Плезиозавры – единственные морские жители, использовавшие для плавания две пары одинаково устроенных плавников. Почему лишняя пара не исчезла в процессе эволюции, зачем сотню миллионов лет своей геологической истории плезиозавры цеплялись за эту на первый взгляд не слишком удачную схему? Ответить на эти вопросы смогли британские и венгерские палеонтологи.
Они построили робота-плезиозавра и заставили его отрабатывать в бассейне с подкрашенной водой разные модели движения плавников – как взаимосвязанные, так и относительно независимые. И, наконец, рассчитали идеальный аллюр плезиозавра, который позволял ему очень эффективно использовать свои конечности >>
«Понимание того, как животное могло двигаться, дает нам лучшее представление о нем в целом – например, насколько далеко оно могло уплыть, кого могло догнать и съесть, и для кого в свою очередь стать жертвой. Сами по себе окаменелости не способны объяснить, как плезиозавры двигались на самом деле. Заниматься генетическими экспериментами по воскрешению ящеров нам показалось слишком долго, и лучшим вариантом было признано создание робота, показывающего, как это могло происходить, – рассказал ведущий автор исследования Люк Маскотт (Luke Muscutt) из университета Саутгемптона. – Результаты оказались потрясающими и раскрыли, почему плезиозавры были такой успешной группой, сохранявшей четыре ласта на протяжении более 100 миллионов лет. Ведь если бы это было не так, маловероятно, чтобы система с четырьмя плавниками продержалась бы так долго».
Напечатанные на 3D-принтере ласты плезиозавра были прикреплены к имитации тела животного, оснащенной несколькими независимыми приводами. Для разработки моделей совместного движения плавников и написания соответствующих алгоритмов исследователям пришлось изучить способы плавания современных животных с четырьмя ластами – морских черепах. И только затем настало время для натурного эксперимента.
В результате Маскотт с коллегами выяснили, что взмахи передних плавников плезиозавра при плавании формируют серию вихрей, двигающихся спереди назад под грудью животного. Для получения оптимального результата взмахи задних плавников должны приходиться точно между этими вихрями – тогда они генерируют на 60% больше тяги и показывают на 40% более высокую эффективность в сравнении с одиночным использованием плавников.
Кстати, единственным известным науке существом, подобно плезиозавру использующим сразу две пары локомоторных органов одинакового строения, является стрекоза. Недавние исследования показали, что согласованные действия двух пар ее крыльев, при которых задняя пара примерно на четверть цикла отстает от передней, обеспечивают ей уникальную координацию и весьма приличные скоростные характеристики.
«Наша команда совместила биологию, палеонтологию и технику, чтобы добиться значительного прогресса в нашем понимании движения плезиозавров. В результате удалось разрешить давнюю дискуссию о механизме плавания плезиозавров и продемонстрировать эффективность тандемного плавникового вооружения. Тяга и производительность, которые оно обеспечивало, должны были способствовать эволюционному успеху этих животных», – сообщил соавтор работы Колин Палмер (Colin Palmer) из университета Бристоля.
«Изучение тандемных систем плавников плезиозавров могут в конечном итоге иметь приложение в реальном мире – например, помочь в проектировании движителей подводных транспортных средств, сделать их более маневренными, эффективными и устойчивыми», – добавил Маскотт.
Статья The four-flipper swimming method of plesiosaurs enabled efficient and effective locomotion опубликована журналом Proceedings of the Royal Society B.
Doi: 10.1098/rspb.2017.0951
