Les Mystères du Décollage des Ptérosaures
Le décollage est une phase essentielle du vol motorisé, qui semble limiter la taille des oiseaux. En revanche, les ptérosaures disparus ont atteint des dimensions bien plus imposantes. Trois types de mouvements de décollage ont été proposés pour expliquer comment ces créatures ont pu s’élever dans les airs : un saut vertical explosif utilisant uniquement les pattes, semblable à celui des oiseaux principalement terrestres ; un saut moins vertical, également avec les pattes, plus proche de celui des oiseaux volants ; et un saut quadrupède utilisant les ailes, similaire à celui des chauves-souris. Des paléontologues de l’Université de Bristol, de l’Université John Moores de Liverpool, de l’Universidade Federal do ABC et de l’Université de Keele ont élaboré un modèle musculosquelettique numérique d’un ptérosaure de 5 mètres d’envergure, en reconstruisant trente-quatre muscles clés pour estimer les bras de levier musculaires durant ces trois mouvements de décollage hypothétiques.
Séquences de décollage d’une seconde utilisées dans l’étude, mettant en évidence les phases clés : (A) décollage bipedal explosif ; (B) décollage bipedal avec contre-mouvement ; (C) décollage quadrupède. Crédit image : Griffin et al., doi: 10.7717/peerj.17678.
« Le vol motorisé est un mode de locomotion réservé à un nombre restreint d’animaux, car il est énergivore et nécessite des adaptations spécifiques pour réussir le décollage, tout en générant une poussée et un soutien de poids par la portance », a déclaré le Dr Benjamin Griffin de l’Université de Bristol et ses collègues.
« La phase de décollage est la plus énergivore du vol motorisé. Elle exige que l’animal atteigne une hauteur suffisante pour effectuer un cycle de battement d’ailes sans entrave. »
« De plus, le décollage nécessite que l’animal génère une vitesse suffisante pour que les ailes produisent assez de portance pour surmonter la traînée et soutenir son poids. »
« Les exigences en matière de hauteur et de vitesse augmentent avec la taille, rendant le décollage limitant pour les animaux volants. »
« Aucun animal volant moderne ne dépasse une masse de 25 kg, le plus lourd étant le grand outarde (Otis tarda), qui atteint 22 kg. »
« Cependant, de nombreux animaux disparus ont atteint des tailles supérieures tout en étant considérés comme capables de voler, comme les oiseaux Argentavis magnificens et Pelagornis sandersi, estimés à 70 kg et entre 21,8 et 40 kg respectivement. »
« Les ptérosaures varient en taille, les espèces de taille moyenne ayant des envergures comprises entre 2 et 5 m et des masses allant de 2 à 30 kg. »
« Ils ont également atteint les plus grandes tailles parmi les animaux volants, avec des ptérosaures comme Quetzalcoatlus northropi estimés à des masses bien supérieures (150 kg, voire 250 kg). »
« Le vol à de telles masses corporelles remet en question notre compréhension des limites fonctionnelles du vol, rendant l’étude du décollage chez les ptérosaures cruciale pour établir ces limites. »
Cette nouvelle recherche s’inscrit dans des années d’analyse et de modélisation des interactions musculaires et osseuses chez d’autres animaux, et vise à répondre à la question de la manière dont les plus grands animaux volants connus ont réussi à s’élever dans les airs.
Les auteurs ont créé le premier modèle informatique pour analyser le décollage d’un ptérosaure afin d’explorer trois méthodes différentes de décollage.
En reproduisant ces mouvements, les chercheurs ont cherché à comprendre le levier disponible pour propulser l’animal dans les airs.
« Les animaux de grande taille rencontrent des défis plus importants pour voler, ce qui rend la capacité des ptérosaures à le faire particulièrement fascinante », a ajouté le Dr Griffin.
« Contrairement aux oiseaux qui s’appuient principalement sur leurs membres postérieurs, nos modèles indiquent que les ptérosaures étaient plus susceptibles d’utiliser leurs quatre membres pour se propulser dans les airs. »
Les résultats de cette étude ont été publiés dans la revue PeerJ.
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B.W. Griffin et al. 2024. Modélisation des bras de levier de décollage chez un ptérosaure ornithochérien. PeerJ 12 : e17678 ; doi : 10.7717/peerj.17678
