Полет часто называют одним из самых удивительных достижений эволюции, однако растущий массив свидетельств указывает на то, что первые крылья не были созданы для аэродинамики. Вместо этого они могли эволюционировать в первую очередь как визуальные инструменты для коммуникации и охоты.
Зоолог Пётр Яблонский предполагает, что ранние крылатые динозавры использовали свои прокрылья для приманивания добычи или подачи сигналов партнёрам задолго до того, как смогли оторваться от земли. Эта теория бросает вызов традиционному взгляду, согласно которому полет развивался непосредственно из механики планирования или бега, предполагая вместо этого, что визуальная сигнализация была первоначальным драйвером развития крыльев.
Гипотеза «демонстрации с выгонкой» (Flush Display)
Эта концепция возникла из наблюдений Яблонского за современными птицами на западе США. Он заметил, что некоторые виды внезапно раскрывают крылья или развевая хвостовые перья, чтобы напугать насекомых из укрытий — поведение, известное как «демонстрация с выгонкой» (flush display). Как только насекомые взлетали, птицы легко их ловили.
Яблонский предположил, что если современные птицы используют крылья для этой цели, то их динозавровые предки, вероятно, делали то же самое. Эта идея нашла поддержку среди учёных, изучающих пенарапторов — группу мелких оперённых динозавров, считающихся близкими родственниками современных птиц.
Почему эти крылья не могли обеспечивать полёт
Прежде чем проверять поведенческие теории, исследователи должны были убедиться, что эти ранние динозавры физически не были способны к полёту. Миньон Сон, вертебральный палеонтолог из Миннесотского университета, выделяет несколько критических ограничений:
- Недостаточная площадь поверхности: Крылья пенарапторов были слишком малы для создания подъёмной силы, необходимой для полёта.
- Ограничения суставов: Диапазон движений в суставах крыльев был ограничен, что предотвращало мощные взмахи, необходимые для аэродинамического подъёма.
- Структура перьев: Для аэродинамического полёта требуются асимметричные перья (где передний край уже заднего). Фоссильные данные свидетельствуют, что пенарапторы lacked этой специфической морфологии перьев.
«Исходя из палеонтологической летописи, у этих динозавров ещё не было аэродинамических перьев», — объясняет Сон.
Тестирование доисторического поведения с помощью роботов
Чтобы проверить, выполняли ли эти нефункциональные крылья другую роль, Яблонский и его команда обратились к экспериментальной палеонтологии. Они построили роботизированного динозавра под названием Robopteryx, моделируемого по образцу Caudipteryx — пенараптора размером с индейку, чьи окаменелости хорошо сохранились.
Робот был оборудован съёмными крыльями для моделирования двух сценариев: голые конечности и конечности с прокрыльями. Джинсок Пак, орнитолог, ныне работающий в Институте биологического интеллекта Макса Планка, взял Robopteryx в естественную среду в Сеуле (Южная Корея), чтобы наблюдать за дикими сверчками (Oedaleus infernalis ).
На протяжении двух летних сезонов команда фиксировала, как часто сверчки спасались бегством при встрече с «демонстрациями с выгонкой» робота. Результаты, опубликованные в журнале Scientific Reports в 2024 году, были однозначными: демонстрации были значительно эффективнее в напугании насекомых, когда у робота были прокрылья.
Нейронные доказательства на примере саранчи
Чтобы глубже изучить механизм этого поведения, исследователи перешли от физических роботов к компьютерным симуляциям. Они создали анимационные клипы с изображением Caudipteryx, совершающего взмахи крыльями, и показывали их домашней саранче.
В исследовании использовался инвазивный, но точный метод: электроды прикреплялись к нервным цепочкам и брюшкам саранчи для записи нейронной активности в реальном времени. Данные, размещённые на bioRxiv в апреле 2024 года, показали, что у саранчи наблюдалась более сильная нейронная реакция на движение прокрыльев, чем на голые конечности. Это подтверждает, что визуальный стимул демонстрации с крыльями с большей вероятностью вызывает реакцию побег у добычи.
Значение для эволюционной биологии
Хотя исследование не окончательно доказывает, что пенарапторы использовали демонстрации с выгонкой в дикой природе, оно демонстрирует, что такое поведение биомеханически и визуально правдоподобно. Корвин Салливан, палеонтолог из Университета Альберты, отмечает, что findings «элегантно и убедительно» поддерживают гипотезу.
Кроме того, Салливан подчёркивает, что несколько функций могут сосуществовать. Даже если прокрылья использовались для охоты, они могли одновременно служить другим целям, таким как брачные демонстрации для привлечения партнёров. Такая многофункциональность распространена в эволюционной биологии, где признак может возникнуть для одной цели, а позже быть приспоскоблен для другой.
Заключение
Эволюция полёта, возможно, началась не с потребности парить в вышине, а с потребности быть замеченным. Используя крылья для испуга добычи или привлечения партнёров, ранние динозавры заложили основу для структур, которые в конечном итоге покорили небеса. Это исследование показывает, как поведенческие эксперименты могут преодолеть разрыв между статичными окаменелостями и динамичной жизнью вымерших животных.
