Понедельник, 4 марта, 2024
ДомойНаукаПереосмысление эволюции динозавров: удивительная тактика охоты пернатых хищников

Переосмысление эволюции динозавров: удивительная тактика охоты пернатых хищников

- Advertisement -

Совместное исследование представляет «гипотезу преследования», объясняющую эволюционное происхождение крыльев и хвостов у птиц, начиная с пернатых динозавров. Гипотеза, подкрепленная роботизированным моделированием и биологическими исследованиями, предполагает, что протокрылья и рулевые перья использовались для спугивания добычи, повышая эффективность кормления. Это открытие добавляет новое измерение к нашему пониманию поведения динозавров и эволюционного развития оперения птиц. Фото: SciTechDaily.com

Динозавры, возможно, использовали перья на передних конечностях и хвостах, чтобы спугивать и преследовать свою добычу – новая гипотеза объединяет морфологию, поведение и нейробиологию.

Каково происхождение крыльев и хвоста у птиц? Это один из ключевых вопросов эволюции животных.

Давно считалось, что их эволюция началась с пернатых динозавров. У некоторых из этих динозавров были перья на хвостах и ​​небольшие перья, похожие на крылья, на передних конечностях (руках). Эти небольшие похожие на крылья структуры, называемые «протокрыльями», состоят из особых перьев, известных как перистые перья — жестких перьев, встречающихся на крыльях и хвостах птиц. Древняя форма этих перьев впервые появилась у динозавров во времена юрский период И вот у этих динозавров, называемых пеннарапторами, были протокрылья, состоящие из перистых перьев.

Однако было известно, что эти протокрылья были слишком малы для полета с приводом. Поскольку мы не можем путешествовать во времени, чтобы наблюдать за их поведением, то, что делали динозавры и как они себя вели, остается без ответа.

Различные функции Протокрылья и рулевые перья у предков птиц рассматривались с тех пор, как Джон Гарольд Остром предложил первую идею. 50 лет назад что протокрылья использовались для того, чтобы сбивать добычу насекомых мелкими хищными динозавры, живущие на земле и преследующие свою добычу. Однако, как маленькие «протокрылья» и оперенные хвосты помогали динозавровым предкам птиц в их жизни, до сих пор не выяснено.

Гипотеза флеш-преследования

Новое научное сотрудничество с участием команды полевых биологов и интегративных экологов (Пётр Г. Яблонски, Сан Им Ли, Джинсок Пак, Сан Юн Бан и Чонмун Ха), палеонтологов (Юнг-Нам Ли и Минён Сон) и робототехников. (Мун Хёнпиль и Пак Чонёль) предложили новую идею: «гипотезу преследования».

Название гипотезы дает ключ к ее содержанию. Некоторые птицы используют стратегию поиска пищи «смыва-преследования», используя крылья и/или хвост, чтобы визуально выманить спрятавшуюся добычу и преследовать покрасневшую добычу (например, Северный пересмешник, © Linzy’s Vids). Гипотеза предполагает, что маленькие динозавры с протокрыльями используют аналогичную стратегию.

Гипотеза основана на многолетних детальных полевых орнитологических исследованиях на нескольких разновидность насекомоядных птиц, проведенное соавтором настоящего исследования Петром Яблонски и его сотрудниками, а также Роном Маммом и сотрудниками. [for example, the Painted redstart, the Slate-throated whitestart, the Spectacled Whitestart, and the Hooded warbler].

Исследования этих птиц показали, что контрастное оперение (часто с черно-белыми пятнами) на крыльях и хвостах вызывает побег их добычи и, таким образом, повышает эффективность кормления птиц, поскольку убегающую добычу птицы преследуют и ловят. Также изучалась нейробиология, стоящая за этой взаимосвязью. Петр Яблонский и Николас Штраусфельд, ведущий специалист по нервной системе членистоногих, предположили, что специальные нейроны у насекомых активируются простыми свойствами проявления сияния у насекомоядных птиц, преследующих смыв.

Петр Яблонский и его коллеги впервые упомянули о гипотезе стремления к успеху на Гордонской исследовательской конференции 2005 года на тему «Нейроэтология: поведение, эволюция и нейробиология», под председательством Н. Штраусфельда. С тех пор идея была развита и представлена ​​на 2018 Международный орнитологический конгресси в Ежегодное собрание Общества интегративной биологии 2023 г..

«После проведения обширных полевых исследований на птицах и изучения нейронов их добычи я в течение многих лет безуспешно пытался убедить финансирующие организации и скептически настроенных рецензентов грантов в Польше, США и Корее поддержать исследования, оценивающие эту гипотезу, касающуюся ранних пеннарапторовых динозавров. – комментирует полевой орнитолог Петр Яблонский.

«В конце концов, финансирование, предоставленное Сеульским национальным университетом, позволило нам начать наши совместные исследования и завершить их с некоторым дополнительным финансированием. Наконец, после многочисленных отказов со стороны редакционных советов 11 журналов, каждый из которых отрицал одобрение стандартного процесса рецензирования статьи, мы наконец нашли журнал, который позволил рецензировать наши результаты, что привело к его публикации». добавляет Петр Яблонски.

Рисунок 1. (A) Реконструированный каудиптерикс © Кристоф Хендрикс. Используется на условиях лицензии Creative Commons (CC BY-SA 3.0). (Б) Робоптерикс, имитирующий морфологию Каудиптерикса, расположенный перед кузнечиком в поле (отмечен красной стрелкой). (C) Кузнечик, испытанный в экспериментах. Фото: изображение Caudipteryx (A), автор © Christophe Hendrickx. Используется на условиях лицензии Creative Commons (CC BY-SA 3.0). Фото (B) П.Г. Яблонски, Фото (C) Пака Джинсока.

Результаты исследования и последствия

«Мы выбрали Каудиптерикс как представитель ранних пеннарапторских динозавров», — объясняет палеонтолог Юонг-Нам Ли, специалист по окаменелостям динозавров и соавтор исследования. Команда робототехники под руководством Хёнпиля Муна эксперт в робототехнике, сконструировал робота по имени Робоптерикс, который по морфологии напоминает Каудиптерикс (рис. 1А).

В то же время группа биологов провела всесторонний анализ разнообразия демонстраций крыльев и хвоста, используемых существующими преследующими нас птицами, чтобы визуально вызвать побег своей добычи. Исследователи собрали ссылки на видеоролики, иллюстрирующие это разнообразие среди птиц (см. дополнительные материалы в их статьяи некоторые другие ссылки на примеры, представленные ниже). Оснащенный девятью моторами, «Робоптерикс» был запрограммирован так, чтобы имитировать движения передних конечностей и хвоста наземных птиц, преследующих воду за смывом, таких как больший дорожный бегун (© Кэт Авила) или рыжехвостый малиновка (© Nature Never Die), в рамках анатомических ограничений, определенных на основе палеонтологической литературы Минён Соном, специалист по анатомии меловых динозавров.

Этот фильм иллюстрирует три различных способа, которыми динозавры с протокрыльями могли спугнуть свою добычу с помощью визуальных представлений, чтобы впоследствии преследовать ее. Во-первых, кузнечик прыгает/улетает в ответ на расширение передних конечностей Роботперикса с помощью протокрыльев. Во-вторых, кузнечик прыгает/улетает в ответ на складывание передних конечностей с проталкиванием. В-третьих, кузнечик убегает в ответ на движение хвоста вверх.

Джинсок Пак (первый автор статьи и полевой орнитолог, специализирующийся на птичий рацион и кормление), с командой полевых биологов провели тесты с «Robopteryx», чтобы наблюдать поведенческие реакции диких кузнечиков (рис. 1B, C), которые принадлежат к древнему отряду прямокрылых, которые, вероятно, встречаются одновременно с пеннарапторовыми динозаврами. Результаты показали, что кузнечики убегали чаще, когда на передних конечностях присутствовали протокрылья, по сравнению с кузнечиками без протокрыльев. Кроме того, кузнечики убегали чаще, когда на протокрыльях были белые пятна, по сравнению с тем, когда они были просто черными. Более того, кузнечики чаще убегали при наличии рулевых перьев, особенно когда площадь рулевых перьев была большой.

Робоптерикс пугает кузнечиков и заставляет их бежать в ответ на визуальную стимуляцию от складывания и раздвигания передних конечностей, оснащенных протокрыльями, а также в ответ на движения хвоста. На видео видно, что движения робота замедлились в 12 раз.

Поскольку реакции простых нейронных цепей, участвующих в побеге насекомых-жертв, имеют решающее значение для понимания эволюции стратегии преследования у птиц, исследователи решили сравнить реакции нейронов кузнечиков с гипотетическими проявлениями динозавров.

«Я создавал компьютерную анимацию (примеры в дополнительных материалах журнала). бумага) имитируя гипотетические проявления путем Каудиптерикс и подарил их кузнечикам в лаборатории», — объясняет Пак Джинсок. «Я использовал легкодоступные и недорогие оборудование для записи ответов нейронов», — добавляет Джинсок. Исследователи обнаружили, что реакции нейронов, особенно пиковая скорость стрельбы, были выше в ответ на анимацию с протокрыльями, чем на анимацию без них.

Основываясь на результатах, исследователи утверждают, что добыча динозавров с большей вероятностью убежала бы, если бы присутствовали протокрылья, состоящие из перьев, особенно на концах передних конечностей и с контрастным рисунком, а также когда хвостовые перья, особенно у большой площади, использовались при гипотетических витринах.

«Мы предполагаем, что использование оперения для спугивания добычи может увеличить частоту погони после побега от добычи, тем самым усиливая важность протокрыльев и хвостов в маневрировании для успешного преследования. Это может привести к развитию более крупных и жестких перьев, поскольку это обеспечит более успешные занятия и более выраженные визуальные проявления». — резюмирует Санг Им Ли, член исследовательской группы, интегративный эколог, ранее изучавший роль птичьего алула при воздушных маневрах летающих птиц.

Дополнительную информацию об этом исследовании см. в разделе «Раскрытие доисторической тактики запугивания пернатых динозавров».

Ссылка: «Поведение добычи и эволюция перистого оперения динозавров», 25 января 2024 г., Научные отчеты.
DOI: 10.1038/s41598-023-50225-x

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме