لاحظ العلماء أن الحيوانات في المناخات الدافئة تمتلك أطرافًا أطول، وهو نمط يُعرف باسم "قاعدة ألين"، ولطالما أرجعت هذه القاعدة إلى الحاجة إلى الحفاظ على درجة حرارة الجسم، إلا أن الآلية الدقيقة التي أدت إلى هذا النمط لا تزال غير مفهومة جيدًا.
وفقا لما ذكره موقع "Phys"، أكد نظام رؤية حاسوبية جديد الآن أن هذا المبدأ ينطبق على أجنحة الطيور أيضًا، مما يُعيد صياغة فهمنا لتطور أجنحة الطيور ليشمل متطلبات تنظيم درجة الحرارة بالإضافة إلى ميكانيكا الطيران.
نُشرت هذه الدراسة في مجلة Global Ecology and Biogeography، وهي تُمثل تتويجًا لتعاون استمر ست سنوات بين علماء البيئة وعلماء الحاسوب في جامعة ميشيجان وجامعة نيويورك.
يستخدم نظام الفريق، "Skelevision"، الذكاء الاصطناعي لتحديد عظام الطيور وقياسها تلقائيًا من الصور الفوتوغرافية.
أوضح ديفيد فوهي، أحد كبار الباحثين والأستاذ المساعد في كلية تاندون للهندسة بجامعة نيويورك ومعهد كورانت بجامعة نيويورك: "نستخدم شبكة عصبية عميقة للكشف عن العظام الفردية في صور العينات، وتحديد نوعها، وإنشاء مخطط رقمي دقيق لكل منها".
بفضل الأجهزة المصممة بشكل مشترك، أصبحنا قادرين على تحويل القياس ثلاثي الأبعاد إلى مهمة ثنائية الأبعاد، وهو ما تتفوق فيه أنظمة الرؤية الحاسوبية الحالية.
كما أنه قبل هذه التقنية، كان الباحثون يميلون إلى دراسة السمات الهيكلية في عينات صغيرة نسبيًا، وتطلبت هذه العملية الشاقة التعامل يدويًا مع العظام الهشة، مما أدى إلى تحيز نحو السمات الخارجية التي يسهل قياسها.
أوضح برايان ويكس، الباحث الرئيسي والأستاذ المساعد في كلية البيئة والاستدامة بجامعة ميشيجان: "إن جمع قياسات الهيكل العظمي على نطاق واسع يتيح لنا الإجابة على أسئلة جوهرية حول كيفية تطور الأنواع وتفاعلها مع بيئاتها".
صمم الباحثون وبنوا نظامًا متكاملًا لتحليل هياكل الطيور، حيث طوروا كلًا من أجهزة التصوير المادية المزودة بكاميرا عالية الدقة موضوعة فوق سطح تُرتب فيه عظام الطيور، وبرنامج الذكاء الاصطناعي المتطور الذي يحلل هذه الصور لتحديد وقياس العظام الفردية.
يُقلل هذا النهج المتكامل بين الأجهزة والبرمجيات من وقت التعامل مع العينات من 15-30 دقيقة إلى حوالي دقيقة واحدة لكل عينة، وظهرت دقة نظام سكليفيجن في 12450 عينة طيور.
ومكنت هذه الكفاءة الباحثين من تحليل قياسات عظام الأجنحة لـ 1520 نوعًا من طيور الجواثم من 80 عائلة من جميع القارات باستثناء القارة القطبية الجنوبية.
جاءت العينات بشكل رئيسي من متحف علم الحيوان بجامعة ميشيجان، وقد أُضيفت إلى مجموعة البيانات منذ ذلك الحين عينات من متحف فيلد للتاريخ الطبيعي في شيكاغو.
وأوضح ويكس: "تلعب عظام الأجنحة دورًا فريدًا في تنظيم درجة الحرارة، فعندما تطير الطيور، تصبح هذه العظام ضرورية لتبديد الحرارة الهائلة التي تولدها عضلات الطيران.
وهذا يشير إلى أن النمط الذي نراه، عظام أجنحة أطول في المناخات الأكثر دفئًا، مدفوع بشكل أساسي بالحاجة إلى تبريد فعال بدلاً من الحفاظ على الحرارة، وهذا له آثار مهمة على كيفية استجابة الطيور لتغير المناخ.
يجري حاليًا توسيع نطاق هذه التقنية باستخدام نظام مسح ثلاثي الأبعاد متطور لقياس خصائص إضافية مثل الحجم ومساحة السطح.
أخبار متعلقة :