Бег с помощью крыльев по наклонной поверхности (сокращенно «WAIR») - это беговое поведение, наблюдаемое у живых птиц, а также модель, предложенная для объяснения эволюции полета птиц . WAIR позволяет птицам взбираться по крутым или вертикальным склонам, взмахивая крыльями, преодолевая большие уклоны, чем это возможно при беге в одиночку. Гипотеза WAIR о происхождении полета предполагает, что зарождающиеся крылья тероподных динозавров использовались для продвижения животных по склонам, таким как скалы или деревья, аналогично тому, как это делают современные птицы, и что полет с двигателем в конечном итоге развился из этого Применение. [1]Во время своего предложения было высказано предположение, что WAIR, возможно, использовался пернатыми тероподами, такими как Caudipteryx, для развития воздушного полета. [2]
WAIR у живых птиц
Наклонный бег с помощью крыльев широко изучался у птенцов чукарской куропатки ( Alectoris chukar ), [2] [3] [4] и наблюдался у молодых и взрослых особей других видов Galliformes, а также у сизого голубя ( Columba Ливия ). [5] У цыплят чукаров WAIR была экспериментально продемонстрирована путем сравнения максимальных наклонов, поднимаемых нормальными цыплятами, с цыплятами с подрезанными или полностью выщипанными перьями. Как на гладких, так и на шероховатых поверхностях нормальные цыплята могли подниматься по гораздо более крутым склонам, чем две другие группы, достигая максимальных углов 105 ° от горизонтали. Цыплята использовали один бег на уклонах до 45 °, затем использовали взмахи крыльями на больших уклонах, и максимальный уклон, который удалось успешно преодолеть, увеличивался с возрастом. [2] Когда вылупляются детеныши чукар, у них еще не развились маховые перья. По мере развития малышей требуется примерно одна неделя, чтобы появились перья, и примерно три недели, чтобы они научились летать. По мере того, как детеныши чукаров растут и перед первым полетом, они используют WAIR как переход к полету взрослых. [4] WAIR также изучалась у австралийской кустарной индейки ( Alectura lathami ), хотя максимальный уклон уменьшался с возрастом, так что вылупившиеся птенцы могли преодолевать большие уклоны (до 110 °), чем взрослые особи (до 70 °). [6] У горных голубей взрослые используют WAIR под углами более 65 °. [5]
Объяснение использования WAIR по сравнению с обычным полетом
Эти галлиформные могут использовать WAIR вместо обычного полета для достижения ветвей деревьев, потому что WAIR использует меньше энергии, чем обычный полет. В процессе WAIR задействуется меньше мышц, чем при обычном полете, особенно грудные и плечевые мышцы, которые участвуют в взмахах крыльев. [5] Это дает дополнительное объяснение того, почему птицы продолжают использовать WAIR: это быстрее, чем при обычном взлете, и для бега требуется меньше энергии, чем для полета. Следовательно; задние конечности вместе с крыльями могут производить быстрые всплески энергии, которые могут позволить птице поймать добычу. [7] Эта стратегия также позволяет накапливать энергию для использования в ситуации борьбы или бегства, например, чтобы избежать того, чтобы вас съели или поймали. [5] [6] WAIR накладывает на птицу меньше аэродинамических и физических сил, чем нормальный полет птицы, что является преимуществом, которое может улучшить физическую форму. [6] WAIR можно было использовать для баланса. [3] Многие теории предполагают, что WAIR проявляется у птиц с целью бегства хищников, поскольку они могут взбираться по чрезвычайно крутым склонам и преодолевать вертикальные склоны (например, ствол дерева), чтобы убежать от наземного хищника. . [3] [5] Другой причиной проявления WAIR может быть рассредоточение или поиск пищи или ресурсов, но эта идея в основном предлагается как стратегия выживания. [7] Будь то уклонение от хищников, поимка добычи, повышение репродуктивного успеха или просто изменение, навязанное для расселения, бегство среди птичьих существ превратилось в очень успешную черту.
Происхождение гипотезы полета
Гипотеза WAIR о происхождении полета является версией « бегущей модели » эволюции полета птиц, в которой крылья птиц произошли от модификаций передних конечностей, которые обеспечивали прижимную силу, позволяя протоптицам 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 сценарии птицам нужна прижимная сила, чтобы дать ногам больше сцепления. [2] [3] Однако исследование показало, что подъемная сила, создаваемая крыльями, является основным фактором успешного ускорения, что указывает на то, что начало летной способности ограничивалось нервно-мышечным контролем или мощностью, а не формой самого крыла, и это частично развитые крылья, еще не способные к полету, действительно могли обеспечить полезную подъемную силу во время WAIR. [4] Кроме того, когда были исследованы как мощность, так и работа, необходимые для WAIR, было выявлено, что потребность в грудных мышцах в полете увеличивается с изменяемым углом. Таким образом, WAIR представляет собой гипотезу, обеспечивающую модель эволюционного перехода от наземного передвижения к воздушному, поскольку скелет птиц адаптирован для удовлетворения требований к преодолению все более и более крутых склонов в полете. [5] Это могло позволить более мелким, потенциально молодым манирапторам взбираться по бокам деревьев, чтобы избежать хищников, которые были слишком большими, чтобы взобраться на них. WAIR, возможно, присутствовал у овирапторозавров и теризинозавроидов , но поскольку взрослые особи, особенно теризинозавроиды, вероятно, ломали бы деревья, пытаясь залезть, их птенцы или птенцы легко справились бы с этим. Из-за этого способа избежать хищничества ранние манирапторы могли развить свои длинные руки, настоящие перья и сросшиеся поперечные рычаги . [8]
Ответ
Одна возможная проблема с гипотезой происхождения полета WAIR была замечена Филипом Сентером. Он утверждал, что у ранних птиц, в том числе у археоптерикса , отсутствовал плечевой механизм, с помощью которого крылья современных птиц производили быстрые и мощные взмахи вверх. Поскольку прижимная сила, от которой зависит WAIR, создается восходящими ударами, Сентер утверждал, что ранние пташки были неспособны к WAIR или взмаху крыльев. [9]
Были предложены доказательства против гипотезы WAIR, утверждающей, что она слишком упрощена и не учитывает дополнительную информацию. Были предложены дополнительные механизмы, такие как лазающие когти, которые могли бы дать птицам преимущество, но отсутствуют в летописях окаменелостей или существующих птицах. [10] Другие аргументы против WAIR включают отсутствие свидетельств окаменелостей и никаких дополнительных промежуточных или переходных стадий, доступных для изучения, которые предоставили бы дополнительные доказательства для WAIR. [3] [7]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Bicudo, J. Эдуардо (26 мая 2010). Экологическая и экологическая физиология птиц . Издательство Оксфордского университета. п. 15. ISBN 978-0199228454.
- ^ а б в г д Циферблат, КП (2003). «Бег на наклонной поверхности с крыльями и эволюция полета» (PDF) . Наука . 299 (5605): 402–404. Bibcode : 2003Sci ... 299..402D . DOI : 10.1126 / science.1078237 . PMID 12532020 . S2CID 40712093 .
- ^ а б в г д Связка, MW & Dial, КП (2003). «Механика бега по наклонной плоскости с крыльями (WAIR)» (PDF) . Журнал экспериментальной биологии . 206 (Pt 24): 4553–4564. DOI : 10,1242 / jeb.00673 . PMID 14610039 . S2CID 6323207 .
- ^ а б в Тобальске, BW & Dial, КП (2007). «Аэродинамика крылового бега по наклонной плоскости у птиц» . Журнал экспериментальной биологии . 210 (Pt 10): 1742–1751. DOI : 10,1242 / jeb.001701 . PMID 17488937 .
- ^ а б в г д е Джексон, Б.Е., Тобальске, Б.В. и Дайал, КП (2011). «Широкий спектр сократительного поведения грудной мышцы птиц: функциональные и эволюционные последствия» (автоматическая загрузка PDF) . Журнал экспериментальной биологии . 214 (Pt 14): 2354–2361. DOI : 10,1242 / jeb.052829 . PMID 21697427 . S2CID 7496862 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ а б в Циферблат, КП; Джексон, BE (2010). «Когда птенцы опережают взрослых: развитие опорно-двигательного аппарата у австралийских кустарниковых индеек ( Alectura lathami , Galliformes)» . Труды Королевского общества B: биологические науки . 278 (1712): 1610–1616. DOI : 10.1098 / rspb.2010.1984 . PMC 3081770 . PMID 21047855 .
- ^ а б в Циферблат, КП; Randall, RJ; Циферблат, TR (2006). "Какая польза от половины крыла в экологии и эволюции птиц?" . Биология . 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 Holtz, 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 взмахов крыльев» (автоматическая загрузка PDF) . Acta Palaeontologica Polonica . 51 (2): 305–313.
- ^ Nudds, Роберт Л .; Дайк, Гарет Дж. (2009). «Положение передних конечностей у динозавров и эволюция взмахов птичьим взмахом» . Эволюция . 63 (4): 994–1002. DOI : 10.1111 / j.1558-5646.2009.00613.x . PMID 19154383 . S2CID 29012467 .
Внешние ссылки
- Видео: Разработка бега по наклонной плоскости с крыльями в Чукарсе от Летной лаборатории Университета Монтаны.
- Видео: Филогения наклонного бега с использованием крыльев от Летной лаборатории Университета Монтаны