6 Minutės
Įprastas vaizdas – kengūros, šokančios per Australijos lygumas – atrodo amžinas. Tačiau ar didžiulės, Pleistoceno epochos kengūros galėjo šokinėti taip pat kaip jų šiuolaikinės giminaitės? Nauji tyrimai, derinantys fosilijų anatomiją ir biomechaniką, rodo, kad šie milžinai galėjo būti ne tik lėtai žingsniuojantys, bet ir sugebėti atlikti trumpus, galingus šuolius.
Šiuolaikinės kengūros šokinėja – ar tai galėjo daryti ir jų milžiniški protėviai?
Rethinking a prehistoric stereotype
Dešimtmečius paleontologai prielaidavo, kad Australijos megafauna, tarp kurios buvo ir didžiausia kengūrų rūšis Procoptodon goliah, buvo per sunki, kad galėtų reguliariai šokinėti. Procoptodon, siekęs maždaug 2 metrų ūgį ir svėręs iki 250 kilogramų, ženkliai lenkė šiandienines didžiausias kengūras (maždaug 90 kg). Intuityvi išvada buvo paprasta: tokia kūno masė per daug apkrautų sausgysles ir kojų kaulus pasikartojančio šuolio metu, todėl šie gyvūnai turėjo vaikščioti labiau stačia nugara, beveik žmogaus pėdomis primenančiu ėjimu.
Ši prielaida remiasi bendrais mechanikos principais, pavyzdžiui, kvadrato ir kubo dėsniu bei jėgos ir ploto masteliavimu (allometrija). Tačiau svarbu atkreipti dėmesį, kad anatominės savybės, tokios kaip sausgyslių tvirtinimosi ploto dydis ar pėdos kaulų robustiškumas, gali kompensuoti dalį masės sukeltų jėgų. Todėl reikia tiesioginių palyginimų tarp gyvų rūšių ir fosilijų, kad būtų galima objektyviau įvertinti galimybes šokinėti.
Bones, tendons and a surprising capability
Manchesterio ir Bristolio universitetų kartu su Melburno universiteto mokslininkai iš naujo svarstė šią prielaidą, atlikdami palyginamąją anatomijos ir biomechanikos studiją. Jie išmatuoti galūnių elementus iš 63 kengūrų ir valabijų rūšių – įskaitant 94 šiuolaikinius specimenus ir 40 fosilinių kaulų – kad įvertintų, ar astronominės dydžio rūšių sausgyslės ir pėdų kaulai galėjo atlaikyti šokinėjimo metu susidarančias jėgas.
Tyrėjai naudojo standartizuotus matavimo metodus: sausgyslių tvirtinimosi ploto įvertinimą pagal kulnakaulio (calcaneus) morfologiją, metatarsalų ilgį ir diametrą, taip pat kaulų robustiškumo rodiklius, susijusius su lenkimo momentais. Tada šiuos duomenis lygino su gyvųjų rūšių matavimais, taikydami mastelio (allometrinių santykių) modelius, kad prognozuotų sausgyslių skerspjūvio plotus ir kaulų mechanines savybes santykyje su kūno mase. Tokie palyginimai leidžia aplenkti vien tik intuiciją ir pateikti kiekybinius įvertinimus apie apkrovas, kurias galėjo patirti šie gyvūnai.
What the team measured
- Kulnakaulio (kulno kaulo) pritvirtinimo plotus, kurie nurodo tikėtiną Achilo tipo sausgyslių skerspjūvį ir tvirtumą.
- Ketvirtojo metatarsalo ilgį ir skersmenį – pėdos kaulo, kuris linkęs patirti lenkimo įtempius šuolio metu, parametrus.
- Palyginimus su gyvūnais, gyvenančiais šiandien, kad pagal kūno masę būtų įvertinami sausgyslių dydis ir kaulų stiprumas.
Rezultatai nustebino: fosilijos rodė dideles sausgyslių pritvirtinimo zonas ant kulnakaulių ir metatarsalų, pakankamai galingas, kad atlaikytų šuolio sukeliamus lenkimo momentus. Kitaip tariant, skeleto „įranga“ – tiek sausgyslių fiksacijos ploto, tiek metatarsalų robustiškumo prasme – atrodė pakankamai stipri, kad Procoptodon ir kitos milžiniškos kengūros galėtų generuoti trumpas, bet galingas šuolių serijas.
Biomechaniniu požiūriu tai reiškia, kad sausgyslės galėjo veikti kaip elastingos energijos saugyklos, sugeriančios ir grąžinančios dalį mechaninės energijos per šuolių ciklą. Tokia mechanika modernaus raudonojo kengūros (Macropus rufus) atveju leidžia sumažinti raumenų sąnaudas ilgų pervažiavimų metu. Jei Procoptodon turėjo tvirtus sausgyslių prisitvirtinimo taškus ir robustiškas metatarsales, tai gali reikšti panašias funkcines galimybes, bent jau trumpiems greičio priepuoliams.
How they probably moved in real life
Tokia biomechaninė galimybė nereiškia, kad Pleistoceno megafauna praleisdavo dienas šokinėdama taip kaip šiuolaikinės macropodai. Tyrimas siūlo mišrų lokomocijos repertuarą: daugiausia lėti, galingi žingsniai maitinimosi ir lygios žemės perėjimo metu, kartu su gebėjimu generuoti greitus šuolius, kai reikėdavo įveikti nelygų reljefą arba pabėgti nuo plėšrūnų.
Iš ekologinės perspektyvos toks mišrus lokomocijos modelis yra prasmingas. Didelės kūno masės gyvūnai dažnai turi kompromisus tarp stabilumo, energijos vartojimo ir greičio. Lėti, stambūs žingsniai mažina energijos sąnaudas kasdienių veiklų metu ir padeda išlaikyti pusiauskvyrą, ypač ant atviros lygumos, kur vėjas ir matomumas gali kelti iššūkius. Tačiau kada reikėdavo pereiti per akmenuotus plotus, įveikti kliūtis ar greitai reaguoti į plėšrūno ataką, gebėjimas atlikti trumpus, bet intensyvius šuolius galėjo būti svarbi išlikimo strategija.
Kaip autoriai pažymi: „Nors šokinėjimas galbūt nebuvo jų pagrindinė lokomotyvinė forma, mūsų išvados rodo, kad jis galėjo būti dalis platesnio lokomocijos repertuaro, pavyzdžiui, trumpiems greičio priepuoliams.“ Tokia formulė atitinka ir elgsenos rekonstrukcijas pagal gležnesnius kaulų bruožus bei buveinių rekonstrukcijas, kuriose buvo mišiniai atviros ir fragmentuotos augalijos tarpsnių.
.avif)
Procoptodon goliah kompiuterinė modelinė rekonstrukcija.
Why this matters
Persvarstymas, kaip judėjo išnykusios rūšys, keičia mūsų supratimą apie jų elgseną, ekologiją ir plėšrūnų–grobio santykius senovinėse aplinkose. Jei milžiniškos kengūros galėjo šokinėti ekstremaliose situacijose, jos galėjo būti geriau pritaikytos gyventi suskaidytose buveinėse arba greitai reaguoti į grėsmes nei manyta anksčiau. Tai svarbu rekonstruojant tiek maitinimosi strategijas, tiek migracines trajektorijas ir teritorijų dydžius, kurių reikėjo šiems gyvūnams išgyventi.
Tyrimas taip pat parodo, kaip naudingai galima derinti šiuolaikinę biomechaniką su fosilijų anatomija. Kiekybiniai matavimai ir palyginamieji metodai leidžia perrašyti ilgai laikytas nuostatas apie išnykusias rūšis, suteikiant naują kontekstą megafaunos ekologiniams vaidmenims. Tai ypač svarbu, kai kalbame apie išnykusių rūšių funkcinius gebėjimus, kurie tiesiogiai veikia, kaip mes interpretuojame jų sąveikas su kitomis rūšimis ir aplinka.
Ateities tyrimai patikslins šiuos biomechaninius modelius – jie integruos minkštųjų audinių rekonstrukcijas, pažangesnius kompiuterinius simuliavimus, tokius kaip galūnių dinamika ir baigtinių elementų analizė (FEA), ir įvertins, kaip šokinėjimo jėgos keitėsi priklausomai nuo greičio, reljefo ir amžiaus/lyties variacijų rūšies populiacijoje. Tokie žingsniai pagerins mūsų gebėjimą tiksliau modeliuoti realius judėjimo režimus ir energetinius kaštus, susijusius su skirtingomis lokomocijos strategijomis.
Kol kas idėja, kad aukštas, grakštus, bet retai pastebimas kengūrinis milžinas galėjo kartais atlikti galingą šuolį per Pleistoceno lygumą, tampa šiek tiek labiau tikėtina. Tai nebarbariška romantizacija – tai grįstas paleobiologinis siužetas, kuris papildomai atveria klausimus apie megafaunos adaptacijas, evoliucinę ekologiją ir žmogaus poveikį šių rūšių išlikimui.
Šaltinis: sciencealert
Palikite komentarą