8 دقیقه
کانگوروها تقریباً مترادف با پریدن در مناظر باز استرالیا هستند. اما در دوران پِلیستوسن، قارهٔ استرالیا میزبان بستگان کانگورو بود که آنقدر بزرگ بودند که کانگوروهای قرمز امروزی در کنارشان ظاهراً کوچک مینمودند. برای دههها بسیاری از دانشمندان بر این باور بودند که این کیسهداران سنگینوزن بیش از حد بزرگ بودهاند تا بتوانند با ایمنی بسپرند. پژوهشهای فسیلی تازه تصویر متفاوت و جالبتری را ارایه میکنند: حتی کانگوروهای غولپیکر احتمالاً توانایی پریدن را حفظ کرده بودند—هرچند در قالب جهشهای کوتاه و کاربردی.
یک پهلوان پِلیستوسنی با معمایی مدرن
مگافوناهای منقرضشدهٔ استرالیا شامل نمونههای بسیار بزرگ از بسیاری از حیوانات آشنا بودند و کانگوروها نیز از این قاعده مستثنی نبودند. یکی از بزرگترین گونههای شناختهشده، Procoptodon goliah، اغلب با حدود دو متر بلندی و تا تقریباً ۲۵۰ کیلوگرم وزن (حدود ۵۵۰ پوند) تخمین زده میشود. اگر آن را کنار یک کانگورو امروزی که ممکن است حدود ۹۰ کیلوگرم وزن داشته باشد قرار دهیم، افزایش جرم بدن بهشدت چشمگیر است.
این اندازهٔ بسیار بزرگ معمایی دیرین در دیرینشناسی زیستی ایجاد کرد: آیا موجودی با چنین جرم بدنی میتوانسته مکانیک ضربهدار پریدن را بدون آسیب به تاندون آشیل یا بارگذاری بیش از حد روی پاها و مچها انجام دهد؟ پریدن در کانگوروها فقط یک «جهش» ساده نیست؛ این یک نوع حرکت تخصصی است که با ذخیره و آزادسازی انرژی در تاندونهای کشسان—بهویژه تاندون آشیل—مانند فنرهای زیستی عمل میکند. اگر این سازوکار را بیش از حد مقیاسبندی کنید، نیروها میتوانند بسیار شدید و مخرب شوند.
بهدلیل این نگرانیها، بسیاری از بازسازیها پیشنهاد دادند که کانگوروهای غولپیکر عمدتاً با گامی ایستادهتر و شبیه راهرفتن حرکت میکردند—گاهی حتی بهطرز عجیبی شبیه راهرفتن انسان توصیف شده است. مطالعهٔ جدید این تصویر را پیچیدهتر میسازد و نشان میدهد که صرفِ افزایش جرم بدن بهتنهایی نمیتواند حکم نهایی دربارهٔ تواناییهای حرکتی این جانوران صادر کند.
چطور دانشمندان پرسش «آیا میتوانست بپرد؟» را آزمودند
در یک همکاری میان پژوهشگران دانشگاه منچستر و دانشگاه بریستول در بریتانیا و همچنین دانشگاه ملبورن در استرالیا، دانشمندان رویکردی آناتومیکی و دقیق را در پیش گرفتند بهجای اینکه فقط بر پایهٔ مفروضات مربوط به اندازه قضاوت کنند. آنها استخوانهای اندام از ۶۳ گونهٔ کانگورو و والابی را مقایسه کردند، شامل نمونههای زنده و نیز گونههای منقرضشده. مجموعهٔ داده شامل ۹۴ نمونهٔ مدرن و ۴۰ نمونهٔ فسیلی بود که چارچوبی گسترده برای همبستگی میان ساختار استخوان و شیوهٔ حرکت فراهم آورد.
ایدهٔ کلیدی ساده بود: اگر کانگوروهای غولپیکر میپریدند، اسکلت آنها باید «سختافزار» لازم برای تحمل نیروهای پریدن را نشان دهد. پژوهشگران از کانگوروهای امروزی بهعنوان مرجعی برای برآورد ضخامت و عرض تاندون آشیل (و تاندونهای مرتبط) استفاده کردند تا مشخص کنند در غولهای منقرضشده تاندون تا چه اندازه باید قوی و پرحجم میبود تا تنشهای ناشی از پریدن را تاب بیاورد. سپس آنها استخوانهای پاشنهٔ فسیلی را بررسی کردند تا ببینند نقاط اتصال—یعنی مناطقی که تاندونها به استخوان متصل میشدند—آیا بهاندازهٔ کافی بزرگ و مقاوم بودهاند تا تاندونهایی با اندازهٔ موردنیاز را پشتیبانی کنند یا خیر.
آنها همچنین به متاتارسال چهارم تمرکز کردند، یک استخوان طولانی پا که هنگام پریدن بهویژه در معرض خطر است زیرا تحت بارگذاری شدید میتواند خم شود. با اندازهگیری طول و قطر این استخوانها پژوهشگران ارزیابی کردند آیا پاهای کانگوروهای منقرضشده بهگونهای ساخته شده بودند که خمشدن آنها تا حد شکست جلوگیری شود یا خیر. این ارزیابی شامل مقایسهٔ هندسه استخوان، سطح مقطع و نسبتهای ابعادی بود که در بیومکانیک برای تعیین مقاومت در برابر خمش و تغییر شکلهای الاستیک بهکار میرود.
تاندونهای قوی، پاهای تقویتشده—و سبک زندگی انعطافپذیرتر
نتایج آناتومیکی بهطور نسبتاً روشنی به سمت یک نتیجهگیری متمایل است: گونههای منقرضشدهای که مورد بررسی قرار گرفتند بهنظر میرسد برای پریدن ساخته شده بودند. استخوانهای پاشنهٔ آنها نقاط اتصال سازگار با تاندونهای بزرگ و قدرتمند را نشان میدهد. متاتارسال چهارم آنها بهقدری مقاوم بهنظر میرسد که بتواند تنشهای خمشی مرتبط با پریدن را تحمل کند، که این امر دلالت بر آن دارد که بقایای دیگر اندام خلفی نیز احتمالاً توانایی مدیریت بارهای بالا را داشتهاند.
این حکم به این معنا نیست که این کانگوروهای مگافاونا روزانه همانند کانگوروهای امروزی در دشتها بهطور مداوم میپردند. پژوهشگران پیشنهاد میکنند که پریدن احتمالاً یکی از ابزارها در «مجموعهٔ حرکتی» گستردهتر آنها بوده است—ابزاری که در مواقع نیاز بهکار گرفته میشده و نه حالت پیشفرض دائم. بهعبارت عملیتر، ممکن است این جانوران بیشتر اوقات راه میرفتهاند و برای عبور از زمینهای ناهموار، عبور از موانع یا فرار از شکارچیان بهصورت مقطعی و کوتاه به پریدن روی میآوردند.
همانطور که تیم پژوهشی در مطالعه مینویسد: «اگرچه ممکن است پریدن حالت اصلی حرکت آنها نبوده باشد، یافتههای ما نشان میدهد که پریدن میتوانسته بخشی از یک مجموعهٔ حرکتی وسیعتر باشد، برای مثال در قالب شتابهای کوتاه سرعت.» این جمله نشان میدهد که پژوهشگران نهفقط به توانایی مکانیکی نگاه کردهاند بلکه به کارکرد زیستی و زیستمحیطی این حرکت در پاسخ به شرایط اکولوژیک نیز توجه داشتهاند.
اهمیت این پژوهش برای فسیلها، بیومکانیک و تکامل
این نوع پژوهش در تقاطع آناتومی فسیلی، بیومکانیک و زیستشناسی تکاملی قرار دارد. کار نشان میدهد که جرم بدن بهتنهایی نمیتواند حرکت یک جانور منقرضشده را بهطور کامل پیشبینی کند. محل اتصال تاندونها، هندسهٔ استخوان و مقاومت در برابر تنش میتوانند نشانههای ارزشمندی دربارهٔ رفتار حفظ کنند—خصوصاً زمانی که پژوهشگران اندازهگیریهای فسیلی را به گونههای زنده با الگوهای حرکت شناختهشده پیوند میدهند. این اتصال میان دادههای مدرن و فسیلی به تبدیل فرضیهها به آزمونهای کمی و قابلسنجش کمک میکند.
این مطالعه همچنین درس گستردهتری در دیرینشناسی تقویت میکند: تکامل اغلب توانمندی و چندکاربردی را ترجیح میدهد. حتی در حالی که برخی از کانگوروها در دورهٔ پِلیستوسن به اندازههای فوقالعادهای رشد کردند، ممکن است کاملاً پریدن را رها نکرده باشند. در عوض، آنها ممکن است این توانایی را بهعنوان گزینهای با کارایی بالا نگه داشته باشند—نوعی «دندهٔ پشتیبان تکاملی» برای لحظاتی که راهرفتن بهتنهایی کافی نبود.
برای هر کسی که در تصور اکوسیستمهای باستانی استرالیا فرو میرود، نتیجهٔ اصلی روشن است: الگوی نمادین پریدن تنها ویژگی کانگوروهای امروزی نبوده است—بلکه ممکن است در لحظاتی کوتاه و کارآمد، متعلق به غولها نیز بوده باشد. این دیدگاه نهتنها به درک رفتار و اکولوژی مگافونا کمک میکند، بلکه عناصر فنیِ عملکرد زیستی مانند نقش تاندون آشیل در ذخیرهٔ انرژی و ارتباط آن با هندسهٔ استخوان را نیز برجسته میسازد، موضوعاتی که برای متخصصان بیومکانیک، دیرینشناسان و علاقهمندان به تکامل حیاتی هستند.
در پایان، این پژوهش تأکید میکند که تفسیر حرکت از روی فسیل نیازمند ترکیب اطلاعات آناتومیکی با اصول مکانیکی است و اینکه شواهد مستقیم یا غیرمستقیم در استخوانها میتواند به پرسشهای عمیقی دربارهٔ شیوهٔ زندگی مخلوقات باستانی پاسخ دهد. مطالعات بعدی که شامل مدلسازیهای دینامیکی، تحلیلهای میکروساختار استخوان و مشاهدهٔ بیشتر نمونههای فسیلی خواهند بود میتوانند بینشهای دقیقتری دربارهٔ چگونگی استفادهٔ این کانگوروهای عظیم از پریدن بهعنوان بخشی از استراتژیهای حرکتیشان ارائه دهند.
منبع: nature
نظرات
داونیکس
من روی بیومکانیک کار کردم، این روش ترکیبی عالیه. با این حال، microstructure استخوان هم میتونه چیزای دیگهای بگه... اگر فرصت باشه، دوست دارم نمونههای بیشتری ببینم
پمپزون
خُب، قانعکننده ولی خیلی خوشبینانه به قضیه نگاه شده، احتمالا این غولها بیشتر راه میرفتن و گاهی جهش کوتاه، نه اینکه دائم پریدن، هنوزم شک دارم
آرمین
خوبه که وزن تنها فاکتور نیست، ترکیب استخوان و کارکرد هنوز حرف اول رو میزنه. اما میخوام مدلسازی دینامیکی رو هم ببینم، فقط فسیل کافی نیست
لابکور
این محاسبات تاندون واقعا قاطیکنی نداره؟ یعنی مطمئنن فسیلها نقطه اتصال رو حفظ کرده بودن یا ممکنه شکستگیها گمراهکننده باشن؟
رودکس
وااای، یعنی غولای کانگورو هم میتونستن بپرن؟ تصورم کامل عوض شد، فکر میکردم خیلی سنگین باشن که اصلا امکان نداره، جالب و عجیب!
ارسال نظر