سرنخ تازه‌ای از آرکئوپتریکس؛ نخستین پرندگان چگونه پرواز کردند؟

راز بقا: پژوهش جدیدی از دانشگاه ساوتهمپتون، سرنخ تازه‌ای درباره چگونگی برخاستن نخستین پرندگان از زمین ارائه کرده است. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که آرکئوپتریکس (Archaeopteryx)، پرنده‌ای حدود ۱۵۰ میلیون ساله که در مرز میان دایناسور‌های غیرپرنده و پرندگان قرار دارد، احتمالاً برای آغاز پرواز از چند جهش پیاپی با استفاده از پا‌های قدرتمند خود بهره می‌گرفته است.

دانشمندان بیش از یک قرن است درباره شیوه برخاستن آرکئوپتریکس بحث می‌کنند. این جانور پر داشت و بال‌هایی شبیه پرندگان داشت، اما ویژگی‌های متعددی از دایناسور‌ها را نیز حفظ کرده بود؛ از جمله دم استخوانی بلند، انگشتان پنجه‌دار و دندان‌هایی در فکی که هنوز منقار نداشت.

ساختار بدن آرکئوپتریکس نشان می‌دهد که برخاستن آن نمی‌توانسته دقیقاً مانند پرندگان امروزی باشد. این جانور استخوان جناغِ دارای تیغه مشخصی که در پرندگان امروزی محل اتصال عضلات نیرومند پرواز است، نداشت. همچنین دامنه حرکت شانه‌هایش محدود بود و نمی‌توانست بال‌ها را به اندازه کافی بالای پشت خود بالا ببرد. در نتیجه، بال‌ها به‌تنهایی نمی‌توانستند نیروی لازم برای یک جهش سریع و مستقیم به سوی پرواز را ایجاد کنند.

پژوهشگران برای حل این معما، مدل‌های رایانه‌ای پیشرفته را با مشاهده پرندگان امروزی مانند مرغ‌های دریایی، زاغی‌ها، کلاغ‌ها و سهره‌ها ترکیب کردند و این مدل‌ها را با آناتومی آرکئوپتریکس تطبیق دادند. آنها با بررسی عملکرد مفاصل ران، زانو و مچ پا و همچنین توان عضلات، سرعت احتمالی برخاستن این پرنده باستانی را محاسبه کردند.

نتایج نشان داد یک آرکئوپتریکس با وزن تقریبی ۴۰۰ گرم می‌توانسته با انجام سه جهش دوپا به سرعت پایدار پرواز، یعنی حدود ۷ متر بر ثانیه برسد. احتمال دیگری نیز وجود داشته است: دو جهش دوپا که میان آنها یک بال‌زدن رو به پایین انجام می‌شده است.

به گفته پژوهشگران، در این فرایند، پا‌ها نقش اصلی را در تولید نیروی اولیه داشتند و پس از آن بال‌ها وارد عمل می‌شدند. حتی در پرندگان امروزی نیز بخش بزرگی از نیروی مورد نیاز برای جدا شدن از زمین توسط پا‌ها ایجاد می‌شود؛ پژوهشگران این سهم را در برخی شرایط تا حدود ۹۰ درصد برآورد کرده‌اند.

این یافته همچنین با رفتاری که هنوز در برخی پرندگان دیده می‌شود، مطابقت دارد. کلاغ‌ها، زاغی‌ها و مرغ‌های دریایی گاهی برای برخاستن از چند جهش کوتاه پیاپی استفاده می‌کنند. آنها در شرایط اضطراری ممکن است با یک جهش سریع پرواز کنند، اما در شرایط عادی می‌توانند با چند پرش متوالی انرژی کمتری مصرف کنند.

بنابراین، برخلاف تصور رایج، نخستین پرندگان احتمالاً با یک پرش ناگهانی و قدرتمند مانند پرندگان امروزی به آسمان نمی‌رفتند؛ آرکئوپتریکس ممکن است با الگویی شبیه «جهش، جهش، جهش و سپس بال‌زدن» یا «جهش، بال‌زدن، جهش و ادامه بال‌زدن» نخستین پرواز‌های خود را آغاز کرده باشد.

این مطالعه در نشریه Developmental Biology منتشر شده است.

منبع: Phys.org / University of Southampton