Бег по наклонной поверхности с помощью крыльев
Бег по наклонной плоскости с помощью крыльев (сокращенно «WAIR») — это беговое поведение, наблюдаемое у современных птиц , а также модель, предложенная для объяснения эволюции птичьего полета . WAIR позволяет птицам взбираться по крутым или вертикальным склонам, взмахивая крыльями, преодолевая большие уклоны, чем это возможно при беге в одиночку. Гипотеза происхождения полета WAIR предполагает, что зарождающиеся крылья -теропод динозавров использовались для перемещения животного вверх по склонам, таким как скалы или деревья, аналогично тому, как это делают современные птицы, и что полет с приводом в конечном итоге развился из этого. использование. [ 1 ] В ходе предложения было высказано предположение, что WAIR вполне вероятно мог использоваться пернатыми тероподами, такими как Caudipteryx, для развития воздушного полета. [ 2 ]
WAIR у живых птиц
[ редактировать ]
Бег по наклонной поверхности с помощью крыльев широко изучался у птенцов чукаровой куропатки ( Alectoris chukar ), [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] и наблюдался у молодых и взрослых особей других видов Galliformes , а также у сизого голубя ( Columba livia ). [ 5 ] У птенцов чукара WAIR был экспериментально продемонстрирован путем сравнения максимальных наклонов, на которые поднимались нормальные цыплята, с теми, у которых перья крыльев были подстрижены или полностью выщипаны. Как на гладких, так и на неровных поверхностях нормальные цыплята могли взбираться по гораздо более крутым склонам, чем две другие группы, достигая максимальных углов 105° от горизонтали. Птенцы бегали в одиночку по склонам до 45°, затем использовали взмахи крыльями при больших уклонах, и максимальный успешно преодолеваемый уклон увеличивался с возрастом. [ 2 ] Когда вылупляются детеныши чукаров, у них еще не развиты маховые перья. По мере развития малышей требуется примерно одна неделя, чтобы появились перья, и около трех недель, чтобы они научились летать. По мере того, как детеныши чукаров растут и перед первым полетом, они используют WAIR как переход к полету взрослых особей. [ 4 ] WAIR также изучался на австралийской индейке ( Alectura lathami ), хотя максимальный уклон уменьшался с возрастом, так что только что вылупившиеся детеныши могли преодолевать большие уклоны (до 110°), чем взрослые особи (до 70°). [ 6 ] У сизых голубей взрослые особи используют WAIR под углами более 65 °. [ 5 ]
Объяснение использования WAIR в обычном полете
[ редактировать ]Эти курообразные могут использовать WAIR вместо обычного полета, чтобы добраться до ветвей деревьев, потому что WAIR использует меньше энергии, чем обычный полет. В процессе WAIR используется меньше мышц, чем при обычном полете, особенно грудные и плечевые мышцы, которые способствуют взмахам крыльев. [ 5 ] Это дает дополнительное объяснение тому, почему птицы продолжают использовать WAIR: это происходит быстрее, чем при обычном взлете, а для бега требуется меньше энергии, чем для полета. Поэтому; задние конечности в сочетании с крыльями могут производить быстрые приливы энергии, которые позволяют птице поймать добычу. [ 7 ] Эта стратегия также позволяет накапливать энергию для использования в ситуации «бей или беги», например, чтобы не быть съеденным или пойманным. [ 5 ] [ 6 ] WAIR воздействует на птицу меньшими аэродинамическими и физическими нагрузками, чем обычный птичий полет, что является преимуществом, которое может улучшить физическую форму. [ 6 ] WAIR можно было использовать в целях баланса. [ 3 ] Многие теории предполагают, что проявление WAIR у птиц происходит с целью побега хищников, поскольку они могут взбираться по чрезвычайно крутым склонам и преодолевать вертикальные склоны (например, ствол дерева), чтобы спастись от наземного хищника. [ 3 ] [ 5 ] Другой причиной проявления WAIR может быть рассредоточение или поиск еды или ресурсов, но эта идея в основном предлагается как стратегия выживания. [ 7 ] Будь то уклонение от хищников, поимка добычи, повышение репродуктивного успеха или просто вариант, предназначенный для расселения, полет среди птиц превратился в весьма успешную черту.
Происхождение гипотезы полета
[ редактировать ]Гипотеза WAIR о происхождении полета представляет собой версию « курсивной модели » эволюции птичьего полета, в которой крылья птиц возникли в результате модификаций передних конечностей, которые обеспечивали прижимную силу, позволяющую прото-птицам взбираться по чрезвычайно крутым склонам, таким как стволы деревьев. Гипотеза была вызвана наблюдением за живыми молодыми птенцами чукара с помощью WAIR и предполагает, что крылья динозавров развили свои аэродинамические функции в результате необходимости быстро бегать по очень крутым склонам, таким как стволы деревьев, возможно, чтобы спастись от хищников. [ 2 ] Первоначально считалось, что в этом случае птицам нужна прижимная сила , чтобы обеспечить лучшее сцепление ног с дорогой. [ 2 ] [ 3 ] Однако исследование показало, что подъемная сила, создаваемая крыльями, является основным фактором успешного ускорения, указывая на то, что возникновение способности к полету было ограничено нервно-мышечным контролем или силой, а не формой самого крыла, и что частично развитые крылья еще не способны к полет действительно может обеспечить полезную подъемную силу во время WAIR. [ 4 ] Кроме того, когда были исследованы как мощность, так и работа, необходимая для WAIR, было обнаружено, что потребность грудных мышц в полете увеличивается с увеличением угла. Таким образом, WAIR — это гипотеза, обеспечивающая модель эволюционного перехода от наземного к воздушному передвижению, поскольку скелет птиц адаптировался к требованиям, позволяющим преодолевать все более и более крутые уклоны в полете. [ 5 ] Это могло позволить более мелким, потенциально молодым манирапторам взбираться по краям деревьев, спасаясь от хищников, которые были слишком велики, чтобы залезть на них. WAIR, возможно, присутствовал у овирапторозавров и теризинозавроидов , но поскольку взрослые особи, особенно теризинозавроиды, вероятно, ломали деревья, пытаясь залезть, их детеныши или птенцы легко справились бы с этим. Из-за этого способа избежать нападения хищников ранние манирапторы, возможно, развили длинные руки, настоящие перья и сросшиеся поперечные рычаги . [ 8 ]
Ответ
[ редактировать ]Одну возможную проблему с гипотезой происхождения полета WAIR заметил Филип Сентер. Он утверждал, что ранним птицам, включая археоптерикса , не хватало плечевого механизма , с помощью которого крылья современных птиц производят быстрые и мощные взмахи вверх. Поскольку прижимная сила, от которой зависит WAIR, создается движением вверх, Сентер утверждал, что ранние пташки были неспособны к WAIR или машущему полету. [ 9 ]
Были предложены доказательства против гипотезы WAIR, утверждающие, что она слишком упрощена и не учитывает дополнительную информацию. Были предложены дополнительные механизмы, такие как лазающие когти, которые давали бы птицам преимущество, но отсутствуют в записях окаменелостей или современных птицах. [ 10 ] Другие аргументы против WAIR включают отсутствие ископаемых доказательств и отсутствие дополнительных промежуточных или переходных стадий, доступных для изучения, которые могли бы предоставить дополнительные доказательства в пользу WAIR. [ 3 ] [ 7 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Бикудо, Дж. Эдуардо (26 мая 2010 г.). Экологическая и экологическая физиология птиц . Издательство Оксфордского университета. п. 15. ISBN 978-0199228454 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Циферблат, КП (2003). «Бег по наклонной поверхности с помощью крыльев и эволюция полета» (PDF) . Наука . 299 (5605): 402–404. Бибкод : 2003Sci...299..402D . дои : 10.1126/science.1078237 . ПМИД 12532020 . S2CID 40712093 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Bundle, MW & Dial, КП (2003). «Механика движения по уклону с помощью крыльев (WAIR)» (PDF) . Журнал экспериментальной биологии . 206 (Часть 24): 4553–4564. дои : 10.1242/jeb.00673 . ПМИД 14610039 . S2CID 6323207 .
- ^ Перейти обратно: а б с Тобальске, BW и Dial, КП (2007). «Аэродинамика бега птиц по наклонной плоскости с помощью крыльев». Журнал экспериментальной биологии . 210 (Часть 10): 1742–1751. дои : 10.1242/jeb.001701 . ПМИД 17488937 . S2CID 18502446 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Джексон, Б.Е., Тобальске, Б.В. и Дайал, КП (2011). «Широкий диапазон сократительного поведения грудной мышцы птиц: функциональные и эволюционные последствия» (автоматическая загрузка PDF) . Журнал экспериментальной биологии . 214 (Часть 14): 2354–2361. дои : 10.1242/jeb.052829 . ПМИД 21697427 . S2CID 7496862 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Перейти обратно: а б с Циферблат, КП; Джексон, Бельгия (2010). «Когда детеныши превосходят взрослых: развитие локомоторики австралийских индюков ( Alectura lathami , Galliformes)» . Труды Королевского общества B: Биологические науки . 278 (1712): 1610–1616. дои : 10.1098/рспб.2010.1984 . ПМК 3081770 . ПМИД 21047855 .
- ^ Перейти обратно: а б с Циферблат, КП; Рэндалл, Р.Дж.; Циферблат, ТР (2006). «Какая польза от половины крыла в экологии и эволюции птиц?» . Бионаука . 56 (5): 437–445. doi : 10.1641/0006-3568(2006)056[0437:WUIHAW]2.0.CO;2 .
- ^ Хольц, Т. Р. младший (2007). «Овирапторозавры и теризинозавроиды (динозавры-похитители яиц и ленивцы)» . В Хольце, Томас Р. младший (ред.). Динозавры: самая полная и современная энциклопедия для любителей динозавров всех возрастов . Случайные домашние книги для юных читателей. п. 149 . ISBN 978-0-375-92419-4 .
- ^ Сентер, П. (2006). «Ориентация лопатки у теропод и базальных птиц и происхождение машущего полета» (автоматическая загрузка PDF) . Acta Palaeontologica Polonica . 51 (2): 305–313.
- ^ Наддс, Роберт Л.; Дайк, Гарет Дж. (2009). «Положение передних конечностей у динозавров и эволюция птичьего взмаха крыльев» . Эволюция . 63 (4): 994–1002. дои : 10.1111/j.1558-5646.2009.00613.x . ПМИД 19154383 . S2CID 29012467 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Видео: Разработка бега по уклону с помощью крыльев в Чукарсе из летной лаборатории Университета Монтаны.
- Видео: Филогения бега по уклону с помощью крыльев из Летной лаборатории Университета Монтаны.