Znajdź zawartość

Choć umiejętność latania daje ptakom ogromne możliwości kolonizacji nowych obszarów, kilka milionów lat temu większość z nich unikała migracji z Ameryki Południowej do Północnej aż do momentu powstania połączenia lądowego pomiędzy kontynentami - twierdzą badacze z University of British Columbia. Podczas gdy liczne ptaki północnoamerykańskie przelatywały ponad morskimi barierami, które kiedyś rozdzielały kontynenty, niemal wszystkie ptaki tropikalne, szczególnie te z regionu lasów amazońskich, rozpoczęły kolonizację Ameryki Północnej po powstaniu połączenia lądowego, podsumowuje główny autor odkrycia, Jason Weir, dla którego przeprowadzone studium było główną częścią pracy doktorskiej. Stworzona hipoteza jest efektem badań nad próbkami DNA pobranymi od 457 przedstawicieli unikalnych gatunków ptaków zamieszkujących oba kontynenty. Dzięki ustaleniu sekwencji charakterystycznych fragmentów genomu badanych zwierząt możliwe było ustalenie chronologii wyodrębniania się poszczególnych gatunków oraz czasu, w którym doszło do oddzielenia się poszczególnych linii rozwojowych. Jak wynika z przeprowadzonej analizy, większość gatunków przebywających pierwotnie w Ameryce Południowej najwyraźniej unikała migracji na północ aż do momentu jej połączenia z Ameryką Północną, do którego doszło 3 miliony lat temu. Co jest jednak bardzo ciekawe, ptaki z północy nie miały problemów z przelotem nad powierzchnią oceanu. To dość zaskakujące, ocenia zebrane informacje prof. Dolph Schluter, jeden z autorów studium. Czy ptaki nie mogły przelecieć nad tym odstępem? Niektóre tak zrobiły, ale ptaki tropikalne zaczekały na [powstanie] przejścia lądowego. Możliwego wyjaśnienia nieoczekiwanego zjawiska dostarcza obserwacja ptaków zamieszkujących dżunglę amazońską w dzisiejszych czasach. Niektóre z nich unikają przelatywania nawet nad rzekami o szerokości zaledwie 200 metrów. Czy ptaki żyjące kilka milionów lat temu zachowywały się podobnie? Tego najprawdopodobniej nie dowiemy się nigdy.

Jak to możliwe, że przednia para skrzydeł w zupełności wystarcza motylom do utrzymania się powietrzu, a mimo to wydatkują one tak wiele energii na wytworzenie dwóch par tego niezwykle pięknego narządu lotu? Okazuje się, że ich rolą nie jest napędzanie zwierzęcia ani wytwaranie siły nośnej, lecz wykonywanie gwałtownych zwrotów podczas ucieczki przed drapieżnikami. Aby uciec przed drapieżnikiem, nie musisz być szybki, za to musisz być nieprzewidywalny, tłumaczy prof. Tom Eisner, specjalista z zakresu ekologii i ewolucji pracujący dla Uniwersytetu Cornell. Badania przeprowadzone przez jego zespół sugerują, że ruchy tylnej pary skrzydeł motyli umożliwiają nagłą zmianę kierunku, która pozwala na uniknięcie ataku ze strony drapieżnika. Swój eksperyment prof. Eisner przeprowadził wspólnie z Benjaminem Jantzenem, magistrem fizyki i doktorantem z zakresu filozofii nauki. Badanie miało dość nietypowy przebieg, bowiem wymagało... wycięcia tylnej pary skrzydeł. Po wykonaniu amputacji następowała zasadnicza część testu, czyli obserwacja lotu zwierzęcia. Dokonywano tego za pomocą dwóch kamer sprzężonych z komputerem, który analizował uzyskany obraz i generował na jego podstawie dane m.in. na temat szybkości, przyśpieszenia oraz zmiany kierunku, do jakich był zdolny okaleczony motyl. Testy wykazały, że brak tylnej pary skrzydeł nie wpływa na podstawowe cechy lotu, takie jak jego szybkość czy stabilność, lecz dramatycznie, bo aż o połowę, obniża zdolność do zmiany kierunków. Wszystko wskazuje więc na to, że tylne skrzydła działają podobnie do powierzchni sterowych spotykanych w samolotach. Ich rolą jest zaburzanie przepływu powietrza wokół skrzydeł i generowanie sił odpowiedzialnych za zmianę kierunku lotu. To nie jedyna forma zabezpieczenia, w którą ewolucja "wyposażyła" te piękne owady. Motyle dzienne, na przykład, posiadają przeważnie jaskrawe ubarwienie, będące jednocześnie sygnałem ostrzegawczym i "błyskotką" utrudniającą dokładną analizę ruchów owada. Wiele motyli posiada jeszcze jedną, bardzo przyziemną cechę: nieprzyjemny smak, zaś ich charakterystyczna budowa (tzn. ogromne skrzydła i niewielka reszta ciała) nadają motylom znikomą wartość energetyczną w porównaniu do rozmiarów ciała zwierzęcia. Sprawia to, że wiele drapieżników omija taki kąsek szerokim łukiem, wiedząc, że będzie miał niewielki pożytek ze swojej gonitwy. O swoich badaniach nad defensywnymi taktykami motyli badacze poinformowali na łamach czasopisma Proceedings of the National Academy of Sciences.

Wydawać by się mogło, że latanie to dla zdolnych do tego zwierząt sprawa oczywista: wystarczy odbić się od ziemi i machać skrzydłami. Okazuje się jednak, że słynne latające gady ery mezozoicznej, pterozaury, wzbijały się w przestworza w sposób zupełnie inny, niż żyjące obecnie ptaki. Typowy ptak musi pogodzić ze sobą dwa czynniki: siłę nóg, potrzebną do odbicia się w powietrze, oraz ich masę, która powoduje dodatkowe obciążenie podczas lotu i związane z tym marnowanie energii. Chociaż większość żyjących dziś ptaków ma dość silne nogi, do wzbicia się w powietrze potrzebuje "wspomagania", czyli np. rozbiegu, podmuchu wiatru albo skoku z wysoko położonego miejsca. Pterozaury, ciągle narażone na atak ze strony dinozaurów, nie mogły sobie pozwolić na ten luksus. Jak się jednak okazuje, ewolucja doprowadziła do powstania u nich innego, bardzo "sprytnego" rozwiązania. Jak donosi Michael B. Habib, badacz z Centrum Anatomii Funkcjonalnej i Ewolucji na Johns Hopkins University, kościec pterozaurów był zbudowany zupełnie inaczej, niż u dzisiejszych ptaków. O ile żyjący współcześnie upierzeni lotnicy startują w przestworza dzięki silnym nogom, o tyle u pterozaurów funkcję tę przejęły kończyny przednie, będące jednocześnie "rusztowaniem" dla skrzydeł. Tak wynika przynajmniej z danych uzyskanych za pomocą komputerowej analizy szkieletów obu grup zwierząt. Jeśli stworzenie ma startować jak ptak, powinno mieć rozmiar nie większy, niż największy ptak - tłumaczy krótko swoje wnioski, Habib. Jego zdaniem, pterozaury wzbijały się w powietrze głównie z wykorzystaniem przednich kończyn. Chwilę później te same mięśnie były wykorzystywane do machania skrzydłami, dzięki czemu zmniejszała się masa muskułów nieużywanych podczas lotu. Różnica pomiędzy pterozaurami i ptakami pod względem krytycznych właściwości mechanicznych jest bardzo, bardzo duża, szczególnie kiedy mówimy o dużych pterozaurach. Wraz z rosnącym rozmiarem, różnica także się zwiększa - tłumaczy naukowiec. Charakterystyczny sposób poruszania umożliwił latającym gadom osiągnięcie naprawdę imponujących rozmiarów. Rozpiętość skrzydeł wynosiła u nich nierzadko nawet 10 metrów. Pomimo masy sięgającej ćwierć tony, zwierzęta te mogły wzbić się w powietrze bez rozbiegu. Zdaniem badacza, odbicie się od ziemi w "ptasi" sposób byłoby dla pterozaurów niemożliwe. O swoim odkryciu Habib poinformował na łamach czasopisma Zitteliana.

Kiedy pająk chce się przemieścić na większe odległości, przędzie po prostu nić, czeka na powiew wiatru i odlatuje. Przemierza w ten sposób setki kilometrów, lądując często na wysepkach na środku oceanu. Naukowcom udało się dokonać odpowiednich obliczeń, by zobaczyć, jak to się dokładnie odbywa. Okazało się, że pająki mają niewielką kontrolę trasy lotu. Spadają tam, gdzie je rzuci wiatr. Nowe badanie wykazało, że uznawana od 20 lat teoria, przyjmująca że nić pajęcza jest sztywna i prosta, a pająk lata, wisząc na niej, nie sprawdza się, gdy zostanie zastosowana w warunkach ruchu (turbulencji) powietrza. Badacze z Rothamsted Research zmienili nieco model matematyczny, tak aby uwzględniał elastyczność i giętkość pajęczej nici używanej do przemieszczania się lub omotania ofiary (ang. dragline). Jest ona najbardziej wytrzymałym włóknem wytwarzanym przez pająka. Kiedy podczas lotu pająk natrafia na turbulencje, dragline wygina się, łapiąc wiatr jak czasza spadochronu. Dlatego mały łowca nie ma wpływu na to, gdzie ani jak daleko poszybuje. Przy spokojniejszym wietrze spadnie kilka metrów od miejsca startu, zdobywając nowe terytorium lub zaskakując ofiarę. Chociaż nowy model lepiej opisuje pajęcze "balonowanie", nadal trzeba dopracowywać szczegóły. Badacze chcą obserwować pająki w wirach powietrznych, tworzonych w specjalnych tunelach wiatrowych. Dokładne odtworzenie sposobu podróżowania pająków może pomóc w kontrolowaniu szkodników terenów uprawnych. Pająki są najważniejszymi pogromcami owadów i mogą zmniejszyć ilość rozpylanych przez rolników insektycydów. Ale mogą spełniać dobrze swoją funkcję tylko wtedy, gdy dostaną się do ekosystemu, czyli na pola, we właściwym czasie. Z naszym modelem matematycznym możemy zacząć sprawdzać, w jaki sposób działania człowieka wpływają na rozproszenie populacji pająków — tłumaczy Andy Reynolds z Rothamsted Research. Wyniki badań opisano na łamach lipcowego wydania BBSRC Business.