หุ่นยนต์และนกกระจอกเทศที่มีปีกปลอมรุ่นCaudipteryxกระพือปีก
ไดโนเสาร์มีปีกยุคแรกบินไม่ได้ แต่มันวิ่งได้ ด้วยความช่วยเหลือจากหุ่นยนต์ไดโนเสาร์ สล็อตแตกง่าย และนกกระจอกเทศอายุน้อยที่สวมปีกเทียม ผลการศึกษาพบว่าการเดินของไดโนเสาร์ทำให้ปีกของมันกระพือปีก ในสิ่งที่อาจเป็นสารตั้งต้นของวิวัฒนาการในการบิน
Caudipteryxเป็นไดโนเสาร์ขนาดเท่านกยูงที่มีปีกนกและปีกที่อาศัยอยู่เมื่อประมาณ 125 ล้านปีก่อน นักวิทยาศาสตร์รายงานออนไลน์วันที่ 2 พฤษภาคม ที่ PLOS Computational Biology การวิ่งที่ความเร็วประมาณ 2.5 ถึง 5.8 เมตรต่อวินาทีทำให้เกิดการสั่นสะเทือนไปทั่วร่างกาย ทำให้ปีกของมันกระพืออย่างแรง หากเป็นจริง ผลการวิจัยชี้ว่าไดโนเสาร์บางตัวต้องวิ่งก่อนจึงจะบินได้ เพิ่มรอยย่นใหม่ให้กับการโต้เถียงที่มีมาช้านานว่าใบปลิวที่เก่าที่สุดเป็นปีกหรือเครื่องร่อน
นักวิจัยบางคนแนะนำว่าก้านบาง ๆ ที่ละเอียดอ่อนในขนของนกดึกดำบรรพ์ เช่น อาร์คีออปเทอ ริกซ์ซึ่งมีชีวิตอยู่เมื่อ 150 ล้านปีก่อนจะไม่ยืนกระพือปีกอย่างรุนแรง ดังนั้นสัตว์เหล่านั้นจึงอาจร่อนไปมาระหว่างต้นไม้ ( SN: 6 /5/10, น. 12 ). นักวิจัยคนอื่นๆ ที่วิเคราะห์ความยาวของปีก ลำตัวที่เบา และแขนขาหลังอันทรงพลังของไดโนเสาร์มีปีกยุคแรก เช่นMicroraptorซึ่งมีชีวิตอยู่เมื่อ 120 ล้านปีก่อน ชี้ให้เห็นว่านักบินยุคแรกๆ เหล่านี้สามารถปล่อยตัวเองขึ้นไปในอากาศแทนที่จะต้องร่อนอย่างนุ่มนวล ( SN: 10/26/16, น. 9 ). และจากการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้เกี่ยวกับปีกของ อาร์คีออปเทอ ริกซ์พบว่ากระดูกแขนแข็งแรงพอที่จะทนต่อการระเบิดสั้นๆ ของการบินกระพือปีก ( SN: 4/14/18, p. 9 )
การศึกษาครั้งใหม่นี้ใช้แนวทางที่แตกต่างออกไป โดยเปลี่ยนจากกายวิภาคของนักบินยุคแรกไปเป็นแบบของไดโนเสาร์ที่ไม่สามารถบินได้ แม้ว่าจะมีรูปแบบปีกในช่วงแรกก็ตาม Caudipteryxดูคล้ายกับ อาร์คีออปเทอ ริกซ์พอๆ กับนกกระจอกเทศที่มีลำตัวใหญ่เกินไปสำหรับขาหน้าเล็กๆ ที่เหมือนปีกของมัน แต่เช่นเดียวกับ อาร์คีออปเทอ ริกซ์มันเป็นมานิแรปโตรัน กลุ่มของไดโนเสาร์ที่มีนกและไดโนเสาร์ที่ไม่ใช่นก Caudipteryxยังมีลักษณะคล้ายนกอยู่หลายประการ รวมถึงขนนกที่เป็นเพ็นเนเซียสที่ส่วนปลายของมันเหมือนกับขนนกของนกสมัยใหม่ โดยมีหนามยื่นออกไปด้านข้างจากปากกาขนนกตรงกลาง
เช่นเดียวกับนกกระจอกเทศหรือนกอีมูในปัจจุบันCaudipteryxน่าจะเป็นนักวิ่งที่รวดเร็วทีเดียว
Jing-Shan Zhao ผู้ร่วมวิจัยด้านการศึกษา วิศวกรเครื่องกลแห่งมหาวิทยาลัย Tsinghua ในกรุงปักกิ่งกล่าว ปัจจัยเหล่านี้ทำให้ไดโนเสาร์เป็นผู้ที่เหมาะสมในการตรวจสอบว่าการวิ่งมีบทบาทอย่างไรในวิวัฒนาการของการบิน
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Zhao และเพื่อนร่วมงานของเขาต้องการดูว่าการ เดินของ Caudipteryxอาจทำให้ขาหน้ากระตุกได้อย่างไร ซึ่งอาจทำให้พวกเขากระพือปีกโดยไม่ตั้งใจ ตามสมมุติฐาน ด้วยแรงสั่นสะเทือนที่มากพอ และหากปีกมีขนาดใหญ่และแข็งแรงเพียงพอ การกระพือปีกดังกล่าวอาจสร้างแรงยกมากพอที่จะออกจากพื้น
นั่นเป็นปัญหาทางกลศาสตร์ ดังนั้นนักวิจัยจึงใช้วิธีการทางกล นำโดย Yaser Saffar Talori วิศวกรเครื่องกลจากมหาวิทยาลัย Tsinghua ทีมงานถือว่าไดโนเสาร์เป็นระบบที่เรียบง่ายของมวลและสปริง นักวิจัยได้แบ่งไดโนออกเป็นชิ้นส่วนต่างๆ ของมวล ทั้งตัว ปีกขวาและซ้าย ขาขวาและซ้าย คอและหัว และหาง จากนั้นลองจินตนาการว่าชิ้นส่วนของมวลเหล่านั้นแต่ละชิ้นติดอยู่กับส่วนอื่นๆ ด้วยสปริง การกระตุกที่เกิดจากการวิ่งจะทำให้เกิดการสั่นสะเทือนทั่วร่างกาย
ตามสัดส่วนของโครงกระดูก ทีมงานประเมินว่าCaudipteryxสามารถวิ่งด้วยความเร็วสูงสุดประมาณ 8 เมตรต่อวินาที แต่การจำลองชี้ให้เห็นว่าแม้ที่ความเร็วต่ำกว่า 2.5 ถึง 5.8 เมตรต่อวินาที การเดินของไดโนเสาร์ก็สร้างแรงสั่นสะเทือนที่มากพอจนทำให้ปีกของมันกระพือปีกได้
Robo-dino และนกกระจอกเทศที่มีชีวิตนำข้อสรุปนั้นมาทดสอบ หลังจากสร้าง Caudipteryxหุ่นยนต์ขนาดเท่า จริง นักวิจัยได้นำหุ่นยนต์นี้ไปใช้กับลู่วิ่ง และพวกมันได้ติดตั้งนกกระจอกเทศอายุน้อยหลายตัว ซึ่งแต่ละตัวมีน้ำหนักพอๆ กับCaudipteryx ตัวกลางโดยมีน้ำหนัก 5 กิโลกรัม โดยมีปีกเทียมที่ติดตั้งเซ็นเซอร์ตรวจจับแรงยกและแรงผลัก หรือลาก และดูนกวิ่ง ทีมงานยังได้ทดลองขนาดปีกที่แตกต่างกันห้าขนาดบนปีก
Zhao กล่าวว่าการทดสอบเพิ่มเติมเหล่านี้ได้ตรวจสอบผลการจำลองแล้ว: Caudipteryxจะกระพือปีกขณะที่มันวิ่ง และการทดสอบปีกนกกระจอกเทศเทียมพบว่ายิ่งขนยาวเท่าไร นกกระจอกเทศก็สามารถรับแรงยกได้มากเท่านั้น ถึงแม้ว่าพวกมันจะไม่เคยได้รับการยกมากพอที่จะลอยจากพื้นจริงๆ ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่าการกระพือปีกแบบพาสซีฟนี้อาจเป็นสารตั้งต้นที่มีวิวัฒนาการในการกระพือปีกในภายหลัง Zhao กล่าว
เกี่ยวกับเรื่องนี้
ทำไมเราถึงทำเรื่องนี้?
เมื่อพูดถึงวิธีที่นกพัฒนาความสามารถในการบิน คำถามหนึ่งปรากฏขึ้น: อะไรเกิดก่อนกัน กระพือปีกหรือร่อน? การศึกษาก่อนหน้านี้ได้นำเสนอหลักฐานฟอสซิลที่สนับสนุนทั้งสองฝ่าย การศึกษานี้ตรวจสอบส่วนใหม่ของปริศนา: การวิ่งทำให้ปีกกระพืออย่างอดทนหรือไม่ สล็อตแตกง่าย
