Evolutia zborului la animale

1. Evolutia zborului la animale

2. Cea mai inspiratoare realizare a evolutiei este zborul. De la insecte, la pasari si lilieci, zeci de mii de specii ne umplu cerul dar cu sute de milioane de ani in urma zborul nu exista. Cum au ajuns aceste animale sa sfideze pur si simplu legile atractiei gravitationale si cum au reusit sa zboare pentru prima data?

3. Printre multe alte titluri detinute insectele pot pretinde la titlul de prime organisme zburatoare. Ele s-au inaltat in aer cu zeci de milioane de ani înaintea pterozaurilor (dinozaurii zburatori disparuti), si cu sute de milioane de ani înainte de păsări si lilieci.

4. Fosilele arata ca zborul la insecte a evoluat brusc acum 350 de mii de ani. Cele mai multe insecte pot zbura, sau sunt descendenti ai unor zburatori , si sunt grupate în subclasa Pterygota (" cu aripi "). Cele mai primitive insecte nezburatoare sunt grupate în clasa Apterygota ("nu au aripi").

5. Spre deosebire de aripile altor animale care zboară, aripile insectelor nu sunt modificări ale picioare, ci mai degrabă anexe separate, crescute din osul toracelui. Aripile lor sunt precum lamele unui elicopter si suprafetele lor nu sunt plate lucru care le face manevrabile in spatii stramte pentru a gasi usor hrana si a scapa de pradatori.

6. Nu se stie cum au evoluat insectele cu aripi dar există mai multe ipoteze, inclusiv ideea că aripile au evoluat prima dată pentru zbor planat, în calitate de colectori solari, sau ca branhii la insectele acvatice juvenile. Insectele isi controlează aripile utilizând două tipuri de muschi: directi, care sunt anexati la aripă, si indirecti, care modifică forma toracelui. Cand zboară cu ajutorul muschilor indirecti, aripa actionează ca o pârghie, cu o parte a toracelui ca punctul de sprijin al său, si se înclină în sus sau în jos deodată cu schimbarea formei toracelui.

7. Multe insecte sunt atât de mici încât densitatea relativă a aerului este prea mare pentru ele sa zboare precum fac pasarile, liliecii si avioanele.În schimb, din cauza vascozitatii aerului, se deplasează într-un mod mai apropiat de înot decat planare.

8. Avand in vedere cerintele fizice nu este de mirare că cel mai greu animal zburător din zilele noastre, dropia, cantăreste aproximativ 21 de kilograme. Desi insectele au fost primele zburătoare nu au fost cele din urmă. Un animal, ca să zboare, nu numai că trebuie să se ridice in aer dar odată ajuns acolo el trebuie să fie capabil să inhaleze mari cantităti de oxigen si să consume mari cantitati de energie ca să zboare.

9. Dar primii zburatori au spart toate regulile zborului. Therosaurul numit Quetzalcoatlus cantarea aproximativ 202 kg, avea un cap imens cu cioc de marimea unui om si cand statea pe pamant era mai inalt decat o girafa si de patru ori mai mare decat orice animal zburator din ziua de azi. Avand in vedere greutatea corpului lui pare putin probabil ca pana si cu aripile lui mari sa fie capabil sa genereze destula forta ca sa se ridice in aer.

10. O creastă a craniului a fost prezenta, dar forma si dimensiunea exactă este încă necunoscută. Oasele lui erau goale. Ca sa se lanseze ii trebuia multa forta si muschi puternici. Quetzalcoatlus a trait acum 220 de milioane de ani si a fost prima vertebrata care a zburat cu consum de energie. Nu avea pene ci piele care se intindea de pe spate pana la degete ca sa formeze aripi. Face parte din familia Azhdarchidae. Quetzalcoatlus a avut un cioc foarte ascutit si subliniat.

11. deoarece nu exista specii care au o marime sau forma similara a corpului, si ca urmare rezultatelor publicate pot varia foarte mult. Un studiu efectuat în 2002 a sugerat o masă corporală de 90-120 kg pentru Quetzalcoatlus. Estimări mai ridicate tind spre 200 - 250 kg. Estimărilegreutatii unuigigant dinfamilia Azhdarchidaesunt extrem deproblematice, Oamenii de stiintă estimează că cea mai mare fosila a unuiQuetzalcoatlus era cea a unui individ cu o anvergură a aripilor de aproximativ 10-11 metri.

12. În 2010, Donald Henderson a sustinut că masa luiQuetzalcoatlusa fost subestimată si ca era prea masiv ca sa poata sa zboare. Natura zborului la Quetzalcoatlus si a altor indivizi din familia Azhdarchidae este prost înteleasă. Metoda lor de zbor depinde în mare măsură de greutatea lor. Unii cercetători au sugerat că aceste animale se angajau lent, intr-un zbor planat, în timp ce altii au ajuns la concluzia că zborul lor a fost rapid si dinamic.

13. Un experiment aerodinamic care testa zborul lui Quetzalcoatlus, sponsorizat de Johnson Wax si Institutul Smithsonian's National Air and Space Museum, a fost realizat în 1984. Aceasta a implicat construirea unui model de masina zburatoare sau a unui ornitopter cu un calculator simplu care functiona ca un pilot automat. Modelul a zburat cu succes, cu o combinatie de aripa planata si batatoare. Cu toate acestea, modelul a fost realizat la jumătate de scară bazat pe o estimare a greutatii de aproximativ 80 kg, cu mult mai mica decât estimările greutatii unui Quetzalcoatlus.

14. Marimea lui Quetzalcoatlus ar fi putut fi cauza disparitiei lui deoarece avea nevoie de multa mancare ca sa traiasca. Faptul ca putea sa zboare ii oferea anumite avantaje: putea sa prinda pasari zburatoare, pesti si sa vada animalele moarte de pe pamant ca mai apoi sa le manance.

15. Acum 150 de milioane de ani un alt grup de animale si-au dezvoltat independent abilitatea de a zbura, cu alte strategii de zbor selectate in mod natural dupa marimea si anatomia lor. Inspiratia lor nu au fost pterozurii ci pradatorii de pe pamant. In mod ironic raspunsul la intrebarea “Cum a aparut zborul?" este pe pamant.

16. Acuma cateva milioane de ani dinozauri nezburatori aveau pene deci penele nu sunt numai caracteristice pasarilor Penele au aparut prima data la dinozauri nezburatori si e posibil sa fi evoluat pentru altceva decat zbor, posibil pentru mentinerea temperaturii corpului constanta.

17. si cum au fost capabile aceste animale terestre sa se inalte la cer ? Dar inafara de pene cum stim ca pasarile au evoluat din dinozauri,

18. Archaeopteryx a trăit la sfârsitul perioadei jurasice, cu aproximativ 150-148 milioane de ani în urmă, în ceea ce esteacum sudul Germaniei. Similar cu cotofana europeana, si, eventual, de mărimea unui corb, Archaeopteryx ar fi putut creste pana la aproximativ 0,5 metri lungime.

19. În ciuda dimensiunii sale mici, aripilor largi, si capacitatii sale de a se deplasa prin planare sau zbor, Archaeopteryx are mai multe în comun cu dinozauri mici din subclasa Theropoda decât cu pasarile moderne.

20. Archaeopteryx împarte următoarele caracteristici cu dinozaurii cu aripi: fălci cu dinti ascutiti, trei degete cu gheare, o coadă lungă ososa, al doilea deget de la picioare hyperextensibil ("ghiara ucigasa"), pene (care, de asemenea, sugerează faptul ca avea o temperatura a corpului constanta), si diverse caracteristici ale scheletului.

21. Lui Archaeopteryx ii lipsea ceva esential: muschii. Pasarile moderne au o serie de muschi pectorali puternici care sunt prinsi de stern si ii ajuta sa produca indeajunsa forta ca sa zboare. Archaeopteryx se pare ca nu avea acesti muschi si de aceea este putin probabil sa fi putut sa stea in aer pentru perioade lungi de timp.

22. Archeopterix probabil putea sa zboare dar in comparatie cu pasarile moderne era cu siguranta foarte neindemanatic. Stim asta pentru ca scheletul lui e mult mai primitiv decat cel al pasarilor moderne.

23. Pentru că afisează un număr de caracteristici comune atat pentru păsări cat si pentrudinozauri, Archaeopteryx a fost adesea considerat o legătură între ele, eventual prima pasare transformata din locuitor terestru.

24. Specimenele de Archaeopteryx au fost cele mai remarcabile pentru penele lor de zbor bine dezvoltate. Ele au fost asimetrice si au aceeasi structura ca cele ale păsărilor moderne, pene cu palete care confereau stabilitate printr-un aranjament fulg-barbule-barbucel. Penele cozii au fost mai putin asimetrice, din nou, în conformitate cu cele ale pasarilor moderne si au avut de asemenea palete. Degetul mare, cu toate acestea, nu purta încă un smoc separat mobil din pene rigide.

25. Muschii de zbor ar fi putut fi atasati de clavicula sa grosa, în formă de bumerang, un coracoid plat, sau poate un stern cartilaginos. Nu este sigur faptul ca Archaeopteryx zbura planat sau era capabil de zbor. Lipsa unei stern osos sugerează că Archaeopteryx nu a fost un planor foarte bun.

26. Orientarea lateral a umarului unit intre omoplat, coracoid si humerussugerează că Archaeopteryx nu a putut să ridice aripile sale de mai sus de nivelul spatelui, o cerintă pentru a se inalta găsita la pasarile moderne. Astfel, se pare ca Archaeopteryx a fost într-adevăr incapabil sa zboare precum pasarile moderne.

27. Aripile lui Archaeopteryx au fost relativ mari, care ar fi dat nastere la un zbor de viteza redusa si au redus raza de rotire.Forma scurtă si rotunjită a aripilor ar fi crescut franarea, dar ar fi putut, de asemenea, imbunatati capacitatea lui de a zbura prin medii aglomerate, cum ar fi copaci (aripi cu forme similare sunt observate în păsările care zboară prin copaci si arbusti, cum ar fi corbii si fazani).

28. Prezenta "aripii de spate", pene de zbor asimetrice marginire de la picioare similare cu cele observate la indivizii din familiaDromaeosauridae ar fi un plus la mobilitatea aeriena a lui Archaeopteryx.

29. indicând că acesta dispunea de marimea creierului necesara pentru zbor.Anatomia creierului sau a fost reconstruit cu ajutorul scanerului. Reconstructia a arătat că regiunile asociate cu vederea ocupau aproape o treime a creierului. În 2004, oamenii de stiintă care au analizat o tomografie computerizata a craniului lui Archaeopteryx au ajuns la concluzia că creierul său a fost semnificativ mai mare decât cel al celorlalti dinozauri,

30. Alte zone bine dezvoltate implicau auzul si coordonarea musculara. Scanarea creierului a relevat, de asemenea, structura urechii interne. Structura seamănă foarte mult cu cea a păsărilor moderne, mai mult decât urechea interna a reptilelor. Toate aceste caracteristici sugerează că Archaeopteryx a avut un acut simt al auzului, echilibrului, perceptiei spatiale si coordonarii necesare pentru a zbura.

31. De-a lungul anilor, inca nouă fosile de Archaeopteryx au fost descoperite. În ciuda diferentelor dintre aceste fosile, cei mai multi experti considera ca acestea apartin aceleiasi specii desi acest lucru este inca dezbatut. doar la doi ani dupa ce Charles Darwin publicase "Originea speciilor", si a devenit o proba-cheie în dezbaterea asupra evolutiei. Primul specimen complet al Archaeopteryx a fost anuntat în 1861,

32. In 2004 la o sapatura in nord vestul Chinei s-a gasit o fosila al unui zburator. Gansus este un gen de păsăre acvatica care a trăit în timpul Cretacicului timpuriu (undeva între 115 - 105 milioane de ani în urmă), în ceea ce este acum provincia Gansu, vestul Chinei. Este cel mai vechi exemplar cunoscut din clasa Ornithurae, grupul care include pasarile moderne (Neornithes) si alte grupuri inrudite dispărute, cum ar fi Ichthyornithes si Hesperornithes.

33. Clasa Gansus contine o singură specie, Gansus yumenensis, care a fost aproximativ de mărimea unui porumbel si similara în aparentă cu cufundarii si ratele. A avut multe trăsături comune cu cele ale pasarilor moderne, si de asemenea cu unele trăsături primitive, cum ar fi aripile sale cu gheare.

34. Gansus avea insusiri anatomice care il faceau un bun zburator. O mare parte din povestea evolutionara a pasarilor are legautura cu eficienta zborului. De exemplu, cand ne uitam la fosilele lui Archeopterix vedem trasaturi care nu sunt prezente la pasarile moderne cum ar fi dintii si o coada lunga osoasa.

35. Despre dinti si coada lunga osoasa se spune ca ar fi disparut la pasarile moderne pentru ca erau o greutate in plus care incetinea zborul. Pierderea dintilor, o coada mai mica si alte trasaturi distinctive il fac pe Gansus o pasare intermediara intre Archeopteryx si pasarile moderne.

36. Problema era ca desi fosila lui Gansus era completa, era prost aplatizata facand imposibila observarea insusirilor anatomice ale acesei specii. Gansus se pare ca avea un corp care sa poata sa sustina aripi mari si puternice. Prezenta unui stern osos la Gansus inseamna ca cel mai probabil ca aceasta pasare avea muschi pectorali puternici. Pasarile din prezent au muschi pectorali puternici asemanatori cu cei ai lui Gansus lucru care le asigura puterea ca sa dea din aripi si sa zboare.

37. Sternul si muschii atasati de el se vad clar la Gansus la fel si faptul ca oasele incheieturii de la mana sunt unite, oase de la de al glezna sunt unite, are o coada osoasa scurta si degete la picioare prezente de asemenea la cele mai multe pasari moderne. Toate aceste insusiri au transformat acesti zburatori timpurii dintr-o reptila care era purtata de aer la o la un nou neam care isi petrecea majoritatea timpului in aer. Gansus era probabil un zburator excelent, probabil la fel de bun ca si pasarile moderne.

38. Ca pasarile sa supravietuiasca intr-un nou mediu au suferit scimbari anatomice radicale. Ce era folositor pe pamant le tinea inapoi in aer.

39. Cercetatorii au declarat ca un animal de marimea unei veverite mijlocii, care a trăit cel acum 125 de milioane de ani, folosea o membrană de piele acoperite cu blana pentru a plana. Creatura a fost atât de neobisnuita, au spus, a apartinut o nouă ordine de mamifere. Echipa SUA-China a declarat Volaticotherium antiquus, care înseamnă "fiara veche care planeaza", a apartinut unei familii ancestrale care acum a dispărut si nu a fost inrudita cu mamiferele care zboară in zile moderne, cum ar fi liliecii sau marsupiale zburatoare.

40. Fosila a fost descoperita în regiunea Mongoliei,China. Fosilele se presupune ca dateaza de acuma 125 de milioane de ani , un moment în care dinozaurii dominau pamantul. Cu o lungime de 12-14cm si greutatea de aproximativ 70 de grame, creatura este asemanatoarela mărime si formă a veveritele zburatoare moderne.

41. Ea a avut o membrană acoperita cu blana care se întindea de la membrele posterioare si pana lacele anterioare. Aceasta membrana mare impreuna cu greutatea redusă a creaturii sugereaza faptul ca a fost un planor agil. V. antiquus a avut membrele alungite, ca mamiferele zburatoare moderne, si scheletul său sugereaza prezenta unei coazi rigide, care ar fi actionat ca o cârmă în timpul zborului.

42. Cercetătorii sunt de părere creatura locuia in copaci, era nocturna si, deoarece avea dintii ascutiti, cel mai probabil se hranea cu insecte. Aceste fosile recent descoperite atesta faptul ca V. antiquus este primul mamifer zburator.

43. Cea mai veche înregistrare a unui liliac, capabil de zbor controlat, dateaza de acum 51 de milioane de ani, în timp ce, înainte de această descoperire, cel mai vechi mamifer care plana cunoscut a fost un rozător care a trait cu 30 milioane ani în urmă. Cercetatorii cred ca lacunele în evidentele fosile pentru zborul la mamifere exista deoarece insusirile de zbor fragile ale creaturii sunt dificil de păstrat.

44. Tipuri de zbor

45. Aripile le asigura nu numai maximum de libertate in miscari, dar le permit, de asemenea, sa strabata distante enorme. Asa cum subliniaza un cunoscut proverb chinez, "pasarea o recunosti dupa zbor". Intr-adevar, chiar un naturalist putin experimentat poate identifica numeroase pasari dupa silueta profilata de corpul lor pe cer si dupa cum zboara Dintre toate fiintele vii, pasarile sunt cele mai mobile si mai active.

46. Astfel, culicii si ratele zboara intotdeauna in linie dreapta, marile rapitoare- vulturii, acvilele, gaile, sorecarii- planeaza, in timp ce lastunii si randunelele isi schimba permanent directia. Nagatul si sitarul-de-padure executa cotiri frecvente in toate sensurile; ciocarlia-de-camp si vinderul rosu zboara uneori pe loc.

47. Directia vantului influenteaza considerabil viteza zborului, pe vreme linistita, porumbelul calator parcurge 60 km/ora, aceasta viteza scazand la 30 km/ora cand vantul bate din fata si crescand pana la 120 km/ora cand vantul bate din spate

48. Există diferite tipuri de zbor aerian, fiecare bazându-se pe diferite tehnici dezvoltate la momente diferite în timp. În plus, un tip natural de zbor aerian a evoluat în animale, în special păsări si insecte. Fiecare dintre aceste tipuri diferite oferă modalităti pentru animale să călătorească prin aer.

49. Principiul de planare implică greutate, ridicaresi tragere. Gravitatia trage animalul în jos, în timp ce aerul care curge pe aripi generează ridicarea necesara. Ridicare permite animaluluisa depăseasca factorul trageresi sa se propulseze înainte.

50. Anumite animale si-au dezvoltat zborul planat independent, fara niciun singur stramos. Pasarile,in special, utilizeaza zborul planat pentru a reduce consumul de energie. Pasari mari care sunt adaptate la zbor : albatrosul, condorul, vulturul, barza. Ca si avioanele de agrement, ele pot alterna zborul planat cu perioadele de inaltare si asa petrec un timp indelungat in aer cu un consum minim de energie. Pentru motive asemanatoare ca cele ale pasarilor, liliecii pot plana eficient.