Необходимость взлетать - жизненно важная часть полёта, которая, вероятно, ограничивает размеры птиц, однако известно, что вымершие птерозавры достигали гораздо больших размеров.
Есть три различных предполагаемых движения при взлете: вертикальный прыжок с использованием только ног, как у наземных птиц; диагональный прыжок с использованием только ног, более похожий на прыжок, используемый птицами, которые часто летают; и прыжок на четырех конечностях, также задействующий крылья, больше похожий на прыжок летучей мыши. Эти три варианта были предложены в качестве возможных способов того, как птерозавры стали подниматься в воздух.
Палеонтологи из Бристольского университета, Ливерпульского университета Джона Мура, Федерального университета АВС и Университета Кила создали компьютерную скелетно-мышечную модель птерозавра-орнитохейрида с размахом крыльев 5 м. Они реконструировали тридцать четыре ключевые мышцы, чтобы оценить мышечный момент во время трех предполагаемых движений при взлете.
“Полёт - это способ передвижения, который доступен очень немногим животным, поскольку он требует больших затрат энергии и специальных приспособлений для старта, а также получения тяги и поддержки веса тела”, - сказал доктор Бенджамин Гриффин из Бристольского университета и его коллеги.
Самая энергоемкая часть полёта на самолёте - это взлёт с земли. На этом этапе животное должно подняться в воздух достаточно высоко, чтобы использовать цикл беспрепятственных взмахов крыльями.
У животных взлёт также требует достаточной скорости, чтобы крылья создавали достаточную подъемную силу для преодоления лобового сопротивления (например, тяги) и выдерживали вес животного.
Требования к высоте и скорости увеличиваются с увеличением размера, что делает взлет летающих животных ограничивающим фактором для роста.
Для наглядности: масса самого тяжелого из ныне живущих летающих животных, большой дрофы (Otis tarda), достигает всего 22 кг.
“Несмотря на это, многие вымершие животные достигли больших размеров и по-прежнему считаются способными летать, включая таких птиц, как Argentavis magnificens и Pelagornis sandersi, масса которых, по прогнозам, составит 70 кг и 21,8-40 кг соответственно”.
Птерозавры по размерам были самыми разными, причем птерозавры среднего размера достигали размаха крыльев от 2 до 5 м, а масса тела их была от 2 до 30 кг.
Они также достигли самых больших размеров среди всех летающих животных в истории, а крупнейшие птерозавры, такие как кетцалькоатль, по оценкам, достигли гораздо большей массы (150 кг или, чаще, 250 кг).
Полёт при такой большой массе тела бросает вызов нашему пониманию функциональных пределов полета, что делает понимание взлета птерозавров критически важным для установления функциональных пределов полета организмов.
Новое исследование стало результатом многолетнего анализа и моделирования того, как мышцы взаимодействуют с костями, создавая движение у других животных, и теперь используется для ответа на вопрос о том, как самым крупным из известных летающих животных удалось оторваться от земли.
Авторы создали первую компьютерную модель птерозавра для такого рода анализа, чтобы проверить три различных способа, которыми птерозавры могли взлетать.
Имитируя движения, исследователи стремились понять, с помощью каких механизмов животное может подняться в воздух.
“Более крупным животным приходится преодолевать большие трудности, чтобы научиться летать, что делает способность таких крупных животных, как птерозавры, к этому особенно увлекательной”, - сказал доктор Гриффин.
В отличие от птиц, которые в основном полагаются на свои задние конечности, как показывают созданные учёными модели, птерозавры, скорее всего, полагались на все четыре свои конечности, чтобы подняться в воздух.
Источники информации
- B.W. Griffin et al. 2024. Modelling take-off moment arms in an ornithocheiraean pterosaur. PeerJ 12: e17678; doi: 10.7717/peerj.17678