اعدادات الموقع

نماذج مستوحاة من لعبة فيديو توضح كيف قام أقارب الحبار في عصور ما قبل التاريخ بالسباحة عبر البحار


نوتيلوس ، كانت الأمونويدات من رأسيات الأرجل ذات الجسم الرقيق التي كانت تعيش داخل الأصداف الملفوفة ، والتي نمت طوال حياتها. لكن الأجسام اسفنجي غالبا ما تتحلل قبل التحجر ، مما يجعل من الصعب تحديد تفاصيل تشريح هذه المخلوقات. يعتمد تعلم السلوكيات البسيطة للأمونويدات ، مثل ما تأكله فصيلة معينة ، على إجراء تحقيقات دقيقة في الحفريات البارزة ، مثل أمونيويد محفوظ مع العوالق في فمه.

يعود الفضل في الكثير من ما تعلمه الخبراء حول الأمونويدات إلى الأصداف الصلبة التي بقيت أكثر سهولة في السجل الأحفوري. الآن ، التقنيات المستعارة من الهندسة والفيزياء وحتى ألعاب الفيديو تساعد الخبراء على تصور ودراسة هذه الحيوانات المنقرضة بطرق لم يسبق لها مثيل.

يتوقع علماء الحفريات أن جميع الأمونويدات تتدفق على نفث من الماء لدفع نفسها قشرة من خلال البحار. في الماضي ، تقول عالمة الحفريات بجامعة يوتا ، كاثلين ريتربوش ، إن الباحثين سيضعون نماذج عمونية طبيعية في خزانات المياه للحصول على فكرة عن كيفية تحرك اللافقاريات. لكن التكنولوجيا الجديدة ، التي عُرضت هذا الأسبوع في اجتماع الجمعية الفيزيائية الأمريكية ، سمحت للعلماء بأخذ تجارب السباحة في الأمونيا. مثال صورة لكيفية تشكيل تدفق المياه حول نموذج ammonoid. (جامعة يوتا AmmLab)

الخطوة الأولى هي جعل الترفيه الرقمي للحيوانات. يقول ريتربوش: “نصنع نسخًا متماثلة من الحفريات الحقيقية باستخدام ماسح ضوئي ليزري لإنتاج نموذج ثلاثي الأبعاد” ، تم تنقيحه بعد ذلك بواسطة طالب الدكتوراه نيك هيبدون. من هناك ، يتم وضع ammonoids من خلال خطواتهم.

يقول ريتربوش: “يتم إنشاء جميع نتائجنا الجديدة باستخدام ديناميات الموائع الحسابية”. هذه العملية لا تشبه الأعمال الحفرية النموذجية للعمل الميداني المتربة. تم تصميم عمليات المحاكاة بواسطة Hebdon باستخدام أداة هندسية تسمى ANSYS FLUENT ، وتم وضع نماذج الأمونويد ثلاثية الأبعاد في التدفقات السائلة الافتراضية.

يقول ريتربوش: “إن النتيجة هي محاكاة وتصورات رائعة لكيفية تدفق المياه حولها ، في الماضي ، وإخراجها خارج القشرة”. باستخدام مثل هذه التقنيات ، يمكن للباحثين التحقيق فيما إذا كانت أنواع معينة من القذائف أكثر عرضة للسحب أو إذا كان الماء الذي يتدفق بشكل أسرع يغير من أداء قذيفة معينة.

يقول جون هتشينسون ، خبير الميكانيكا الحيوية للكلية البيطرية الملكية: “إن هذا البحث عن السباحة في الأمونيوم هو أحدث العلوم ، ليس فقط بالنسبة للأمونيوم ولكن للحيوانات بشكل عام”.

ويلاحظ هتشينسون أن ما يجعل الأمونويدات مناسبة بشكل خاص لهذا البحث ، هو أن حجم وأشكال أصدافها كانت العوامل الرئيسية التي تحدد كيفية أداء هذه الرأسات أثناء السباحة. لا تكون قذائف الأمونويد معقدة مثل الميكانيكا الحيوية مثل الديناصورات أو الهياكل العظمية العملاقة ، والتي تنطوي على مزيد من عدم اليقين عند نمذجة ما يمكن للحيوانات أن تفعله أو لا تستطيع فعله. من ناحية أخرى ، يمكن لنمذجة الأمونويد حل صورة أكثر وضوحًا عن كيفية انتقال اللافقاريات. يقول هتشينسون: “إنها الأقرب التي يمكن للعلماء القيام بها لإجراء تجارب على الحيوانات الحية”.

لكن حتى التركيبات البسيطة نسبياً للأمونيوم لا تدخل في نموذج واحد يناسب الجميع. “تخيل الفيزياء المختلفة المتمثلة في تحريك قذيفة بحجم حبة غاربانزو ، أو كرة جولف ، أو إطار سيارة ، أو سيارة فيات!” يقول ريتربوش. إن حجم القشرة والسرعة الحالية ومدى سرعة تحرك القشرة سابقًا ، والزخرفة التي تجعل الأمونويدات يمكن التعرف عليها جميعًا تؤثر على كيفية انتقالها عبر الماء. باستخدام أدوات ديناميكية السوائل الجديدة ، يمكن للباحثين الآن دراسة الأصداف التي تم إنشاؤها للسرعة والتي تمثل أنماط السفر الأخرى.

يقول ريتربوش: “نحصل على مفاجآت في كل مرة نقوم فيها بتشغيل عمليات المحاكاة وتحليل البيانات”. على سبيل المثال ، تتغير ديناميات الموائع استنادًا إلى ما إذا كان أحد الأمونويدات قد غطت جوانب غلافه بنمو جديد أو تعرض الأجزاء القديمة من ملف الغلاف. لمقارنة أحجام الأمونويد المختلفة ، قام الباحثون بقياس سرعاتهم من حيث أقطار الأصداف الخاصة بهم التي يتم نقلها في الثانية.

يقول ريتربوش: “في أحجام صغيرة وسرعات متواضعة ، يقول بيتزا-بيغل تتدفق بقطر واحد في الثانية الواحدة ، لا يهم حقًا ما إذا كان الملف قد تم سلاسه أو كشفه”. لكن من بين الأنواع الأمونويدية الأكبر حجمًا ، تحمل الملفات المركزية المكشوفة وزنًا إضافيًا في شكل ماء محصور ضد الصدفة.

يمكن أن تكشف عمليات المحاكاة أيضًا عن تفاصيل الأمونويدات الافتراضية التي لم تكن موجودة أبدًا ، أو التي لم يتم العثور عليها بعد. في وقت مبكر من المشروع ، استأجرت Ritterbush مصمم ألعاب الفيديو أوليفيا جنكينز لإنشاء واجهة مستخدم سهلة التنقل للعب بأشكال مختلفة من الأمونويد. لا يمكن لهذه الأداة فقط تحسين النماذج الحالية ، ولكنها تتيح للباحثين اختبار الأمونويدات المضاربة على عكس أي نوع معروف.

“ماذا لو كانت هذه القذيفة نفسها أكثر تضخماً؟ ماذا لو كانت تفتقر إلى الأضلاع ، أو كانت لديها مقابض كبيرة الكعب؟ “عجب Ritterbush. من خلال فتح ديناميكيات الأشكال القشرية ، “يمكننا أن نوضح للناس مدى حيوية وغرب البحار في زمن الديناصورات”. ومن خلال استكشاف كيف عاشت هذه الزواحف البيولوجية ، ربما يمكن للخبراء تطوير فهم أفضل لسبب اختفاء الأمونويدات عشرات الملايين من السنين. منذ.

driss 100
drissمدير322019-12-10114726
مزيد من المقالات