Naukowcy stworzyli inspirowany biologią system kontroli do modelowania pływania plezjozaurów, rozwiązując długo dyskutowany „problem czterech skrzydeł”.
Zespół badawczy mógł rozwikłać zagadkę poruszania się starożytnego gada morskiego, plezjozaura, dzięki opracowaniu inspirowanego biologią systemu kontroli, który symuluje dostosowania jego ruchu.
Wymarłe zwierzęta mają znacznie różniące się kształty ciała od zwierząt żyjących obecnie, co utrudnia określenie, w jaki sposób się poruszały, porównując je z żywymi gatunek. Ponadto w skamieniałościach rzadko zachowują się tkanki kończyn miękkich, których naukowcy potrzebują do badania ruchu i uzyskiwania kluczowych informacji na temat ich stylu życia.
Plezjozaury przemierzały prehistoryczne oceany Ziemi, napędzane swoją unikalną budową ciała, na którą składały się cztery duże płetwy tej samej wielkości. Jednak sposób, w jaki plezjozaury używały tych płetw do pływania, od dawna wprawia paleontologów w zakłopotanie. Ten tak zwany „problem czterech skrzydeł” jest od lat tematem gorącej debaty.
Ale teraz grupa badawcza składająca się z naukowców z uniwersytetów Tohoku, uniwersytetów Kanagawa i uniwersytetu w Manchesterze opracowała nowatorskie podejście do rozwiązania tej zagadki.
„Zamiast skupiać się wyłącznie na interakcji wody z ciałami plezjozaurów – czyli hydrodynamice pływania – postanowiliśmy zbadać, w jaki sposób te zwierzęta kontrolują swój ruch” – mówi Akio Ishiguro, profesor w Instytucie Badawczym Komunikacji Elektrycznej (RIEC) w Uniwersytet Tohoku. „Dzieje się tak, ponieważ plezjozaury musiały umieć pływać z różnymi prędkościami i w różnych warunkach”.
Inspiracja żywymi stworzeniami
Akio i jego współpracownicy czerpali inspirację z mechaniki koordynacji międzykończynowej leżącej u podstaw elastycznych wzorców chodu stosowanych przez inne czworonogi. kręgowcetakie jak psy i koty. Opracowali autonomiczny, zdecentralizowany system sterowania dla robota przypominającego plezjozaura.
Wyniki eksperymentów wykazały, że system sterowania z powodzeniem wygenerował skoordynowane wzorce między przednimi i tylnymi płetwami w odpowiedzi na zmiany w cyklu i morfologii trzepotania.
„Nasze nowe podejście rekonstruuje sposób, w jaki wymarłe zwierzęta mogą dostosowywać swoje wzorce ruchu w elastyczny i zależny od sytuacji sposób” – mówi Akira Fukuhara, adiunkt w RIEC i główny/pierwszy autor artykułu. „Oznacza to również, że możemy rozpocząć badanie pełnego repertuaru lokomocyjnego innych wymarłych zwierząt i dowiedzieć się więcej o ich stylu życia”.
Szczegóły wyników badań opublikowano niedawno w czasopiśmie Raporty naukowe.
W badaniu uczestniczyli także Mtsutoshi Sato i Hisayuki Ogawa, dwaj byli absolwenci RIEC; wraz z Tamakim Sato, profesorem na Uniwersytecie Kanagawa; oraz William Sellers, profesor na Uniwersytecie w Manchesterze.
Patrząc w przyszłość, grupa badawcza ma nadzieję przeprowadzić rekonstrukcje ruchu, które uwzględnią inne aspekty ciał plezjozaurów. „Plesjozaury notorycznie posiadały wydłużone szyje, ale długości te znacznie się różniły w zależności od stworzenia” – dodaje Ishiguro. „Mamy nadzieję stworzyć modele uwzględniające rolę szyi, głowy i tułowia w kontrolowaniu ruchów tych starożytnych stworzeń”.
Odniesienie: „Ponowne przemyślenie problemu czterech skrzydeł w pływaniu plezjozaurów przy użyciu zdecentralizowanej kontroli inspirowanej biologią” autorstwa Akiry Fukuhary, Mitsutoshi Sato, Hisayuki Ogawy, Tamaki Sato, Williama Sellersa i Akio Ishiguro, 28 października 2024 r., Raporty naukowe.
DOI: 10.1038/s41598-024-55805-z
