Як саме динозаври перетворилися на птахів і навчилися літати — одне з найцікавіших питань еволюційної біології. Нове комп’ютерне моделювання дає несподівану відповідь: перші птахи могли буквально вистрибувати в політ.
Дослідники припускають, що Archaeopteryx, який жив приблизно 150 мільйонів років тому, міг виконувати два-три потужні стрибки поспіль, поступово набираючи швидкість, після чого в роботу повноцінно вступали крила. Дослідження опубліковане в журналі Developmental Biology.
Птах із крилами, але ще з рисами динозавра
Archaeopteryx давно вважають однією з ключових ланок у дослідженні походження птахів. Він уже мав крила та справжнє пір’я, але водночас зберігав чимало динозаврових рис.
У нього був довгий кістковий хвіст, пальці з кігтями та зуби в щелепах. Крім того, тварина не мала кільоподібного виросту на грудині — структури, до якої у сучасних птахів кріпляться потужні грудні м’язи. Це означає, що Archaeopteryx навряд чи міг просто різко змахнути крилами й піднятися в повітря, як це роблять багато сучасних птахів.
Головну роботу могли виконувати ноги
Вчені з Університету Саутгемптона вирішили перевірити, яку роль у зльоті могли відігравати задні кінцівки. Для цього вони створили біомеханічну комп’ютерну модель Archaeopteryx масою близько 400 грамів. У ній відтворили рухи ніг, роботу 32 м’язів і сухожиль, а також сили, які виникають під час відштовхування від землі.
За основу взяли дані про зліт сучасних зебрових амадин, а отримані рухи адаптували до анатомії давньої тварини. Результат виявився цікавим: одного стрибка було недостатньо, щоб Archaeopteryx набрав швидкість, необхідну для стабільного польоту. Але кілька послідовних стрибків могли вирішити проблему.
Один потужний стрибок, за розрахунками моделі, розганяв тварину приблизно до 3 метрів за секунду. Після трьох таких відштовхувань швидкість могла наблизитися до 6,7 м/с — майже до оціненого порогу сталого польоту. Ще один варіант передбачав два стрибки з коротким помахом крила між ними. Такий сценарій також дозволяв набрати необхідну швидкість.
Сучасні птахи роблять щось подібне
Цікаво, що сама ідея не виглядає зовсім чужою для сучасних птахів. Ворони, сороки та чайки іноді використовують кілька послідовних підскоків перед зльотом. Під час швидкого старту тварина може зробити один особливо потужний стрибок, а за спокійніших умов — кілька коротших. Тобто поведінка, яку запропонувала модель для Archaeopteryx, має певні аналоги й сьогодні.
За словами дослідників, до 90% сили, необхідної сучасному птаху для відриву від землі, може забезпечуватися саме ногами. Крила починають відігравати головну роль уже після старту.
Це ще не остаточна відповідь
Вчені наголошують: комп’ютерна модель показує, що такий спосіб зльоту був фізично можливим, але не доводить, що Archaeopteryx насправді регулярно використовував саме цю техніку.
Дослідникам доводиться робити припущення щодо сили м’язів, положення тіла, точки рівноваги, рухів крил та інших параметрів. Навіть невеликі зміни цих показників впливають на результат. Тому давній птах міг використовувати й інші способи старту — наприклад, стрибати з висоти, планерувати або поєднувати різні прийоми.
Втім, сценарій із кількома стрибками добре вписується в загальну картину еволюції польоту. Можливо, шлях від бігаючого динозавра до сучасного птаха пролягав не через один великий еволюційний стрибок, а через багато маленьких — буквально крок за кроком.