Oorsprong van aviaire vlucht

Rond 350 BCE, Aristoteles en andere filosofen van de tijd werd een poging om de aerodynamica van aviaire vlucht uit te leggen. Zelfs na de ontdekking van de voorouderlijke vogel Archaeopteryx, meer dan 150 jaar geleden, debatten nog steeds bestaan ​​met betrekking tot de evolutie van de vlucht. Er zijn drie belangrijke hypotheses met betrekking tot aviaire vlucht: Opspringen Proavis model, beweeglijke model en Arboreal model. Archaeopteryx, de oudst bekende voorouder van de moderne vogels, zou aanwijzingen om de herkomst van aviaire vlucht bieden.

Vliegeigenschappen

Voor vlucht optreden in Aves, moeten vier fysische krachten gunstig worden gecombineerd. Om vogels om deze krachten in evenwicht zijn bepaalde fysische eigenschappen vereist. Asymmetrische vleugels, gevonden op alle vliegende vogels, met uitzondering van de kolibries, helpen bij de productie van de stuwkracht en lift. Alles wat door de lucht beweegt produceert slepen vanwege wrijvingskrachten. De aërodynamische lichaam van een vogel kan verminderen slepen, maar bij het stoppen of vertragen van een vogel zal zijn staart en voeten gebruiken om de luchtweerstand te verhogen. Het gewicht is het grootste obstakel vogels moeten overwinnen om te vliegen. Een dier kan gemakkelijker vlucht bereikt door het verminderen van de absolute gewicht. Vogels geëvolueerd uit andere theropoddinosaurussen die al was gegaan door een fase van verkleining tijdens de Midden-Jura, gecombineerd met snelle evolutionaire veranderingen. Vliegende vogels tijdens hun evolutie verder teruggebracht ten opzichte van het gewicht door middel van een aantal kenmerken, zoals het verlies van tanden, gonadale hypertrofie, en fusie van de botten. Tanden zijn vervangen door een lichtgewicht bill van keratine en kauwen treedt in de spiermaag van de vogel. Andere geavanceerde fysieke kenmerken ontwikkeld voor de vlucht zijn een kiel voor de bevestiging van de vlucht spieren en een vergrote cerebellum voor fijne motorische coördinatie. Dit waren geleidelijke veranderingen wel en niet strikte voorwaarden voor de vlucht: de eerste vogels hadden tanden, in het beste geval een kleine kiel en relatief ongefuseerde botten. Pneumatische bot, die hol of vol luchtzakken wordt vaak gezien als een aanpassing verminderen van het gewicht, maar het was al aanwezig in niet-vliegende dinosaurussen en vogels in feite gemiddeld niet een lichtere skelet dan zoogdieren van dezelfde grootte . Hetzelfde geldt voor de vorkbeen, een bot dat skelet verbetert schrap voor de spanningen vlucht.

De monteurs van de vleugels van een vogel is sprake van een complexe interactie van krachten, met name in de schouder, waar de meeste van de bewegingen van de vleugels 'plaatsvinden. Deze functies hangen af ​​van een nauwkeurige balans van krachten uit de spieren, ligamenten en gewrichtskraakbeen alsook inertiële, zwaartekracht en aërodynamische belastingen op de vleugel.

Theorieën

Opspringen Proavis model

Een theorie van een pouncing proavis werd eerst door Garner, Taylor en Thomas voorgesteld in 1999:

De auteurs van mening dat deze theorie had vier belangrijkste deugden:

  • Het voorspelt de waargenomen opeenvolging van karakter acquisitie in aviaire evolutie.
  • Het voorspelt een Archaeopteryx-achtige dieren, met een skelet min of meer identiek is aan aardse theropoden, met enkele aanpassingen aan het klappen, maar zeer geavanceerde aërodynamische asymmetrische veren.
  • Het verklaart dat de primitieve pouncers kan samengaan met meer geavanceerde folders, omdat zij niet concurreren om vliegen niches.
  • Het verklaart dat de evolutie van langwerpige-rachis dragende veren begon met eenvoudige vormen die een uitkering die door toenemende weerstand. Later, kon meer verfijnde veer vormen beginnen om ook lift.

Beweeglijke model

Een beweeglijke, of de "running" model werd oorspronkelijk door Samuel Wendell Williston voorgesteld in 1879. Deze theorie stelt dat "de vlucht geëvolueerd in het runnen bipeds door een reeks van korte sprongen". Aangezien de lengte van de sprongen verlengd, worden de vleugels niet alleen voor stuwkracht, maar ook voor de stabiliteit en uiteindelijk geëlimineerd de glijdende tussenproduct. Echter, deze theorie werd gewijzigd in 1970 door John Ostrom het gebruik van de vleugels als een insect voederen mechanisme dat het uitgegroeid tot een vleugel beroerte te beschrijven. Onderzoek werd uitgevoerd door het vergelijken van de hoeveelheid energie die door elk jachtmethode de hoeveelheid voedsel verzameld. De potentiële jacht volume verdubbelt door rennen en springen. Om dezelfde hoeveelheid voedsel te verzamelen, zou Archaeopteryx minder energie verbruiken door rennen en springen dan door alleen hardlopen. Daarom zouden de kosten / baten-verhouding gunstiger voor dit model zijn. Vanwege Archaeopteryx lange en rechtop been, voorstanders van dit model zeggen dat de soort was een aardse vogel. Deze eigenschap zorgt voor meer sterkte en stabiliteit in de achterste ledematen. Stuwkracht die door de vleugels gekoppeld voortstuwing in de benen genereert minimum snelheid vereist om de vlucht te bereiken. Deze vleugel beweging wordt verondersteld te zijn geëvolueerd van asymmetrische voortstuwing fladderende beweging. Zo, door middel van deze mechanismen, Archaeopteryx was in staat om de vlucht van de grond af te bereiken.

Hoewel het bewijs in het voordeel van dit model is wetenschappelijk aannemelijk, het bewijs tegen is aanzienlijk. Bijvoorbeeld, zou een beweeglijke vluchtmodel energetisch minder gunstig zijn in vergelijking met de alternatieve hypothesen. Om lancering bereiken, zou Archaeopteryx moeten sneller neornithes gerund met een factor drie, door zijn gewicht. Verder is de massa van Archaeopteryx versus de afstand die nodig is voor minimum snelheid te verkrijgen liftoff snelheid evenredig is derhalve als massa toeneemt, de energie voor het opstijgen toeneemt. Ander onderzoek heeft aangetoond dat het betrokken is bij beweeglijke vlucht fysica dit niet een waarschijnlijke antwoord op de herkomst van aviaire vlucht zou maken. Zodra de vlucht snelheid wordt bereikt en de Archaeopteryx is in de lucht, zou slepen veroorzaken de snelheid om onmiddellijk te verminderen. Bovendien zouden saldo niet worden gehandhaafd vanwege deze directe vermindering van snelheid. Daarom zou Archaeopteryx een zeer kort en ineffectief vlucht hebben. In tegenstelling tot Ostrom's theorie over de vlucht als een jacht mechanisme, opnieuw natuurkunde niet ondersteunt dit model. Om effectief te vangen insecten met de vleugels, Archaeopteryx zou een mechanisme vereisen, zoals gaten in de vleugels om de luchtweerstand te verminderen. Zonder dit mechanisme, zou de kosten / batenverhouding niet haalbaar.

De daling van de efficiëntie als we kijken naar de beweeglijke model is veroorzaakt door de fladderende slag die nodig is om de vlucht te bereiken. Deze slag beweging moet beide vleugels om te gaan samenwonen een symmetrische beweging, of. Dit is apposed een asymmetrische beweging zoals wij mensen met onze armen tijdens het hardlopen. De symmetrische beweging zou kostbaar zijn als we kijken naar de beweeglijke model, omdat het moeilijk zou zijn tijdens het uitvoeren van op de grond ten opzichte van de aboreal model waar het natuurlijk om je armen samen bewegen bij een val. Er is ook een grote fitnessruimte daling tussen de twee uitersten van asymmetrische en symmetrische fladderende beweging zodat de therapods zou hebben ontwikkeld tot een van de uitersten.

-Vleugel bijgestaan ​​helling lopen

De Wair hypothese, een versie van de "beweeglijke model" van de evolutie van aviaire vlucht, waarbij vleugels vogels afkomstig uit voorpoot wijzigingen die downforce voorzien, waardoor de proto-vogels aanloop extreem steile hellingen, zoals de stammen van bomen, werd ingegeven door observatie van jonge chukar kuikens, en stelt voor dat de vleugels ontwikkelden hun aerodynamische functioneert als een gevolg van de noodzaak om snel te rennen zeer steile hellingen, zoals boomstammen, bijvoorbeeld om te ontsnappen aan roofdieren. Merk op dat in dit scenario vogels moeten downforce om hun voeten meer grip te geven. Er is betoogd dat de vroege vogels, waaronder Archaeopteryx, ontbrak de schouder mechanisme waarmee vleugels van moderne vogels te produceren snelle, krachtige opwaartse slagen; aangezien de neerwaartse druk waarop Wair afhankelijk wordt gegenereerd door opwaartse slagen, lijkt vroege vogels waren niet in staat Wair. Echter, een studie die lift gevonden gegenereerd uit de vleugels naar de belangrijkste factor voor een lichaam met succes versnellen naar een substraat tijdens Wair aangegeven het begin van de vlucht het vermogen werd beperkt door neuromusculaire controle of vermogen in plaats van door externe vleugel morfologie zelf en die gedeeltelijk ontwikkeld vleugels nog niet in staat is de vlucht zou inderdaad bruikbare lift tijdens Wair. Daarnaast is het onderzoek van het werk en de macht eisen voor bestaande vogel borstspier samentrekkende gedrag tijdens Wair onder verschillende hoeken van substraat helling aangetoond stapsgewijze verhogingen van deze eisen, zowel Wair hoeken toegenomen en in de overgang van Wair tot fladderende vlucht, waardoor een model voor een evolutionaire overgang van aardse luchtfoto motoriek als overgangsvormen stapsgewijs aangepast aan het werk en de macht te voldoen aan steiler en steiler hellingen met Wair en de incrementele stijgt van Wair op de vlucht te schalen.

Vogels gebruiken vleugel bijgestaan ​​schuin loopt vanaf de dag dat ze uitkomen op motoriek te verhogen. Dit kan ook worden gezegd van vogels of gevederde therapods waarvan vleugelspieren kan genereren voldoende kracht om te vliegen, en laat zien hoe dit gedrag kan hebben ontwikkeld om deze therapods dan uiteindelijk leidde tot de vlucht helpen. De overgang van vleugel geholpen helling lopen de vlucht kan worden gezien in de groei van dieren, als ze uit hatchlings tot volgroeid. Ze beginnen met een vleugel bijgestaan ​​helling lopen en langzaam veranderen hun vleugel slagen voor de vlucht als ze groeien en in staat zijn om voldoende kracht te maken. Deze overgangsregeling stadia die leiden tot de vlucht zijn zowel physicial en gedragsproblemen. De overgangen over een hatchlings leven kan worden gecorreleerd met de evolutie van de vlucht op een macroschaal. Als protobirds worden vergeleken met hatchlings hun fysieke kenmerken, zoals de vleugel grootte en gedrag vergelijkbaar zijn geweest. Flapping vlucht wordt beperkt door de grootte en de spierkracht van een vleugel. Zelfs tijdens het gebruik van het juiste model van aboreal of curosial, protobirds vleugels waren niet in staat om de vlucht te houden, maar ze hadden waarschijnlijk het gedrag dat nodig is voor de aboreal of curosial model als de hedendaagse vogels doen als uitgebroed krijgen. Er zijn soortgelijke stappen tussen de twee. Wing bijgestaan ​​helling running kunnen ook nuttig lift bij baby's, maar is erg klein in vergelijking met die van juvinilles en volwassen vogels. Deze lift is gevonden die verantwoordelijk zijn voor het lichaam versnelling wanneer gaan op een helling en leidt tot de vlucht als vogel groeit. Deze lift toont een andere overgang toestand leidt tot de vlucht.

Arboreal model

Dit model werd oorspronkelijk in 1880 voorgesteld door Othniel C. Marsh. De theorie stelt Archaeopteryx was een reptiel vogel die steeg van boom tot boom. Na de sprong, zou Archaeopteryx vervolgens zijn vleugels als balanceermechanisme. Volgens dit model, Archaeopteryx ontwikkelde een glijdende methode om energie te besparen. Hoewel een boom Archaeopteryx oefent energie beklimmen van de boom, een boom Archaeopteryx is in staat om hogere snelheden te bereiken en dekken grotere afstanden tijdens de zweefvliegen fase, die meer energie bespaart op de lange termijn dan een beweeglijke tweevoetige loper. Het behoud van energie tijdens het glijden fase maakt dit een meer energie-efficiënt model. Daarom zijn de voordelen behaald door glijden zwaarder wegen dan de energie die wordt gebruikt bij het beklimmen van de boom. Een moderne gedrag model om mee te vergelijken zou zijn dat van de vliegende eekhoorn. Naast de energiebesparing wordt arboreality algemeen positief geassocieerd met overlevingskansen, althans bij zoogdieren.

De evolutionaire pad tussen arboreality en vlucht is voorgesteld door een aantal hypothesen. Bijvoorbeeld, Dudley en Yanoviak voorgesteld dat dieren die in bomen leeft algemeen uiteindelijk groot genoeg om een ​​val, doelgerichte of anders zou voldoende snelheid te wekken voor aërodynamische krachten om een ​​effect op het lichaam. Veel dieren, zelfs degenen die niet vliegen, tonen de mogelijkheid om zichzelf rechts en het gezicht van de grond ventraal, dan vertonen gedrag dat optreden tegen aërodynamische krachten om hun daalsnelheid vertragen in een proces dat bekend staat als parachutespringen. Boombewonende dieren die werden gedwongen door roofdieren of gewoon viel van bomen die tentoongesteld dit soort gedrag zou in een betere positie om uiteindelijk mogelijkheden die meer verwant aan de vlucht waren zoals we die nu kennen evolueren zijn geweest.

Onderzoekers ter ondersteuning van dit model hebben gesuggereerd dat Archaeopteryx bezat skelet kenmerken vergelijkbaar met die van de moderne vogels. De eerste functie moet worden opgemerkt was de vermeende gelijkenis tussen de voet van de Archaeopteryx en die van de moderne vogels neerstrijken. De hallux, of aangepast van het eerste cijfer van de voet, werd lang gedacht dat puntige posterior om de resterende cijfers te hebben, zoals in het neerstrijken vogels. Daarom onderzoekers eens geconcludeerd dat Archaeopteryx gebruikt de hallux als balanceermechanisme op boom ledematen. Echter, studie van het Thermopolis specimen van Archeopteryx, waarvan de meest complete voet van elk bekend heeft, bleek dat de hallux was in feite niet omgekeerd, het beperken van het vermogen van het dier om baars op takken en wat een aardse of stam klimmen levensstijl. Een ander skelet functie die vergelijkbaar is Archaeopteryx en neornithes is de kromming van de klauwen. Archaeopteryx bezat dezelfde klauw kromming van de voet met die van roestende vogels. De klauw kromming van de hand in Archaeopteryx was vergelijkbaar met die in de basale dieren. Op basis van de vergelijking van de moderne vogels Archaeopteryx, neerstrijken kenmerken aanwezig waren, betekent een boom habitat. De mogelijkheid om op te stijgen en de vlucht werd aanvankelijk gedacht aan een supracoracoideus katrol systeem. Dit systeem bestaat uit een pees toetreding tot de humerus en coracoideus werkwijze van de scapula, zodat rotatie van de humerus tijdens de opgaande slag. Echter, is dit systeem ontbreekt in Archaeopteryx. Op basis van experimenten uitgevoerd door M. Sy in 1936, werd bewezen dat het SC katrol systeem niet nodig was voor de vlucht vanuit een verhoogde positie, maar was nodig voor beweeglijke opstijgen.

(0)
(0)
Commentaren - 0
Geen commentaar

Voeg een reactie

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tekens over: 3000
captcha