7 دقیقه
تصویر آشنای کانگوروهایی که در گسترههای استرالیا جهش میکنند، همانند یک نماد زمانندیده به نظر میرسد — اما آیا کانگوروهای عظیم دوره پلیستوسن در این قاره هم میتوانستند مانند نزدیکان معاصر خود بپرند؟ پژوهش تازهای که آناتومی فسیلها را با اصول بیومکانیک ترکیب کرده است نشان میدهد که شاید این غولها محدود به راهرفتن کند و سنگین نبودهاند و توانایی جهشهای مقطعی را داشتهاند.
کانگوروهای امروزی میپرند – اما آیا نیاکان غولآسای آنها هم چنین بودند؟
بازاندیشی نسبت به یک کلیشه دیرینهپژوهی
برای دههها تکسانشناسان و دیرینپژوهان معتقد بودند مگافونای استرالیا، از جمله گونهٔ بسیار بزرگ کانگوروها بهویژه Procoptodon goliah، بیش از حد سنگین بودهاند که بتوانند بپرند. این جانور که ارتفاعی حدود دو متر و جرمی تا 250 کیلوگرم داشته، نسبت به بزرگترین کانگوروهای امروزی (حدود 90 کیلوگرم) بسیار غولآسا به نظر میرسد. استدلال ساده این بود که جرم بسیار زیاد باعث میشود تاندونها و استخوانهای پا تحت بارهای تکرارشوندهٔ جهش، فراتر از ظرفیت مقاومتی خود قرار گیرند؛ بنابراین این حیوانات ناگزیر باید راهرویی راستقامت و شبیه به گامبرداری انسانگونه داشته باشند.
این دیدگاه، تا حد زیادی بر پایه برآوردهای ساده مقیاسبندی نیروها و شواهد محدود فسیلی شکل گرفته بود. با این حال، همین فرضهای بدیهی دربارهٔ مقیاسبندی زیستی و محدودیتهای دینامیک بدنِ بزرگ، در موارد دیگر جانوران نیز بازنگری شدهاند؛ بهویژه زمانی که نقش بافتهای نرم مانند تاندونهای الاستیک و الگوی توزیع نیروها بهدرستی در نظر گرفته شود. در نتیجه، بررسی دقیقتر ساختار استخوانی و جایگاه اتصالات تاندونی میتواند تصویر پیچیدهتری از تواناییهای حرکتی این مگافونا ارائه دهد، تصویری که ممکن است تفاوت اساسی با برداشت سنتی داشته باشد.
استخوانها، تاندونها و یک توانایی شگفتآور
پژوهشگران از دانشگاههای منچستر و بریستول و دانشگاه ملبورن این فرضیهٔ قدیمی را با مطالعهای تطبیقی-آناتومیک بازبینی کردند. آنها عناصر اندام حرکتی را از 63 گونه کانگورو و والابی—شامل 94 نمونهٔ معاصر و 40 استخوان فسیلی—اندازهگیری کردند تا برآورد کنند آیا تاندونها و استخوانهای کف پا در گونههای عظیم میتوانستهاند نیروهای ناشی از جهش را تحمل کنند یا خیر. در این تحلیل از اصول بیومکانیک، اندازهگیریهای نسبتِ مقیاسشده بر اساس جرم بدن و مدلهای سادهٔ خمشی و کششی برای سنجش مقاومت استخوان و سطح اتصال تاندونها استفاده شد.
آنچه تیم پژوهشی اندازهگیری کرد
- مساحت نواحی اتصال روی استخوان پاشنه که نشاندهندهٔ مقطع ممکن تاندونهای نوع آشیل است.
- طول و قطر متاتارسال چهارم، استخوانی در کف پا که در حین جهش در معرض تنشهای خمشی قرار میگیرد.
- مقایسه با گونههای زنده برای مقیاسدهی اندازهٔ تاندون و استحکام استخوان بر اساس جرم بدن و نسبتهای بدن بهمنظور برآورد ظرفیت باربری در شرایط واقعی.
یافتهها نامنتظره بود: فسیلها نشاندهندهٔ نواحی اتصال تاندونی بزرگ روی استخوانهای پاشنه و متاتارسالها بودند که از استحکام کافی برای مقابله با ممانهای خمشی در یک جهش حکایت میکردند. به بیان دیگر، سختافزار اسکلتی لازم برای پشتیبانی از حداقل جهشهای کوتاهمدت در Procoptodon و سایر کانگوروهای غولپیکر وجود داشته است؛ نتیجهای که با مشاهدات صرفاً وزنی و پیشفرضهای سادهٔ مقیاسبندی در تناقض است.
این مشاهدات با مدلهای بیومکانیکی که رفتار تاندونهای الاستیک را در ذخیره و آزادسازی انرژی در طی جهش بررسی میکنند، همخوانی دارد. تاندونهای بلند و نسبتاً قطور میتوانند انرژی مکانیکی را به شکل کار الاستیک ذخیره کنند و در برگشت، انرژی مؤثری برای جهش فراهم آورند؛ حتی زمانی که جرم بدن بالا باشد، توزیع مناسب نیرو و استحکام استخوانی میتواند از شکنندگی جلوگیری کند. بنابراین، تحلیل همزمان هندسه استخوانی، مساحت اتصال تاندونها و مقیاسبندی نیروها بهنوعی نشان میدهد که ظرفیت تولید جهش در این مگافونا دستکم در قالب جهشهای کوتاه و قوی بالقوه بوده است.
چگونه احتمالاً در زندگی واقعی حرکت میکردند
این توانایی بهمعنای این نیست که این مگافونا روزگار خود را همچون کانگوروهای چابک امروزی صرف جهشهای پیدرپی میکردند. در عوض، مطالعه نشان میدهد که احتمالاً یک رپرتوار حرکتی ترکیبی داشتهاند: بیشتر هنگام جستوجوی غذا یا طی مسیرهای هموار از گامهای کند و قدرتمند استفاده میکردند، اما در شرایط نیاز به عبور از زمینهای ناهموار یا فرار از شکارچیان قادر به تولید جهشهای سریع و کوتاهمدت بودهاند.
به عبارت دیگر، رفتار حرکتی آنها ممکن است شامل سلسلهای از راهرفتنهای پرقدرت با گامهای بلند برای مصرف انرژی بهینه در سرعتهای پایین و در مقاطعی جابجاییهای انفجاری (burst) با استفاده از نیروی تاندونها و بازتولید انرژی الاستیک برای عبور از موانع یا اجتناب از خطر بوده باشد. چنین استراتژی ترکیبی با بقا در بومسازگانهای پویای پلیستوسن همخوانی دارد؛ جایی که پراکندگی منابع، وجود شکافهای بین بازارها و حضور شکارچیان شاهدی بر نیاز به انعطافپذیری حرکتی است.
نکتهٔ مهم دیگر نقش احتمالی دم و پروفیل عضلانی است. مطالعات روی کانگوروهای معاصر نشان دادهاند که دم در پشتیبانی و تعادل نقش مهمی دارد و در برخی حالتها بهعنوان «سومین عضو» وارد عمل میشود؛ این ویژگی میتواند در گونههای بزرگتر نیز به توازن بارها و توزیع نیروها کمک کرده باشد. همچنین، معماری عضلانی، نسبت فیبرهای تندان (fast-twitch) و کندتند (slow-twitch) و ساختار تاندونها تأثیر بسزایی در امکانپذیری جهش و کارایی انرژی دارد؛ اگرچه این بافتها بهندرت در فسیل حفظ میشوند، اما میتوان از مدلسازی مبتنی بر شواهد استخوانی و قیاسات با گونههای زنده بهدست آورد.
.avif)
یک مدل CGI از Procoptodon goliah.
چرا این اهمیت دارد
بازنگری در حرکت جانوران منقرضشده بر بازسازی رفتار، اکولوژی و دینامیک شکار-شکارچی در محیطهای دیرینه تأثیرگذار است. اگر کانگوروهای غولپیکر در مواقع اضطراری توانایی جهش داشتهاند، آنگاه سازگاری آنها با زیستبومهای خردشده، راههای باز یا زیستگاههایی با موانع پراکنده بهتر از آنچه پیشتر تصور میشد بوده است. این موضوع تصویر اکولوژیک از سیستمهای غذایی پلیستوسن و نحوهٔ واکنش مگافونا به فشارهای محیطی و حضور انسانها و شکارچیان عظیم را دگرگون میکند.
علاوه بر این، مطالعه نمونهای از ارزش تلفیق بیومکانیک مدرن با آناتومی فسیلی را نشان میدهد؛ ترکیبی که میتواند بسیاری از فرضیههای دیرینپژوهی را بازآزمایی یا اصلاح کند. بهطور مشخص، استفاده از مدلهای دینامیکی، تحلیلهای مقیاسبندی و مقایسههای درونخطی با گونههای زنده، ابزار قدرتمندی برای کاهش عدمقطعیتهای ناشی از فقدان بافت نرم فراهم میآورد و نتایج ملموسی دربارهٔ تواناییهای عملکردی موجودات منقرضشده ارائه میدهد.
تحقیقات آینده این مدلهای بیومکانیکی را پالایش خواهد کرد، بازسازیهای بافت نرم را وارد خواهد نمود و شبیهسازیهایی را انجام خواهد داد که نشان دهد چگونه تنشهای ناشی از جهش با سرعت و نوع پوشش زمینی مقیاسبندی میشوند. همچنین، ترکیب شواهد از زمینشناسی، گیاهشناسی دیرینه و دادههای مربوط به حضور شکارچیان میتواند به تصویر کاملتری از نحوهٔ استفادهٔ این جانوران از رپرتوار حرکتیشان کمک کند. فعلاً، تصویر یک کانگوروی غولآسا که بر یک دشت پلیستوسنی بهطور ناگهانی جهش میکند، با اینکه ممکن است نادرتا رخ میداده، اکنون از منظر علمی کمی واقعپذیرتر به نظر میرسد.
منبع: sciencealert
نظرات
پمپزون
من تپه و بیابون دیدم، ایدهی جهشهای مقطعی منطقیه برای عبور از موانع؛ حس میکنم این استراتژی واقعا به بقا کمک کرده باشه
رامین_.
خبر جذابه ولی یه کم اغراق شده بنظرم؛ جهشهای کوتاه ممکنه بوده باشه، اما اینکه همیشه مثل کانگوروهای امروزی میپریدن؟ بعیدِ، البته جالب بود
دیتاپالس
تحلیل ترکیبی استخوان و بیومکانیک، رویکرد محکمیست. احتمالا رفتارِ مختلط بهترین توضیح باشه، نه فقط «راهرفتنِ سنگین»
سینا
معلومه مدلها خوبن ولی آیا واقعا تاندونها حتی باوزن 250 کیلو تاب میارن؟ شکی هست، دوست دارم ببینم آزمونهای بیشتر چی میگن
بیوانیکس
وااای، کانگورو غولآسا که ممکنه گاهی بپره؟ تصویرش عجیبه ولی دادهها قانعکنندهان، کنجکاوم ببینم دم و تاندونها چطور کار میکردن...
ارسال نظر