De nouvelles découvertes paléontologiques changent les croyances dominantes sur les ptérosaures - et les animaux les plus bizarres qui aient jamais survolé la terre.
Ptérosaure et Ptérodactyle sont deux noms de créatures volantes extravagantes; le premier d'entre eux en traduction du grec signifie "lézard des ailes", le second - "doigt volant"
Pour la première fois, les restes d'un tel animal ont été trouvés au 18ème siècle. Depuis, les scientifiques ont décrit plus de 200 espèces de lézards ailés, mais l'idée commune de ces dragons, qui a régné dans le ciel de l'ère mésozoïque pendant plus de 160 millions d'années, reste la même.
Nous les imaginons invariablement comme des reptiles volants maladroits, mais très dangereux avec un long bec et des ailes coriaces, arpentant leurs pattes arrière comme des pingouins.
Prenons par exemple le film de 1966 A Million Years BC, dans lequel un ptérosaure violet perçant emmène l'héroïne Raequel Welch dans son nid pour nourrir ses petits (alerte spoiler: la beauté en bikini s'est échappée). Quelque chose a-t-il changé en 50 ans? Pas du tout: dans Jurassic World, filmé en 2015, les ptérosaures ont encore plus de poids dans le ciel. (Juste au cas où, clarifions: les derniers ptérosaures ont disparu il y a 66 millions d'années, c'est-à-dire une éternité avant l'apparition des humains sur Terre.)
La quantité de preuves fossiles récentes suggère que les ptérosaures sont de toutes formes et tailles et ont un comportement très varié. Des centaines d'espèces de ptérosaures vivaient simultanément, occupant différentes niches écologiques, comme les oiseaux d'aujourd'hui. Parmi eux se trouvaient des monstres géants, comme Quetzalcoatl (Quetzalcoatlus northropi), l'une des plus grandes créatures volantes connues aujourd'hui: debout à quatre pattes, il pouvait rivaliser avec la croissance d'une girafe, et dans une envergure de 10,5 mètres. Mais il y avait aussi des ptérosaures de la taille d'un moineau: ils se sont assis sur des branches dans les forêts anciennes et, très probablement, ont attrapé des insectes.
L'une des découvertes les plus curieuses est celle des œufs de ptérosaures fossilisés. En scannant les mieux conservés, les scientifiques ont vu les embryons sous la coquille et ont pu apprendre comment ils se sont développés. Un œuf a même été trouvé dans l'oviducte d'une femelle Darwinopterus, qui vivait en Chine, et à côté - un autre, qui apparemment s'est écrasé sous le poids des cendres volcaniques qui recouvraient l'animal. Mme T (c'était le nom de cette femelle) est devenue le premier ptérosaure, dont le sexe a été déterminé avec précision. Il n'y avait pas de crête sur son crâne. Peut-être que de telles excroissances ornaient uniquement la tête des mâles, car elles ornent les mâles de certaines espèces d'oiseaux modernes - la nature leur a donné une grande crête aux couleurs vives pour attirer les individus du sexe opposé.
Après toutes ces découvertes, les ptérosaures semblent être devenus plus proches de nous, mais les scientifiques ne suffisent pas. Et sur le chemin du parc national de Big Bend dans le sud-ouest du Texas, le paléontologue Dave Martill de l'Université de Portsmouth partage avec moi ses plans de travail: d'abord, rencontrer et admirer un serpent à sonnette; deuxièmement, trouvez tout le crâne de quetzalcoatl. Les chances de remplir le premier point du programme sont infiniment plus élevées.
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Le plus important pour un expert en ptérosaures est d'être optimiste. Imaginer que tel ou tel jour vous y allez et trouvez au moins quelque chose de pertinent pour eux, c'est comme acheter un billet de loterie et commencer immédiatement à planifier ce sur quoi vous allez dépenser vos gains. Les fossiles de ptérosaures sont extrêmement rares car leurs os étaient creux et fins. Quant au quetzalcoatl, nous le savons grâce à quelques fragments trouvés dans le parc Big Bend dans les années 1970.
Les os creux et ultralégers des ptérosaures étaient bons pour le vol, mais sont rarement conservés aussi intacts que ces restes d'Anhanguera. Dans la plupart des cas, ils sont écrasés, «comme si un rouleau les avait parcourus».
Martill et son collègue Nizar Ibrahim ont passé trois jours à chercher des os fossiles dans les lits des rivières asséchées du parc. Ils ont marché de haut en bas de la crête de Ptérodactyle (quel nom prometteur!), De temps en temps en vérifiant les cartes compilées par le découvreur de ce lézard. Ils ont fouillé toutes les nuances des couches géologiques ("Regardez ces manifestations des cycles de Milankovitch!" - s'exclama Martill, ce qui signifie que les changements périodiques de la forme de l'orbite de la Terre et de l'inclinaison de son axe, tels qu'établis par l'astronome serbe Milutin Milankovic au début du XXe siècle, affectent le climat. planète, et cela se reflète dans la structure cyclique des dépôts sédimentaires). En grimpant sur la crête de grès, dont il semblait impossible de descendre, Martill ne fit que tomber: «Là où le nôtre n'a pas disparu! ", A sauté et est resté indemne.
Cependant, les chercheurs n'ont pas eu la chance de rencontrer un serpent à sonnette, ni même de trouver un fragment d'os de ptérosaure. En guise de consolation, ils sont tombés sur l'os de la cuisse d'un dinosaure géant, probablement un sauropode. Mais ils ne s'intéressent pas aux dinosaures.
En quittant le parc national, les paléontologues développent un plan pour une nouvelle recherche de quetzalcoatl - ils veulent vraiment en savoir plus sur cet étonnant lézard, dans lequel tout est inhabituel: taille, apparence et comportement - cela peut être jugé par les quelques fossiles restants.
Dans certaines parties du fossile du Zheholopter de Chine, de subtiles empreintes de poils ou de duvet ont été conservées. (Pour la première fois, de telles structures tégumentaires ont été découvertes par des paléontologues soviétiques dans le ptérosaure jurassique.) Photo: INSTITUT DE PALEONTOLOGIE VERTÉBRÉE ET PALEOANTHROPOLOGY, BEIJING
Le concept des ptérosaures a beaucoup changé, même en termes d'apparence et de comportement. Cela s'explique en partie par le fait que jusqu'à très récemment, les scientifiques devaient fonder leurs conclusions sur un nombre extrêmement restreint d'échantillons.
Les ptérosaures différaient, franchement, une anatomie très étrange. Il peut sembler qu'ils étaient mal adaptés à la vie sur terre ou dans les airs. Une fois, on a même pensé que les lézards des ailes rampaient sur leur ventre, ou on les a imaginés marchant sur leurs pattes arrière avec de longs membres antérieurs tendus vers l'avant comme un zombie et traînant derrière comme une cape aux ailes repliées. Plus tard, sur la base de traces de fossiles, il a été établi que les ptérosaures se déplaçaient sur quatre membres, mais il n'y avait toujours pas de clarté quant à la manière et à l'endroit où ils plaçaient leurs ailes. Et ils doutaient tellement de leurs capacités de vol qu'ils les considéraient incapables de décoller, sauf en se jetant en bas de la falaise.
«Il est assez courant de voir des individus avec une tête et un cou trois ou même quatre fois la longueur du corps», explique le biophysicien Michael Habib du Natural History Museum du comté de Los Angeles. Même les artistes formés scientifiquement se trompent souvent lorsqu'ils les représentent. «Ils prennent l'oiseau comme modèle, il suffit de lui ajouter des ailes palmées et une crête», explique Michael. "Cependant, les proportions corporelles des ptérosaures n'étaient pas du tout aviaires."
Khabib a décidé de réviser les idées dominantes sur la biomécanique des ptérosaures en utilisant, d'une part, une approche mathématique et, d'autre part, les connaissances pratiques de l'anatomie des vertébrés, qu'il a acquises dans ses autres travaux, à savoir dans le laboratoire de la faculté de médecine de l'Université de Californie du Sud. Comme la plupart des scientifiques, Michael pense que les premiers ptérosaures, il y a environ 230 millions d'années, ont évolué à partir de reptiles légers et minces qui étaient bien adaptés pour courir et sauter. La capacité de sauter - d'attraper un insecte volant ou d'esquiver les dents d'un prédateur - a évolué pour devenir, comme le dit Habib, «sauter et planer dans les airs».
Au début, les ptérosaures ne planaient probablement que, puis, des dizaines de millions d'années avant les oiseaux (et encore plus avant les chauves-souris), ils sont devenus les premiers vertébrés à maîtriser le vol battant.
En utilisant des équations utilisées en génie aéronautique, Habib et ses collègues ont réfuté l'hypothèse du saut de falaise. De plus, ils ont prouvé que si les ptérosaures décollaient d'une position verticale, debout sur leurs pattes arrière, alors chez les grandes espèces, les os de la cuisse se briseraient à cause d'une surcharge. Le décollage à quatre branches est plus pratique.
«Vous devez sauter, en vous appuyant sur les membres avant, comme un sauteur en hauteur - sur sa perche», explique Habib. Pour décoller de l'eau, les ptérosaures utilisaient des ailes à la manière des rames en aviron: ils les repoussaient de la surface. Et encore une fois, comme les rameurs, ils avaient de grandes épaules bien développées, qui étaient souvent combinées avec des jambes remarquablement petites pour minimiser la traînée en vol.
L'aile d'un ptérosaure était une membrane tendue de l'épaule à la cheville; et il a été étiré par un (quatrième) doigt volant extrêmement long, qui forme le bord d'attaque de l'aile. Des échantillons provenant du Brésil et d'Allemagne montrent que la membrane était percée de muscles fins et de vaisseaux sanguins. Les brins de protéines "cousus" ont donné une rigidité supplémentaire au septum. Les scientifiques pensent maintenant que les ptérosaures pourraient légèrement modifier le profil de l'aile en fonction des conditions de vol, en contractant les muscles ou en tournant les chevilles vers l'intérieur ou vers l'extérieur.
La modification de l'angle d'inclinaison du tendon ossifié sur le poignet, le ptéroïde, peut avoir servi le même but que l'inversion des lamelles dans les gros avions modernes - augmenter la portance à basse vitesse.
De plus, chez les ptérosaures, plus de muscles et une plus grande proportion du poids corporel étaient impliqués pour assurer le vol que chez les oiseaux. Et dans leur cerveau, comme chez les oiseaux (et encore mieux), les lobes frontaux et visuels, le cervelet et le labyrinthe se sont développés: un tel cerveau pouvait rapidement répondre aux changements de situation en vol et transmettre des signaux à de nombreux muscles qui régulent la tension de la membrane.
Grâce au travail d'Habib et de ses collègues, les ptérosaures ne sont plus un malentendu ailé, mais des aviateurs habiles. De nombreuses espèces semblent avoir été adaptées pour des vols lents mais très longs sur de longues distances; ils pourraient planer au-dessus de l'océan en utilisant de faibles courants ascendants chauds (thermiques). Il y avait aussi de telles espèces que Khabib appelle les super flyers: par exemple, le Nyctosaurus ressemblant à un albatros, dont l'envergure atteignait près de trois mètres, les qualités de vol à voile, en particulier la distance qu'il parcourait pour chaque mètre de descente, étaient tout à fait comparables aux caractéristiques planeur de sport moderne.
«D'accord, tout est clair avec des ailes», a commencé un paléontologue après la conférence de Khabib. - Mais qu'en est-il des têtes? «Quetzalcoatl, par exemple, pourrait avoir un crâne de trois mètres de long, tandis qu'un corps de moins d'un mètre. Et le Nykosaurus avait un long "mât" dépassant d'un énorme crâne, auquel une crête était probablement attachée.
Répondant à la question, Michael a parlé du cerveau des ptérosaures, dont la masse, comme chez les oiseaux, ne pesait que légèrement sur l'énorme tête, a parlé d'os creux, comme chez les oiseaux, et encore plus légers. L'épaisseur des parois osseuses ne dépassait parfois pas un millimètre, tandis que le tissu osseux était formé de nombreuses couches croisées, ce qui donnait de la solidité aux os (comme dans le contreplaqué multicouche). Et de l'intérieur, les cavités pour une plus grande rigidité étaient traversées par des cloisons. Tout cela a permis aux ptérosaures d'atteindre de grandes tailles de corps sans gain de poids significatif.
Les crânes ornés de crêtes et de bouches béantes étaient si énormes que Khabib, en les regardant, a développé «l'hypothèse du loup gris effrayant»: «Si vous avez une grande bouche, vous pouvez en avaler davantage. Et la crête saillante pourrait attirer les femelles. Eh bien, pour revenir à la question de ce paléontologue, les ptérosaures, selon Michael, étaient «d'énormes têtes de tueurs volants».
Junchang Lü, l'un des principaux paléontologues chinois, accueille les clients dans une rue animée du centre de Jinzhou, une grande ville commerciale du nord-est du pays, et les escorte dans le couloir faiblement éclairé d'un immeuble de bureaux apparemment ordinaire. Il s'agit en fait du musée paléontologique de Jinzhou. Son directeur ouvre la porte d'un petit garde-manger sans fenêtres, et les yeux de ceux qui viennent ouvrir ce qui dans n'importe quel autre musée serait l'attraction principale pour les visiteurs: toutes les étagères et presque tout l'étage sont occupés par des échantillons étonnamment complets, dans tous les moindres détails, les restes de dinosaures à plumes, les oiseaux les plus anciens. et, bien sûr, les ptérosaures.
Sur une grande dalle de pierre, presque à la longueur des épaules, appuyée contre le mur en face de la porte, vous pouvez voir un grand et terrible ptérosaure d'une envergure de quatre mètres et de minuscules pattes postérieures de poulet - zhenyuanopterus (Zhenyuanopterus). Sa tête allongée est enroulée sur le côté et semble ne comporter que des mâchoires, et les dents deviennent de plus en plus longues les unes derrière les autres à mesure qu'elles approchent du début de la bouche. «C'est pour faciliter la pêche en flottant à la surface de l'eau», explique Lu. Zhenyuanopter n'est qu'une des trois douzaines d'espèces de ptérosaures qu'il a décrites depuis 2001 (beaucoup sont toujours sur des étagères en attente d'être étudiées).
Le crâne de l'Ankhanguera piscivore a été conservé dans sa position naturelle - pour le plus grand plaisir des paléontologues. Photo: MUSÉE NATIONAL DE LA NATURE ET DES SCIENCES, TOKYO
Le musée de Jinzhou est l'un des dix musées paléontologiques de ce type dispersés dans la province du Liaoning, qui abrite un trésor de fossiles de ptérosaures et l'une des régions où les découvertes ont été faites qui ont placé la Chine à l'avant-garde de la paléontologie ces dernières années.
De plus, le Liaoning est l'arène principale de la rivalité, et des gens de l'extérieur comparent ce qui se passe ici, pas entièrement à juste titre, avec les «guerres des os» que les pionniers de la paléontologie américaine Othniel Charles Marsh et Edward Drinker Kop ont menée entre eux au 19e siècle.
Les parties à cette rivalité sont Lu, représentant l'Académie des sciences géologiques de la République populaire de Chine, et Shaolin Wang, dont le bureau rempli de fossiles est situé à l'Institut de paléontologie et de paléoanthropologie des vertébrés à Pékin. Ces experts, comme Marsh and Cope, ont travaillé ensemble au début de leur carrière, puis se sont séparés, et depuis lors, ils se sont traités avec une hostilité qui, cependant, n'est pas annoncée. «Deux tigres ne peuvent pas s'entendre sur la même montagne», sourit leur collègue Shunxing Jiang.
Au cours des quinze années qui se sont écoulées depuis lors, Lu et Wang se sont plus d'une fois surpassés en nombre de découvertes, et deux d'entre eux ont décrit plus de 50 nouvelles espèces de ptérosaures - près d'un quart de tout ce qui est connu aujourd'hui. Cependant, certaines de ces nouvelles espèces seront éventuellement reconnues comme synonymes de la première, comme c'est souvent le cas en paléontologie. Cependant, les parties rivales auront plus de découvertes à l'avenir. «Ils auraient dû travailler pendant dix ans toute la journée pour décrire tout ce qu'ils ont déjà déterré», note l'un des invités avec envie. En entendant cela, Lü hausse les sourcils de surprise: "Je pense que dix ans ne suffiront pas."
Le succès des scientifiques chinois est dû non seulement à la concurrence, mais aussi au fait qu'ils étaient au bon endroit au bon moment. La Chine, avec l'Allemagne, le Brésil, les États-Unis et l'Angleterre, est l'un des rares pays au monde où 90% de tous les fossiles de ptérosaures ont été découverts. Ce n'est pas parce que les ptérosaures ne vivaient que dans les territoires où se trouvent maintenant ces pays - des fragments de leurs squelettes se trouvent presque partout. C'est juste que leurs restes sont mieux préservés ici.
Cette exclusivité est évidente dans la province du Liaoning. Au début du Crétacé, dit Lü, une communauté d'organismes très diversifiée s'est développée dans les forêts locales et les petits lacs d'eau douce - les dinosaures, les premiers oiseaux, de nombreux ptérosaures et insectes. En raison du fait que des volcans ont éclaté de temps en temps dans le quartier, de nombreux animaux sont morts sous les cendres et sont tombés sur le fond boueux des lacs. Les victimes de ces catastrophes ont été enterrées très rapidement, parfois même sans accès d'oxygène aux restes, leurs tissus se minéralisant plus vite qu'ils n'avaient le temps de se décomposer, et ont donc survécu. Les paléontologues appellent ces localités Lagerstätte (Lagerstätte en allemand signifie «dépôt»). Et tout de même, de telles découvertes doivent être disséquées pendant des mois - pour nettoyer la race afin que toutes ses caractéristiques puissent être vues, y compris, bien sûr,avec toutes sortes de microscopes puissants.
Ce n'est que dans des endroits comme le musée des ptérosaures de Beipiao ou la récente exposition de lézards ailés au musée d'histoire naturelle de Pékin que vous commencez à percevoir les fossiles différemment - dans le cadre d'une ancienne grande diversité.
Par exemple, Jeholopterus, un ptérosaure avec une large bouche en forme de grenouille, que les scientifiques supposent chassé des libellules et d'autres insectes. Voici l'Ikrandraco, nommé d'après les créatures ailées de l'Avatar: il volait probablement bas au-dessus de la surface de l'eau et pêchait des poissons en utilisant une sorte de quille sur la mâchoire inférieure. Voici un jungaripter (Dsungaripterus) trouvé dans le nord de la Chine avec un bec élancé et retourné, avec lequel il s'accrochait à des mollusques et autres invertébrés pour ensuite écraser leurs coquilles et coquilles avec des dents grumeleuses.
Et tout cela a disparu à la fin du Crétacé, il y a 66 millions d'années. Qu'est-ce qui ne va pas avec les ptérosaures finalement éteints? Peut-être que les animaux qu'ils chassaient ont disparu? Ou, au cours de l'évolution, ils ont atteint des proportions si gigantesques qu'ils n'ont pas pu survivre à une catastrophe mondiale, comme la chute d'un astéroïde, alors que les petits oiseaux ont survécu?
Cependant, quand vous regardez leurs restes parfaitement conservés dans un musée, vous n'y pensez pas - quelque chose d'étonnant se produit: il semble que ces créatures soient prêtes à se libérer de la captivité de pierre et à partir à la recherche de leurs fragments manquants pour remonter au-dessus du sol.
