понедельник, 27 апреля 2009 г.

«Умные» крылья птерозавров

Считается, что птерозавры были не слишком искусны в полете. Они сидели на гребне скалы или утеса, поджидая сильный восходящий поток воздуха, и, с трудом оторванные им от земли, пассивно парили подобно дельтаплану. Именно по причине неуклюжести и неспособности искусно контролировать полет они и проиграли битву за воздушное пространство птицам. Но не является ли такая точка зрения, своего рода, шовинизмом? Действительно ли птерозавры были неумелыми и неуклюжими господами воздушного океана в течение целых 180 млн. лет? Возможно ли подобное? Вряд ли. Природа такого не допускает. И последние исследования нашего тысячелетия показывают несостоятельность этой точки зрения.




Не только аэродинамика, строение крыльев, хвоста являются залогом успешного полета. Огромное значение имеет так же бортовой компьютер, система контроля полета. В случае живых организмов – это мозг и органы чувств. У млекопитающих, птиц, динозавров и птерозавров мозг плотно упакован в мозговом отделе черепа. Сложный рельеф этой костной коробки, призванной защищать нежное устройство центрального органа нервной системы, достоверно отражает его контуры. Это позволяет реконструировать строение утраченного мозга динозавра, в частности с помощью компьютерной томографии высокого разрешения с последующей 3D визуализацией. Хорошо сохранившиеся черепа динозавров удается обнаружить крайне редко. Еще сложнее обстоит дело с черепами птерозавров. По причине деликатного строения, связанного с облегчением костной конструкции для полета, они слабо устойчивы к натиску времени.
Счастливо сохранившиеся черепные коробки двух птерозавров Рамфоринха (Rhamphorhynchus muensteri) и Аньяньгеры (Anhanguera santanae) были исследованы палеонтологами из университетов Огайо и Техаса, под руководством профессора Лауренса Витмера (Lawrence Witmer). Ученые восстановили строение мозга и внутреннего уха этих двух ящеров и попытались ответить на вопросы, касающиеся, в частности того, как, благодаря развитию каких структур мозга эти позвоночные стали первыми успешными покорителями воздушного пространства и столь долго (даже больше, чем птицы) правили в нем.

video

Череп Рамфоринха

video

Череп Аньяньгеры

Рамфоринхи – род длиннохвостых рептилий, относительно небольшого размера (в среднем размером с ворона, но крупнейший из обнаруженных достигал 1.26 метра), с узкими крыльями и иглоподобными, торчащими вперед зубами. Питались насекомыми и (или) рыбой. Рамфоринхи были примитивными птерозаврами, обитавшими в раннеюрскую эпоху 163-144 млн. лет назад. Аньяньгера - представитель уже развитых бесхвостых птерозавров из позднего Мела живших 144-97 млн. лет назад. Аньяньгера был крупным птерозавром с размахом крыльев до 4-5 метров. Считается, что Древний демон (так можно перевести его название), как и рамфоринхи, был рыбоядным.

Рамфоринх

Аньяньгера

Анализ головного мозга этих птерозавров показал, что его устройство во многом напоминает мозг птиц. У них были редуцированны (уменьшены) обонятельные доли и развиты зрительные доли, что говорит о том, что летучих ящеров больше интересовало, как что-то выглядело, нежели как оно пахло. Также, подобно птицам, у птерозавров увеличенные флоккулы (т.н. «мозговые ушки»). Однако при этом, стоит заметить, что относительный размер мозга у птерозавров был несколько меньше, чем у современных пернатых. Так, Рамфоринх при весе 136 гр. имел вес мозга – 0,83 гр., аналогичные показатели Аньяньгеры – 7,6 кг и 7,72 гр. На основе этих данных палеонтологи вычислили, так сказать, «коэффициент мозговитости» этих летучих ящеров – он составил 0,39 у Рамфоринха и 0,34 у Аньяньгеры. Если высчитать тот же коэффициент для птиц, например, для голубя, то он будет равен 0,58.

video

Головной мозг Рамфоринха. Полукружные канальцы, выделенные синим, подобно наушникам сидят на "мозговых ушках"

video

Головной мозг Аньяньгеры. Полукружные канальцы, выделенные синим, подобно наушникам сидят на "мозговых ушках"

Но относительно большие размеры мозга птиц отнюдь не говорят о том, что они являются более искусными и развитыми летунами, чем были птерозавры. Скорее это объясняется коренными филогенетическими различиями – так, летучие ящеры произошли от архозавров с крайне слабо развитым центральным органом нервной системы, в то время как птицы ведут свою родословную от теропод, подотряда динозавров с отличительным трендом в сторону увеличения размеров мозга.
В пользу птерозавров, как искусных и совершенно неповторимых обитателей воздушного пространства, по мнению американских палеонтологов, свидетельствуют крупные флоккулы. «Мозговые ушки» птерозавров составляют аж 7,5% от массы мозга, в то время как у птиц – рекордсменов среди современных позвоночных по развитию данного отдела мозга – составляют лишь 1-2%! Почему же они были столь большими? Возможный ответ – умные крылья.
Размеры структуры головного мозга пропорциональны количеству обрабатываемой ею информации. Как показали недавние находки, крылья птерозавров были не просто кожистой пленкой, натянутой между передними и задними конечностями, а представляли собой сложно организованный орган со структурными сухожилиями, развитой сетью сосудов и мышц. Витмер с коллегами предположили, что птерозавры пользовались крыльями, как внешним сенсорным органом, информацию от которого получали и процессировали именно «мозговые ушки». Кроме того, известно, что флоккулы связаны с вестибулярным аппаратом, они же собирают информацию от глазных мышц и мышц шеи. Таким образом, координируя работу крыльев, мышц шеи, глаз, флоккулы делали птерозавров уникальными и очень умелыми воздушными охотниками. При любых, даже самых быстрых и сложных изменениях положения тела в полете, взгляд летучих ящеров не прыгал, подобно трясущейся камере, а продолжал оставаться сфокусированным на добыче.
Исследование полукружных канальцев птерозавров, работавших в связке с флоккулами, было еще одним интересным местом работы американских палеонтологов. Полукружные канальцы – это часть внутреннего уха и часть вестибулярного аппарата позвоночных. Они участвуют в регуляции равновесия и воспринимают изменения положения головы и тела в пространстве. Они были очень развиты у птерозавров. По относительной площади они в два раза превосходят птичьи! Выдающийся вестибулярный аппарат, безусловно, играл важную роль в возможности летучих ящеров четко выполнять фигуры высшего пилотажа.

video

Положение головы Аньяньгеры согласно строению полукружных канальцев

Кроме того, исследование канальцев пролило свет на положение головы Рамфоринха и Аньяньгеры. Положение головы соответствует положению горизонтального (бокового) полукружного канальца. Выяснилось, что Рамфоринхи, и возможно все примитивные птерозавры имели горизонтальное расположение головы, в то время как развитые птерозавры, такие как Аньяньгера, держали голову наклоненной под углом примерно в 30°. Причина такой ориентации – способ перемещения по земле. Рамфоринхи, имея короткие конечности, могли перемещаться по земле, скалам, деревьям, только по-пластунски. Длинные же конечности развитых птерозавров меловой эпохи подпирали их, возвышая над землей, поэтому во время ходьбы наклон головы к низу обеспечивал Аньяньгере возможность обзора перед собой.

а. Положение Рамфоринха на земле; b. Положение Аньяньгеры.

Публикация-источник (2003)

Комментариев нет:

Отправить комментарий