Naukowcy z Uniwersytetu Nagoya w Japonii opracowali wskaźnik pozwalający oszacować, w jaki sposób ptak wykorzystuje swoje skrzydła do lotu lub innego rodzaju poruszania się, mierząc siłę kości kruczej i masę ciała zwierzęcia. Powinno to poprawić naszą wiedzę na temat tego, w jaki sposób wymarłe zwierzęta używały swoich skrzydeł i różnych wzorców lokomocji napędzanych skrzydłami, które pojawiły się wraz z ewolucją ptaków. Ich odkrycia zostały opublikowane w czasopiśmie Journal of Anatomy.
Sama obecność skrzydła nie mówi nam, czy zwierzę potrafi latać. Na przykład pingwiny wyewoluowały skrzydła, aby poruszać się w wodzie, podczas gdy pierzaste dinozaury mogły wykorzystywać swoje skrzydła do innych celów, takich jak termoregulacja i pokaz wewnątrzgatunkowy. Dlatego, aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób zwierzęta rozwinęły umiejętność latania, indeks musi uwzględniać zarówno obecność skrzydeł, jak i zdolność do wykonywania potężnych uderzeń skrzydłami.
„Chcieliśmy stworzyć nowy indeks, ponieważ ludzie myślą, że jeśli zwierzę ma skrzydła, to może latać” – powiedział drugi autor badania, adiunkt Shin-ichi Fujiwara. „Ale to nie zawsze jest prawdą. Zwierzę może też wykorzystywać swoje skrzydła do innych celów, np. do izolacji termicznej u nielotów. Nasz zespół badawczy skupił się na tym, jak zmiany w morfologii szkieletu mogą prowadzić do zmian w poruszaniu się. Następnie zmiany te mogą prowadzić do głównych przemian ekologicznych, takich jak zmiana stylu życia ze środowiska lądowego do środowiska powietrznego, wodnego, nadrzewnego lub podziemnego. Pochodzenie lotu ptaków było ważnym tematem w tej dziedzinie. Dlatego musieliśmy opracować alternatywne indeks, oparty na biomechanice, w celu określenia zdolności ptaków do trzepotania i który moglibyśmy również wykorzystać do pomiaru szczątków szkieletowych”.
Aby stworzyć ten indeks, naukowcy wykorzystali ptasią kość kruczą. Kość krucza działa jak rozpórka zapobiegająca deformacji szkieletu klatki piersiowej, gdy silne mięśnie latające zwierzęcia, które łączą skrzydła z mostkiem, kurczą się. Doktorant Takumi Akeda z Wydziału Nauk o Ziemi i Planetarności Wyższej Szkoły Studiów nad Środowiskiem na Uniwersytecie w Nagoi oraz Fujiwara z Muzeum Uniwersytetu w Nagoi zmierzyli wielkość przekroju poprzecznego kości kruczej w stosunku do masy ciała 220 okazy ptaków. Ich próbka 209 gatunków obejmowała wymarłe ptaki, takie jak dodo i alka olbrzymia.
Następnie naukowcy podzielili ptaki na cztery grupy w oparciu o sposób, w jaki używały skrzydeł. Tymi grupami były te, które używały lotu trzepoczącego (np. gołębie); te, które nurkowały z napędem skrzydłowym (np. pingwiny); te, które były nielotne i nie miały zdolności trzepotania (np. strusie); oraz te, które wykorzystywały szybowanie termiczne i dynamiczne (np. albatrosy i sępy). W oparciu o siłę kości kruczej i zdolność trzepotania, naukowcy mogli stworzyć nowy wskaźnik do analizy wzorców lotu.
Odkryli, że siła kości kruczej w stosunku do masy ciała może odzwierciedlać siłę wywieraną przez mięśnie latające, które przeciwdziałają sile nośnej na skrzydłach. Pomaga to oszacować, w jaki sposób ptak wykorzystuje napęd. Szybujące ptaki miały zwiększoną wytrzymałość krukowatą, prawdopodobnie po to, aby umożliwić im wytrzymanie większych sił zginających spowodowanych skurczem trzepoczących mięśni. W przeciwieństwie do ptaków, które nie trzepotały, miały mniejszą siłę kruczą. Wyniki te pokazują, że siła kości kruczej w stosunku do masy ciała odzwierciedla siłę nośną na skrzydłach, dlatego jest to przydatne narzędzie do rekonstrukcji rodzaju napędu używanego przez zwierzę.
Indeks Akedy i Fujiwary powinien pozwolić przyszłym naukowcom ocenić style lotu i zdolności trzepotania nie tylko wymarłych ptaków, ale także innych latających zwierząt, w tym Pteranodona i Quetzalcoatlusa z „Jurassic World”. Indeks może również pozwolić im oszacować pochodzenie lotu u skrzydlatych teropodów, przodków ptaków.
„Wykorzystanie siły kruczej jest potężną ramą teoretyczną do rekonstrukcji pochodzenia zdolności trzepotania przed lotem i lotu z napędem” – powiedział Fujiwara. „Wydaje się właściwe, aby najpierw zastosować nasz nowy indeks do wymarłych taksonów z linii ptaków teropodów, która obejmuje pierzaste dinozaury, takie jak Archaeopteryx i Confuciusornis. Uważamy również, że kości krukowate Pteranodona i Quetzalcoatlus funkcjonowały jako rozpórki zapobiegające skurczowi trzepoczących mięśni Dlatego nasz indeks może potencjalnie zrekonstruować ich zdolność lotu i pomóc odpowiedzieć na kontrowersyjne pytania, takie jak to, czy Quetzalcoatlus może machać skrzydłami, by latać”.