Studerer pterosaurer og andre fossile flyers for bedre at konstruere menneskeskabt flyvning

Pterosaurer var de største dyr, der nogensinde har fløjet. De svævede i luften i 160 millioner år - meget længere end nogen art af moderne fugle. På trods af deres aeronautiske ekspertise, disse gamle flyers er stort set blevet overset i jagten på bioinspirerede flyveteknologier. I en anmeldelse offentliggjort 15. april i tidsskriftet Tendenser i økologi og evolution forskere skitserer hvorfor og hvordan fossile flyers fysiologi kunne give gamle løsninger på moderne flyveproblemer, såsom luftstabilitet og droners evne til selv at starte.

"Der er mange virkelig fede ting i fossiloptegnelsen, som ikke bliver udforsket, fordi ingeniører generelt ikke ser til palæontologi, når de tænker på inspiration til flyvning, " siger førsteforfatter Liz Martin-Silverstone, en post-doc forsker og palæontolog ved University of Bristol. "Hvis vi kun ser på moderne dyr for at få inspiration, vi mangler virkelig en stor grad af morfologien derude og ignorerer en masse muligheder, som jeg tror kunne være nyttige."

Tidligere har ingeniører har i vid udstrækning fokuseret på moderne fugles og insekters fysiologi, når de har designet aeronautisk teknologi som droner og fly; de tænker måske ikke på at undersøge fossiler, der - i sagens natur - ofte er ufuldstændige. Imidlertid, Martin-Silverstone siger, at der er nogle få udvalgte pterosaurfossiler, der giver ekstraordinært dyb indsigt i deres vingers anatomi, hvilket er afgørende for at forstå deres flyveevner.

"Der er to eller tre helt utroligt bevarede pterosaurfossiler, som lader dig se de forskellige lag i vingemembranen, giver os indsigt i dets fibrøse komponenter. Også, nogle fossiler er bevaret nok til at vise vingefastgørelserne under hoften, " siger hun. "Selvom du ikke kender nøjagtigt formen på vingen, ved at kende membrantilslutningerne kan du modellere effektiviteten af ​​forskellige vingeformer og bestemme, hvilke der ville have fungeret bedst under naturlige forhold." Analyser af morfologien og den forudsagte flyvemekanik for disse gamle væsner har afsløret nye taktikker, der ikke findes i moderne flyers.

At blive luftbåren er et eksempel. Lancering i luften gennem et spring eller hop, også kendt som ballistisk opsendelse, er standard i hele dyreriget. Imidlertid, større fugle kræver en løbestart for at få fart nok til at løfte sig. Pterosaurer, på den anden side, kan have udviklet en metode til at affyre fra en stationær position på trods af, at nogle prøver vejer næsten 300 kg. En hypotese, foreslået af review medforfatter Mike Habib fra Dinosaur Institute på Natural History Museum i Los Angeles County, antyder, at vingemembranen og de robuste muskeltilhæftninger i vingerne gjorde det muligt for pterosaurer at generere et kraftigt spring fra deres albuer og håndled, giver dem tilstrækkelig højde til at blive luftbårne.

"I dag, noget som en drone kræver en flad overflade at starte og er ret begrænset med hensyn til, hvordan den rent faktisk kommer i luften. Pterosaurernes unikke lanceringsfysiologi kan muligvis hjælpe med at løse nogle af disse problemer, " siger Martin-Silverstone.

Pterosaurer kan også give indsigt i, hvordan man forhindrer flyveustabilitet, når de er i luften. I modsætning til hvordan sejl kan blive ustabile i en stærk vind, pterosaurer udviklede strategier for at modstå deres brede vinger. "Hidtil har vi kæmpet for at designe ting som flyverdragter, der kan modstå presset fra flyveturen. Hvis vi kan forstå, hvordan pterosaurer gjorde det, for eksempel ved at forstå, hvordan deres vingemembran faktisk var opbygget, så er det noget, vi kan bruge til at besvare moderne tekniske spørgsmål, " hun siger.

Disse unikke fysiologiske elementer er ikke begrænset til pterosaurer, enten. Andre gamle flyers, ligesom Microraptor, havde fjerklædte vinger på både deres arme og ben, mens nyopdaget dinosaur, Yi qi, havde vinger, der kombinerer fjer med en flagermus-lignende membran - en kropsplan, der aldrig er blevet gentaget siden deres udryddelse. Som sådan, Forfatterne siger, at mange flyvestrategier mangler at blive udforsket ordentligt.

Martin-Silverstone foreslår, at hvis vi kombinerer vores viden fra flyers både levende og uddøde, vi vil have en meget bedre chance for at overvinde de forhindringer, der stadig hindrer menneskeskabt flyvning. Hun siger:"Vi vil gerne have, at både biologer og ingeniører når ud til palæontologer, når de søger at løse flyveproblemer, da der måske er noget uddødt, der kunne hjælpe. Hvis vi begrænser os til at se på de moderne dyr, så går vi glip af en masse forskellighed, som kan være nyttig."