Реконструкция стилей плавания плезиозавров с помощью биоинспирированной системы управления
Исследовательская группа, возможно, раскрыла тайну передвижения древних морских рептилий — плезиозавров — воссоздав биоинспирированную систему управления, учитывающую корректировку движения.
Подробности открытия опубликованы в журнале Scientific Reports 28 октября 2024 года.
Вымершие животные имели кардинально отличающиеся формы тела от современных, что затрудняет определение их способа передвижения путем сравнения с ныне живущими видами. Кроме того, окаменелости редко сохраняют мягкие ткани конечностей, необходимые для изучения локомоции и понимания образа жизни.
Плезиозавры населяли доисторические океаны, используя для движения уникальную структуру тела с четырьмя крупными плавниками одинакового размера. Однако то, как плезиозавры использовали эти плавники для плавания, долгое время оставалось загадкой для палеонтологов. Эта так называемая «проблема четырех крыльев» годами была предметом жарких споров.
Группа исследователей из Университета Тохоку, Университета Канагавы и Манчестерского университета разработала новый подход к решению этой загадки.
«Вместо того чтобы фокусироваться исключительно на взаимодействии воды с телом плезиозавра — то есть на гидродинамике плавания — мы решили изучить, как эти животные контролировали свои движения, — говорит профессор Акио Исигуро из Исследовательского института электронных коммуникаций (RIEC) Университета Тохоку. — Это связано с тем, что плезиозавры должны были уметь плавать с разной скоростью и в различных условиях».
Акио и его коллеги вдохновились механикой межконечностной координации, лежащей в основе гибких паттернов походки у других четвероногих позвоночных, таких как собаки и кошки. Они разработали автономную децентрализованную систему управления для робота, похожего на плезиозавра.
Экспериментальные результаты показали, что система управления успешно генерировала скоординированные паттерны между передними и задними плавниками в ответ на изменения цикла взмахов и морфологии.
«Наш новый подход реконструирует способ, которым вымершие животные могли гибко и в зависимости от ситуации корректировать паттерны своих движений, — говорит доцент Акира Фукухара из RIEC, ведущий и первый автор статьи. — Это также означает, что мы можем начать исследовать полный репертуар локомоции других вымерших животных и узнать больше об их образе жизни».
В исследовании также участвовали бывшие аспиранты RIEC Мцутоси Сато и Хисаюки Огава, профессор Университета Канагавы Тамаки Сато и профессор Манчестерского университета Уильям Селлерс.
В перспективе исследовательская группа надеется создать реконструкции движений, учитывающие другие аспекты тела плезиозавров. «Плезиозавры печально известны своими удлиненными шеями, но их длина значительно варьировалась от особи к особи», — добавляет Исигуро.
«Мы надеемся создать модели, которые включают роль шеи, головы и туловища в контроле движений этих древних существ».