یک پر فسیلی، ساده‌ترین تصویر ما از پرواز را به هم می‌ریزد. موجودی را تصور کنید که از یک کلاغ امروزی بزرگ‌تر نبود و اسکلتش آمیزه‌ای از ویژگی‌های خزندگان و پرندگان به شمار می‌رفت. این جانور نمی‌توانست مانند پرندگان امروزی بال‌هایش را با قدرت به سمت بالا ببرد. استخوان سینه عمیق و تیغه‌داری هم نداشت تا ماهیچه‌های نیرومند پرواز روی آن تکیه کنند. با این حال، به شکلی شگفت‌انگیز، می‌توانست از زمین بلند شود.
آرکئوپتریکس دایناسوری پردار و شبیه پرنده بود که حدود ۱۵۰ میلیون سال پیش زندگی می‌کرد و ویژگی‌های دایناسورها و پرندگان امروزی را هم‌زمان در خود داشت.
اول پاها، سپس بال‌ها
پژوهشگران دانشگاه ساوت‌همپتون معتقدند راز برخاستن آرکئوپتریکس در یک ضربه انفجاری و ناگهانی بال‌ها نهفته نبود. مدل‌های آن‌ها نشان می‌دهد این جانور با فشارهای تکراری و قدرتمند پاهای عقبی، یعنی دو یا سه جهش دوپا، سرعت لازم برای پرواز پایدار را به دست می‌آورد. بال‌ها که به دلیل سازوکار شانه و نبود استخوان جناغ تیغه‌دار محدود بودند، تنها پس از این شتاب‌های اولیه، نیروی برآر و بال‌زدن مداوم را فراهم می‌کردند.
تصویری از آرکئوپتریکس.
این جانور در نقطه‌ای کلیدی از فرگشت قرار دارد، جایی که کالبدشناسی دایناسورها و سازگاری‌های پرندگان با یکدیگر همپوشانی پیدا می‌کنند. نیل گاستلینگ، دیرینه‌زیست‌شناس و عضو این گروه پژوهشی، توضیح می‌دهد که آرکئوپتریکس ویژگی‌هایی شبیه دایناسورها را حفظ کرده بود، از جمله دمی بلند و استخوانی، چنگال‌های جداگانه روی انگشتان و دندان‌هایی در آرواره دندان‌دار. همین ویژگی‌ها در کنار بال‌های پردار، آن را به پلی فرگشتی تبدیل می‌کند. اما معمای حرکت همچنان باقی بود: چگونه این جانور بدون ساختار عضلانی پرندگان پروازکننده امروزی، به سرعت لازم برای پرواز می‌رسید؟
آزمودن یک برخاستن ماقبل تاریخ
این مطالعه رویکردی کاربردی داشت. مشاهدات مربوط به پرندگان زنده، از جمله مرغ‌های دریایی، زاغی‌ها، کلاغ‌ها و سهره‌ها، با مدل‌سازی زیست‌مکانیکی و پژوهش‌های پیشین زنده‌یاد دکتر کالین پالمر ترکیب شد. گروه پژوهشی نیروهای اندازه‌گیری‌شده و خروجی عضلات در ناحیه لگن، زانو و مچ پا را با هندسه اسکلت آرکئوپتریکس تطبیق داد تا برآورد کند پاها چه میزان شتاب می‌توانستند ایجاد کنند.
تصویری از شیوه احتمالی برخاستن آرکئوپتریکس.
نتیجه، توالی‌ای شگفت‌انگیز و کارآمد بود. یک آرکئوپتریکس با اندازه متوسط و جرمی حدود ۴۰۰ گرم، می‌توانست پس از دو یا سه جهش پیاپی به سرعت برآوردی حدود هفت متر بر ثانیه برای پرواز پایدار برسد. راه دیگر این بود که دو جهش با یک ضربه رو به پایین بال‌ها از هم جدا شوند و همان نتیجه را ایجاد کنند. به زبان ساده: پرش‌های کوتاه، هرکدام با زمان‌بندی دقیق برای افزایش سرعت، و سپس پروازی پیوسته با نیروی بال‌ها.
مدل‌سازی نشان داد پاها بخش اصلی نیروی برخاستن را تأمین می‌کردند، در بسیاری از پرندگان تا ۹۰ درصد، در حالی که بال‌ها پس از رسیدن به سرعت رو به جلو و جریان هوای کافی روی پرها وارد عمل می‌شدند. این الگو شبیه رفتاری است که در چندین گونه امروزی دیده می‌شود؛ پرندگانی که وقتی می‌خواهند انرژی ذخیره کنند یا مجبور به فرار فوری نیستند، همچنان چند جهش پیاپی را ترجیح می‌دهند. کلاغ‌ها، زاغی‌ها و مرغ‌های دریایی اغلب پیش از بال‌زدن پایدار، از دو یا چند فشار پا استفاده می‌کنند.
مدلی از آرکئوپتریکس.
پیامدها برای منشأ پرواز
این فرضیه مبتنی بر نیروی پا، تصویر ما از گذار دایناسورهای زمین‌زی به پرندگان پرنده را دگرگون می‌کند. چنین دیدگاهی روایت سخت‌گیرانه‌ای را تضعیف می‌کند که بر اساس آن، پرواز نخستین پرندگان نیازمند پذیرش ناگهانی سازوکارهای امروزی برخاستن با نیروی بال بوده است. در عوض، برخاستن می‌توانسته به صورت تدریجی فرگشت یابد: قدرت بیشتر پا و جهش‌های هماهنگ با کمک بال‌ها، فاصله میان دو حالت را پر کرده‌اند تا در نهایت قفسه سینه تیغه بزرگ‌تری پیدا کند و تحرک شانه افزایش یابد.
از نظر روش‌شناسی، این پژوهش ارزش ترکیب زیست‌مکانیک جانوران زنده با کالبدشناسی فسیلی را نشان می‌دهد. وقتی مشاهده مستقیم ممکن نیست، پرندگان زنده نمونه‌های قابل اندازه‌گیری برای عملکرد عضلات و هماهنگی اندام‌ها فراهم می‌کنند که می‌توان آن‌ها را به گذشته تعمیم داد. این رویکرد همچنین ویژگی‌های فسیلی مشخصی را برجسته می‌کند که باید در نمونه‌های گذار دیگر جست‌وجو شوند: نسبت‌های اندام‌ها، سازوکار لگن و مفصل‌بندی شانه که می‌تواند بالا بردن بال را ممکن یا محدود کند.
دیدگاه کارشناس
دکتر آنا رویز، دیرینه‌زیست‌مکانیک‌دان در موزه تاریخ طبیعی که در این پژوهش نقشی نداشته است، می‌گوید این مطالعه ظرافت مهمی به بحث منشأ پرواز اضافه می‌کند. او توضیح می‌دهد که برخاستن با چند جهش برای جانوران کوچک از نظر مصرف انرژی منطقی است و هم با زیست‌بوم‌های درخت‌زی و هم با زیست‌بوم‌های خشکی‌زی سازگار به نظر می‌رسد. او می‌افزاید: «این مدل میان رفتار و کالبدشناسی پل می‌زند. همچنین پیش‌بینی‌هایی قابل آزمون برای دیگر پرندگان اولیه و دایناسورهای پردار در اختیار ما می‌گذارد.»
نتیجه‌گیری
آرکئوپتریکس برای آنکه به هوا برخیزد، نیازی نداشت از جهش‌های تک‌مرحله‌ای و انفجاری بسیاری از پرندگان پروازکننده امروزی تقلید کند. زنجیره‌ای از فشارهای نیرومند پا، همراه با ضربه‌های دقیق و زمان‌بندی‌شده بال‌ها، می‌توانست کافی باشد. این تصویر فقط یک معمای دیرینه‌شناسی را حل نمی‌کند؛ بلکه مسیر فرگشتی را ترسیم می‌کند که در آن سازگاری‌های کوچک در قدرت پا و کنترل بال، به‌تدریج آسمان را به روی جانوران گشود.
.avif)
نظر بگذارید
نظرات
هنوز نظری ثبت نشده. اولین نفر باشید.