Mały robot dostarczył argumentów w debacie na temat początków latania.
Kolibry po mistrzowsku opanowały sztukę latania. Potrafią unieść się pionowo, zawisnąć w miejscu, a także latać na boki i do tyłu. Dla ich odległych przodków latanie nie było jednak takie łatwe. Zdjęcie na licencji Creative Commons. Autor: Mdf
Debata ta toczy się głównie wokół ptaków, choć sztukę latania ziemskie istoty opanowały wielokrotnie (przed ptakami owady i pterozaury, a po nich nietoperze).
Zdaniem części badaczy prekursorów ptasiego latania należy szukać wśród żyjących na drzewach opierzonych dinozaurów. Skrzydła – początkowo obecne na wszystkich kończynach – pomagały im szybować z gałęzi drzew. Z czasem to szybowanie przekształciło się w aktywne latanie.
Druga hipoteza widzi przodków ptaków wśród pierzastych dinozaurów biegających po ziemi. Początkowo skrzydła jedynie wspomagały bieganie, ale w pewnym momencie zwierzęta te opanowały umiejętność wzbijania się w powietrze.
Grupa naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkley i Instytutu Smithsona skonstruowała małego owadopodobnego robota z sześcioma nogami, któremu można zamontować skrzydła. Konstrukcję nazwali DASH+Wings.
Badacze testowali jego prędkość na płaskiej powierzchni oraz umiejętność pokonywania pochyłości.
25-gramowy robot bez skrzydeł osiągał na płaskiej powierzchni prędkość 0,68 m/s po dodaniu skrzydeł prędkość wzrosła do 0,72 m/s Jednak naprawdę dobre efekty DASH+Wings osiągnął, gdy skrzydłami zaczął machać – 1,29 m/s. Również przy wchodzeniu pod górę machanie skrzydłami dawało rewelacyjne efekty.
Czyli jednak zwolennicy biegania mają rację? Zdaniem twórców robota nie. Prędkość podczas machania była rzeczywiście dużo większa, ale nie dość, by wzbić się w powietrze.
Badacze przetestowali również w tunelu aerodynamicznym zachowanie robota podczas szybowania. Okazało się, że machanie skrzydłami znacząco poprawia jego właściwości lotne, dzięki czemu DASH+Wings pokonywał w powietrzu dłuższe dystanse.
- Skrzydła pozwalają naszemu robotowi na stabilne opadanie, co oznacza, że może zeskoczyć z dużej wysokości i wylądować bezpiecznie na swoich nogach – opisał wyniki eksperymentów cytowany w komunikacie prasowym główny autor badań, Kevin Peterson. – Uważamy, że te wyniki dają pośrednie wsparcie hipotezie, że ptaki pochodzą od zwierząt żyjących na drzewach.
Wyniki badań ukazały się dzisiaj w Bioinspiration & Biomimetics.
A wing-assisted running robot and implications for avian flight evolution
K Peterson et al 2011 Bioinspir. Biomim. 6 046008 doi:10.1088/1748-3182/6/4/046008
Komunikat prasowy Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley.
(Oddanych głosów: 3, średnia ocen: 6,00 na 6)
Loading ...
Tak czy tak w środowisku pre-ptaków musiał istnieć silny nacisk selekcyjny na umiejętność przemieszczania się w powietrzu, a najłatwiej o to między gałęziami.
Nie jestem specem od biomechaniki, ale widać na tym filmie (według mnie), że skrzydła realizują kilka celów.
Po pierwsze działają jako narząd wspomagający utrzymanie równowagi, czyli rozpostarte skrzydła zapewniają lepszy balans i manewrowość przy bieganiu, zwłaszcza ucieczką na ziemi przed drapieżnikiem (nagłe zwroty) lub uciekając po długiej gałęzi (stabilność unikającą spadnięcia z wysokości).
Po drugie widać wyraźnie, ze „owad” poruszał się szybciej ze skrzydłami (a nawet ruchomymi patykami po bokach) niż bez nich. Czyli skrzydła zachowują się jak bologiczne koło zamachowe dokładając się do prędkości uzyskanej z „nóg”.
Myślę, że to wszystko ważne, ale dodałbym jeszcze do tego, ze u ptaków rozrosło się szczególnie centrum sterujące tę „machinę”. Chodzi mi o prążkowie (jądra podkorowe). Nie wiem czy struktura ta zostawia jakieś ślady w czaszce ptaków i gadów. Jednak jeśli tak, to łatwiej byłoby prześledzić pochodzenie ptaków (od biegających, czy nadrzewnych) na podstawie artefaktów ze skamielin.
Na gady biegające raczej bym tu nie liczył, bo, jak można spostrzec na rekonstrukcjach, zawsze uwolnienie przednich łap od biegania owocowało ich zmniejszeniem i zmianą zastosowania w kierunku manipulacyjnym. Trudno też byłoby sobie wyobrazić etapy przejściowe między nogą i skrzydłem. Na drzewach nieco łatwiej.
A jak było z nietoperzami one przecież mają chyba przednie kończyny zdolne do manipulacji?
@eptesicus, jesteś jeszcze „aktywny”?
nie są szczególnie zdolne do manipulacji. Pamiętaj, że u nietoperzy tylko kciuk jest wolny i zaopatrzony w pazur (u rudawkowatych – pazur również na II palcu), zaś pozostałe palce – bez pazurów – są spięte błonami lotnymi, dla których stanowią podporę. Wiele gatunków nietoperzy sprawnie chodzi na 4 kończynach, a więc podpiera się złożonymi skrzydłami – a dokładniej opiera na nadgarstkach i kciukach. Ale chodzenie i bieganie to jeszcze nie manipulacja podobna do tego, do czego zdolna była przednia kończyna welociraptora czy człowieka. Już większe zdolności manipulacyjne przedstawiają tylne stopy nietoperzy – zawsze pięcioplaczaste, zdolne nie tylko do podwieszania się pod sufitem, ale również do chwytania różnych przedmiotów. Zwłaszcza duże nietoperze mięsożerne – lironosy z rejonu australazjatyckiego – mogą podnieść z ziemi schwytaną mysz czy jaszczurkę, zaś nietoperze rybożerne – jak rybak nocny i nocek rybaczek z krainy neotropikalnej – wyciągną tymi łapskami rybkę.
To co piszesz wpasowywuje trochę sie w redukcje skrzydel u roznych nielotow, nawet tych szybko i wytrwale biegajacych (strusie).
Wygląda na to, ze przy naziemnym trybie zycia zyski z duzych skrzydel sa mniejsze niz w efekcie ich zaniku – przynajmniej w obecnych srodowiskach tych ptakow.
Nietoperz trochę skrzydłami manipuluje, na przykład chwyta nimi owady, ale palce ma całkowicie obciągnięte błoną – z wyjątkiem kciuka, który pozostał wolny i ma spory pazur. Kopalne pterozaury miały niewielkie chwytne palce na skrzydłach, bo u nich błona lotna rozpięta była między tułowiem i piątym palcem.
Czwartym, chyba że wiki mija się z prawdą.
chwytanie owadów w ich wydaniu to raczej niezbyt manipulacja. Owad jest zagarniany w powietrzu i wybierany z błony pyszczkiem
Nie, to ja się z prawda minąłem = piąty im zanikł i czwarty był ostatni.
witam wszystkich ponownie, w tym szanownego Gospodarza. Widzę, że mam spore zaległości
Witaj – brakowalo bardzo Twoich komentarzy.