При поиске пропитания птицы, кормящиеся и обитающие на деревьях, как правило, передвигаются с помощью прыжков и используют крылья только для преодоления значительных расстояний. Схожим образом, как предполагается, могли перемещаться вымершие архозавры, однако эволюция движений изучена недостаточно. Помимо филогенетического значения, анализ механизмов, лежащих в их основе, может помочь в разработке микророботов, способных воспроизводить локомоцию живых организмов.
В новой работе американские исследователи использовали четырех воробьиных попугаев (Forpus coelestis) для анализа перемещения типа «прыжок-полет». Животные перепрыгивали между специальными жердочками, оснащенными динанометрами, что позволяло регистрировать импульс, который возникал в момент отталкивания от поверхности. Когда жердочки удаляли на расстояние более 20 сантиметров птицы были вынуждены подключать крылья — сила взмаха при этом оценивалась посредством аэродинамической платформы. В рамках испытаний авторы заставляли попугаев преодолевать дистанции в 20, 40 или 75 сантиметров.
Зависимость дальности прыжка от импульса, генерируемого крылом, с учетом массы тела / ©Diana D. Chin et al., Science Advances, 2017
В зависимости от расположения жердочек, птицы могли совершать прыжок под углом в 20 градусов или строго горизонтально. Начиная с 20 сантиметров, животные при прыжке помогали себе крыльями, однако на любой дистанции, в том числе при условии активных взмахов, горизонтальный импульс, который придавали ноги, обеспечивал 80–100 процентов скорости движения. По мнению ученых, с энергетической точки зрения, по сравнению с отталкиванием от воздуха, отталкивание ногами от поверхности представляется более оптимальным способом генерирования импульса, поэтому перемещение попугаев очень экономично.
На короткой дистанции крылья обеспечивали птицам до 30 процентов импульса. Вероятно, аналогичной грузоподъемностью обладали крылья небольших динозавров — археоптериксов (Archaeopteryx) и микрорапторов (Microraptor) величиной с ворону. Согласно моделированию передвижения типа «прыжок-полет», частичный взмах крыла при прыжке мог увеличивать дальность передвижения этих животных на 20 процентных пунктов. Это значительно расширило бы ареал обитания при сокращении расходов энергии на полноценные взмахи. Важную роль в эволюции полета могло сыграть и уменьшение тела динозавров, считают авторы.
Статья опубликована в журнале Science Advances.
published on according to the materials
Комментарии (0)