давним идеям. о происхождении полета.Для дальнейшего изучения этой работы Хирс и его коллеги использовали метод, называемый рентгеновской реконструкцией движущейся морфологии (XROMM), который, по сути, создает трехмерный рентгеновский фильм, для визуализации движения скелета у развивающихся птиц.«В течение долгого времени исследователи не могли сказать, как птицы двигали своим скелетом, потому что, конечно же, они покрыты перьями и мышцами», — сказал Хирс. «Этот рентгеновский метод позволяет нам увидеть, что происходит внутри животных, когда они ведут себя по-разному».В Университете Брауна исследователи использовали XROMM, чтобы посмотреть на чукарских куропаток (Alectoris chukar) разного возраста, когда они взмахивали крыльями, помогая подниматься по крутым склонам — поведение, которое ученые называют бегом по наклонной поверхности с помощью крыльев (WAIR).
Они обнаружили, что при беге лоскутом с одинаковым уровнем усилия молодые и взрослые птицы демонстрируют схожие паттерны совместных движений. Несмотря на неразвитую анатомию, молодые птицы могут производить все элементы взмаха птичьего полета и изменять свой взмах крыльев в зависимости от поведения, как и взрослые.Как это возможно?
Исследование предполагает, что взаимодействие между ногами и крыльями у молодых птиц является ключевым в раннем периоде жизни: сила, создаваемая взмахами, толкает птиц вперед и вверх, улучшая сцепление при подъеме.«Когда крылья и ноги рассматриваются изолированно, трудно представить, как животные, лишенные приспособлений к полету, могут создавать полезные аэродинамические силы», — сказал Хирс. «Однако поведение взмахов, предполагающее совместное использование крыльев и ног, такое как WAIR, требует меньшей мышечной силы и меньшей аэродинамической силы, чем горизонтальный полет. Таким образом, переходное поведение позволяет подросткам, не способным к полету, непрерывно переходить к способным к полету взрослым, дополняя их недоразвитые крылья и летательные мышцы ног, пока летательный аппарат не сможет полностью выдержать вес тела ».
Это взаимодействие крыльев и ног является мостом между движениями, основанными на ногах и крыльях. И исследование показывает, что вымершие динозавры-теропод, возможно, сделали то же самое со своими «мини-крыльями» до того, как эволюционировали.
«Птенцы анатомически очень похожи на некоторые из окаменелостей динозавров, которые мы видим», — сказал Хирс. «И поэтому, изучая птенцов и глядя на то, как они на самом деле используют анатомию динозавров, мы можем лучше понять, как эти давно вымершие животные могли использовать свои крылья».