Биологи говорят, что динозавры, возможно, использовали перья на передних конечностях и хвостах, чтобы выслеживать и преследовать свою добычу.

Каково происхождение крыльев и хвоста у птиц? Это один из главных вопросов эволюции животных. Давно считалось, что его эволюция началась у пернатых динозавров.

У некоторых из этих динозавров были перья на хвостах и ​​небольшие перья, похожие на крылья, на передних конечностях. Эти маленькие, похожие на крылья структуры, называемые «примитивными крыльями», состоят из особых перьев, известных как перья крыльев — жестких перьев, которые имеются в крыльях и хвостах птиц.

Древняя форма этих перьев впервые появилась у динозавров в юрский период, и эти динозавры, называемые пенарапторами, имели рудиментарные крылья, состоящие из крыльевых перьев. Однако известно, что эти первоначальные крылья были слишком малы для полета с двигателем. 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 первичных крыльев и рулевых перьев у предков птиц изучались с тех пор, как Джон Гарольд Остром впервые предложил эту идею. 50 лет назад Первичные крылья использовались мелкими хищниками для поражения насекомых. Динозавры живут на суше и выслеживают свою добычу. Однако вопрос о том, как маленькие «протокрылья» и оперенные хвосты предков птиц-динозавров помогали им в жизни, еще не решен.

а Новое научное сотрудничество В составе команды полевых биологов, интегративных экологов (Пётр Дж. Яблонски, Сан Им Ли, Джинсок Пак, Сан Ын Бан и Чонмун Ха), палеонтологов (Ён Нам Ли, Минён Сон) и робототехников (Хёнпиль Мун и Чонёль Пак). Новая идея: «гипотеза последовательного наблюдения». Их статья была опубликована в Научные отчеты.

Название гипотезы дает представление о ее содержании. Некоторые птицы используют стратегию поиска пищи «потокового преследования», используя крылья и/или ширину хвоста, чтобы визуально выявлять спрятанную добычу и преследовать текущую добычу (например, Северный пересмешник, видео Линзи). Гипотеза предполагает, что маленькие протокрылатые динозавры использовали аналогичную стратегию.

Эта гипотеза уходит корнями в годы детальных полевых исследований нескольких видов насекомоядных птиц, проведенных соавтором настоящего исследования Петром Яблонски и его сотрудниками, а также Роном Мамме и его 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 черными и белыми пятнами) на крыльях и хвосте заставляет жертву бежать и, таким образом, повышает эффективность кормления птиц, поскольку птицы преследуют и ловят убегающую добычу.

Нейробиология, лежащая в основе этих взаимоотношений, также изучалась. Петр Яблонский и Николас Штраусфельд, два ведущих специалиста по нервной системе членистоногих, предположили, чтоСпециальные нейроны у насекомых Он активируется Простые свойства Из стайных представлений птиц, гоняющихся за насекомыми.

Гипотеза следования за потоком была впервые упомянута Петром Яблонским и его сотрудниками на Гордонской исследовательской конференции 2005 года на тему «Нейроэтология: поведение, эволюция и нейробиология» под председательством Н. Штраусфельд. С тех пор идея была развита и представлена ​​в Международный орнитологический конгресс 2018И в Ежегодное собрание Общества интегративной биологии 2023 г..

«После проведения обширных полевых исследований на птицах и глубокого 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 относительно ранних Пенарапторские динозавры», — комментирует полевой орнитолог Петр Яблонски.

«В конечном итоге финансирование, предоставленное Сеульским национальным университетом, позволило нам начать наши совместные исследования и завершить их с некоторым дополнительным финансированием. Наконец, после того, как мы столкнулись с многочисленными отказами со стороны редакционных коллегий 11 журналов, каждый из которых отказался согласиться на стандартную процедуру рецензирования для этой статьи мы наконец нашли журнал. Он позволял проводить рецензирование наших результатов, что привело к этому. Издательский«, добавляет Петр Яблонский.

«Мы выбрали Caudipteryx как представителя ранних динозавров Pennaraptoran», — объясняет палеонтолог Юонг-Нам Ли. Специализируется на окаменелостях динозавров. и соавтор исследования.

Команда робототехники под руководством Хёнпиля Муна, Эксперт по робототехникеОн построил робота по имени Робоптерикс, морфология которого напоминает Каудиптерикс. В то же время группа биологов провела всесторонний анализ разнообразия демонстраций крыльев и хвоста, используемых современными птицами, гоняющимися за потоком, для визуального стимулирования добычи к побегу.

Исследователи собрали ссылки на видеоролики, иллюстрирующие это разнообразие среди птиц (см. дополнительные материалы в Их статья(И некоторые другие ссылки на примеры ниже).

Оборудованный девятью моторами, Робоптерикс был запрограммирован так, чтобы имитировать движения передних конечностей и хвоста птиц, которые бродят по земле в поисках пищи, таких как Робоптерикс. Самый большой дорожный бегун (Кэт Авила) или Рыжехвостый малиновка (Природа никогда не умирает) в рамках анатомических ограничений, определенных на основе палеонтологической литературы Минён Сун, эксперта по анатомии динозавров мелового периода.

Джинсук Парк (первый автор статьи и полевой орнитолог, занимающийся… Рацион и корм для птицКоманда полевых биологов провела тесты на Robopteryx, чтобы наблюдать за поведенческими реакциями наземных кузнечиков, принадлежащих к древнему отряду прямокрылых, который, вероятно, сосуществовал с пеннарапторовыми динозаврами.

Результаты показали, что кузнечики убегали чаще, когда на передних конечностях присутствовали протоухи, по сравнению с кузнечиками без протоугов. Кроме того, кузнечики чаще убегали, когда на их первичных крыльях были белые пятна, по сравнению с теми, когда они были черными. Кроме того, кузнечики чаще убегали при наличии рулевых перьев, особенно когда площадь рулевых перьев была большой.

Поскольку взаимодействие простых нейронных цепей, участвующих в спасении от добычи насекомых, имеет решающее значение для понимания эволюции стратегии преследования потока у птиц, исследователи решили сравнить нейронные реакции кузнечиков с виртуальными проявлениями динозавров.

«Я создавал компьютерную анимацию (примеры в Дополнительном материале для бумага) имитировал виртуальные дисплеи каудиптерикса и показывал их кузнечикам в лаборатории», — объясняет Джинсук Парк.

«Я использовал дешевые, легко доступные оборудование «Для записи реакций нейронов», — добавляет Джинсук. Исследователи обнаружили, что реактивность нейронов, особенно пиковая скорость стрельбы, была выше в ответ на анимацию с протокрыльями, чем на анимацию без них.

Основываясь на результатах, исследователи утверждают, что добыча динозавра с большей вероятностью убежала, когда у нее были протокрылья, состоящие из перьев, особенно на концах передних конечностей и с контрастным рисунком, а также когда присутствовали рулевые перья, особенно у динозавров. Много места, используемого во время виртуальных представлений.

«Мы предполагаем, что использование перьев для отпугивания добычи может увеличить частоту преследования после побега от добычи, тем самым усиливая важность крыльев и основных хвостов в маневрировании для успешного преследования. Это может привести к развитию более крупных и жестких перьев, поскольку это будет позволяют более агрессивные занятия. «Успешные и более четкие дисплеи оптического потока», — подводит итог Санг Им Ли, интегративный эколог и член исследовательской группы, ранее изучавший Роль птиц Ола В воздушных маневрах, выполняемых летающими птицами.