چرا برخی پرندگان توانایی پرواز را از دست می‌دهند؟

1

بیش از ۹۹٪ از پرندگان قادر به پرواز هستند، اما برخی گونه‌ها در طول زمان این توانایی را از دست داده‌اند. پنگوئن‌ها، شترمرغ‌ها و کیوی‌ها به گونه‌های بدون پرواز تکامل یافته‌اند و خود را با محیط‌های خاصشان سازگار کرده‌اند.

مطالعه‌ای جدید درباره از دست دادن توانایی پرواز

یک مطالعه جدید که در مجله Evolution منتشر شده است، بررسی می‌کند که چگونه پرندگان از پرواز به بی‌پروازی تغییر می‌کنند.

محققان پرها و بدن پرندگان بدون پرواز را با نزدیک‌ترین خویشاوندان پرنده‌شان مقایسه کردند تا مشخص کنند کدام ویژگی‌ها ابتدا تغییر می‌کنند.

این یافته‌ها بینش‌هایی درباره فرایندهای تکاملی ارائه می‌دهد و به تعیین این موضوع کمک می‌کند که آیا پرندگان منقرض‌شده بدون پرواز بوده‌اند یا خیر.

چرا برخی پرندگان پرواز را متوقف می‌کنند؟

تمام پرندگانی که امروزه بدون پرواز هستند، از نیاکان پرنده‌ای تکامل یافته‌اند که توانایی پرواز داشتند.

اِوان سایتا، پژوهشگر موزه فیلد در شیکاگو و نویسنده اصلی این مطالعه، می‌گوید:
“تبدیل شدن از موجودی که نمی‌تواند پرواز کند به پرنده‌ای که می‌تواند پرواز کند، چالشی مهندسی است، اما از دست دادن توانایی پرواز برای پرنده‌ای که پرواز می‌کند، نسبتا آسان است.”

پرندگان معمولاً هنگامی توانایی پرواز را از دست می‌دهند که در جزایری بدون شکارچی مستقر شوند. بدون فشار تکاملی برای فرار از تهدیدها، آن‌ها به تدریج با یک سبک زندگی زمینی سازگار می‌شوند. دلیل دیگر از دست دادن پرواز، تغییر به زندگی نیمه‌آبی است.

برای مثال، پنگوئن‌ها با استفاده از بال‌هایشان در زیر آب «پرواز» می‌کنند، که منجر به تغییرات قابل توجهی در پرها و اسکلت آن‌ها شده است.

از دست دادن پرواز در پرندگان مدرن

سایتا که در درجه اول یک دیرینه‌شناس است، از مجموعه گسترده پرندگان موزه فیلد استفاده کرد.

او می‌گوید:
“ناگهان به همه این پرندگان مدرن دسترسی پیدا کردم و این سؤال برایم مطرح شد که وقتی یک پرنده توانایی پرواز را از دست می‌دهد، چه اتفاقی برای آن رخ می‌دهد؟”

او ویژگی‌های مختلف پرها را اندازه‌گیری کرد و پوست‌های حفظ‌شده ۳۰ گونه بدون پرواز و نزدیک‌ترین خویشاوندان پرنده آن‌ها را مقایسه کرد. همچنین گونه‌های دورتر را نیز بررسی کرد تا مجموعه داده‌ها را گسترش دهد.

مطالعات قبلی نشان داده‌اند که پرندگان بدون پرواز در چه زمانی از نیاکان پرنده‌شان جدا شده‌اند. برای مثال، شترمرغ‌ها بسیار زودتر از اردک بخاردار فوئگی توانایی پرواز را از دست دادند و پرهای آن‌ها این تفاوت را نشان می‌دهد.

سایتا توضیح می‌دهد:
“شترمرغ‌ها برای مدت بسیار طولانی بدون پرواز بوده‌اند، به طوری که پرهایشان دیگر برای آیرودینامیک بهینه نشده‌اند.” پرهای بلند و ژولیده آن‌ها اهدافی دیگر مانند عایق و نمایش دارند.

در مقابل، اردک بخاردار فوئگی که اخیراً پرواز را از دست داده است، هنوز پرهایی مشابه اردک‌های پرنده دارد.

تکامل پرها پس از از دست دادن پرواز

سایتا از این موضوع شگفت‌زده شد که پرندگان بدون پرواز برای مدت طولانی پرهای سازگار با پرواز را حفظ می‌کنند. منطقی به نظر می‌رسد که ویژگی‌های غیرضروری پرها به‌سرعت تغییر کنند، اما مشاور پسادکترای او، پیتر ماکوویکی، توضیح دیگری ارائه داد.

سایتا می‌گوید:
“پیتر اشاره کرد که برای درک ظاهر یک پرنده مدرن، فقط نمی‌توان به انتخاب طبیعی یا کاهش فشار انتخاب فکر کرد، بلکه باید محدودیت‌های رشد و توسعه را نیز در نظر گرفت.”

پرها در یک توالی سختگیرانه رشد می‌کنند که تغییر آن دشوار است. هنگامی که پرندگان پرواز را از دست می‌دهند، ویژگی‌های پرهایشان به ترتیب معکوس تکاملشان ناپدید می‌شود.

تکامل پرها یک الگوی قابل پیش‌بینی را دنبال می‌کند. پرهای پروازی ابتدا در دایناسورها تکامل یافتند و به‌مرور پیچیده‌تر شدند. هنگامی که یک پرنده پرواز را از دست می‌دهد، این سازگاری‌ها به ترتیب معکوس محو می‌شوند.

برخی ویژگی‌های جدیدتر، مانند پرهای پروازی نامتقارن، به‌سرعت ناپدید می‌شوند، اما ساختارهای اساسی پرها مدت بیشتری برای تغییر نیاز دارند.

تغییرات اسکلتی در اولویت قرار دارند

سایتا و تیمش دریافتند که برخی ویژگی‌های بدنی سریع‌تر از پرها تغییر می‌کنند.

او توضیح می‌دهد:
“اولین چیزهایی که هنگام از دست دادن پرواز تغییر می‌کنند، احتمالاً حتی قبل از اینکه پرهای پروازی متقارن شوند، نسبت‌های بال‌ها و دم هستند. بنابراین، ابتدا تغییرات اسکلتی رخ می‌دهد و همچنین جرم کلی بدن تغییر می‌کند.”

تغییرات اسکلتی قبل از اصلاح پرها اتفاق می‌افتند زیرا رشد استخوان‌ها انرژی بیشتری نیاز دارد. تکامل ابتدا بر کاهش این هزینه‌ها تمرکز می‌کند.

سایتا ادامه می‌دهد:
“فرض کنید یک گونه پرنده به جزیره‌ای می‌رسد که می‌تواند با خیال راحت روی زمین زندگی کند و دیگر نیازی به پرواز ندارد. اولین چیزهایی که از بین می‌روند، استخوان‌ها و ماهیچه‌های بزرگ و پرهزینه هستند، اما پرها ارزان‌تر هستند، بنابراین فشار انتخابی کمتری برای تغییر آن‌ها وجود دارد.”

حفظ یک اسکلت آماده پرواز، بار تکاملی بیشتری نسبت به نگه داشتن پرهای غیرضروری دارد.

پرندگان بدون پرواز فسیل‌شده

این مطالعه به دیرینه‌شناسانی که پرندگان فسیل‌شده و دایناسورهای پردار را مطالعه می‌کنند، کمک می‌کند.

سایتا می‌گوید:
“پرواز یک‌شبه تکامل نیافت و پرواز، یا حداقل سر خوردن، احتمالاً در بسیاری از گونه‌های منقرض‌شده، درست مانند پرندگان امروزی، چندین بار از بین رفته است. مقاله ما نشان می‌دهد که بدن پرندگان چگونه این تغییرات را منعکس می‌کند.”

پرهای فسیل‌شده به‌تنهایی ممکن است نشان ندهند که آیا یک پرنده باستانی می‌توانست پرواز کند یا نه. در عوض، محققان باید ابتدا جرم بدن و نسبت‌های بال را بررسی کنند.

این ویژگی‌ها قبل از پرها تغییر می‌کنند. اگر ویژگی‌های اسکلتی نشان‌دهنده از دست دادن پرواز باشند، عدم تقارن پرها می‌تواند تأیید بیشتری ارائه دهد.

پژوهش‌های پیشین درباره از دست دادن پرواز

مطالعه سایتا با تحقیقات قبلی درباره تغییرات پرها پس از از دست دادن پرواز همخوانی دارد.

او می‌گوید:
“خبر خوب این است که چون من از زاویه‌ای متفاوت به این سؤال نگاه کردم، نتایجی به‌دست آوردیم که با بسیاری از پژوهش‌های قبلی سازگار است، اما فکر می‌کنم شاید کمی جامع‌تر از آن باشد که اگر سؤال را با تمرکز خاص‌تری بررسی کرده بودم.”

با تجزیه‌وتحلیل تغییرات اسکلتی و پرها، این تحقیق درک کامل‌تری از چگونگی و چرایی از دست دادن توانایی پرواز در پرندگان ارائه می‌دهد. همچنین ابزارهای ارزشمندی را برای شناسایی پرندگان منقرض‌شده بدون پرواز فراهم می‌کند و لایه‌ای جدید به مطالعه تکامل پرندگان می‌افزاید.

این مطالعه در مجله Evolution منتشر شده است.