Многие люди, смотря на птиц, принимают лодыжку за вывернутое назад колено. На самом деле , колено у птиц скрыто почти всегда перьями. И несмотря на статный вид многих птиц, они на самом деле всю жизнь ходят на корточках.
Птицы произошли от двуногих плотоядных динозавров , но ранние из них стояли именно вертикально, бедренные кости которых находились вертикально ниже своих бедер. В какой момент они начинают пресмыкаться, и почему?
Ученые долго строили предположения на эту тему, но Вивиан Аллен из Королевского ветеринарного колледжа нашел четкий ответ при построениях виртуальных моделей динозавров. Он использовал медицинские сканеры и смог реконструировать скелеты 17 видов, представляющих ответвления линии, в конечном результате приведшей к птицам. Эти изменения были от крокодилов, динозавров, как тираннозавр, аллозавр и велоцираптор, до появления птиц, как археоптерикс, и современная курица.
Нарастив виртуальную плоть на эти скелеты, Аллен показал, что их позиция “на корточках” развивалась постепенно, так как их центр тяжести переместился вперед, к их головам. Это кажется очевидным, но причина этого перемещения была неожиданной. Все считали, что это было, потому что хвосты динозавров стали легче и короче. Вместо этого, Аллен предположил, что это было из-за того, что их “оружие” охоты увеличилось в размере.
Это слегка иронический результат, потому, что большинство людей изучающих происхождение птиц, как правило, сосредоточены на “руках”, которые медленно эволюционировали в от хватания, в покрытые пухом конечности и в дальнейшем в - мощные летающие крылья с плоскими лопастями, как перья. Стив Гатези из университета Браун, был первым ученым, кто серьезно сосредоточился на задних конечностях еще в 1990 году , и выдвинул идеи об эволюции мышц ног динозавров и их походке.
Джон Хатчинсон помог в этой работе, но он все еще видел вопрос о происхождении пресмыкающейся позы птиц открытым. Конечно, были сравнены скелеты динозавров на глаз, но он хотел получить некоторые точные цифры их масс и центров тяжести. Почему? Потому, что это ключ к пониманию того, как динозавры “присели”. “Центр тяжести своего рода сокращение для целого животного, -говорит Аллен,- можно считать, что передвижение – это использование части вашего тела и приложения силы на окружающую среду, чтобы переместить центр тяжести в пространстве”
Оценить центры тяжести – сложнее сделать, чем сказать. Нужно реконструировать мышечные ткани на кости, для чего необходимы скелеты исключительной сохранности. Хатчинсон начал это делать в 1999 и Аллен, его аспирант, в конечном счете, принял у него эстафету. Четырнадцать лет и 17 видов спустя, их база данных была готова. “Эти данные очень много значат для меня, - говорит Хатчинсон,- я счастлив , что добился настойчивостью результата, в который не верили сотрудники собственной лаборатории ”.
Техника звучит просто: штукатурка виртуальной плотью виртуальных костей. Понятно, что результаты отчасти – субъективны, поэтому для большей точности, проводилось сканирование живых организмов, чтобы понять, на сколько мышечные контуры отличаются от скелетных, и использовали эти данные, для создания целого ряда опытных моделей. Была сделана отдельно каждая часть тела- голова, руки, хвост, и т.д. как большие, так и маленькие, как они могли быть правдоподобнее, и объединили их, для получения допустимого диапазона для каждого животного и его центра тяжести.
Некоторые ученые считали, что центр тяжести перешел к голове постепенно по всей линии птицы, другие - что он вдруг прыгнул вперед, по причине того, что у самых ранних прото-птиц развилась большая грудная клетка и летательные мышцы .Данные Аллена вяжутся до определенной степени…
Он показал, что центр тяжести начал перемещаться вперед ускоренными темпами после появления небольших динозавров maniraptoran как велоцираптор и дейноних, примерно совпадающей с полетами в этой группе. Но это был финал длительного переходного периода. Изменения центра тяжести и “позы” группы произошли задолго, до того, как кто-то из них поднялся в воздух.
“Еще раз, это показывает, что НЕТ разрыва между дино-стилем и птице-стилем животных” , говорит Томас Хольц, младший палеонтолог из университета Мэриленда. “Там нет никакой морфологической разницы, которую можно увидеть, и сказать, ага, вот это было динозавр - а это уже птица”.
Когда Аллен проанализировал влияние отдельных частей тела на этот вопрос, хвост оказался неважным, но вместо этого, размер “оружия” (и в меньшей степени – головы и шеи), был тесно связан с центром тяжести.
Результат был столь отличителен от устоявшегося мнения, что Аллен и Хатчинсон провели более 2 –х лет проверки статистики и убеждая себя. Но данные продолжали свидетельствовать о том, что раскормленный динозавр разработал “оружие”, чтобы первым схватить добычу или подняться, и затем, чтобы летать- их центр тяжести переместился вперед, а ноги “присели”. Добавление массы впереди было более важным фактором, чем принятие её от задней части тела.
В дальнейшем, Аллен хочет использовать свои виртуальные модели, чтобы перейти от изучения эволюции динозавров в “позиции”, к эволюции в “движении”. Это значит, что не только конкретизировать цифры определенного скелета, но и имитировать мышцы , формирование суставов и физической силы, действующей на движущиеся конечности. Команда исследователей надеется, что другие ученые смогут принять участие в расширении и добавлении данных в нынешние исследования,
Дромеоландия
2010-2016