Полёт птерозавров-гигантов. Как это было?⁠⁠

Птерозавры - первые позвоночные асы планеты. Я уже много писал об этих прекрасных созданиях мезозойской эры, но никогда не затрагивал тему механизма их полёта. Как летали те самые колоссы весом в пару центнеров? Как летали знаменитейшие птеранодоны с размахом крыльев в семь метров? Бросались с обрывов? Использовали восходящие потоки воздуха? Сегодня вы это узнаете. Я продолжаю тему гигантских летающих рептилий, начатую @Bellatrisa и заодно отвечу на вопрос @Reshetov. Садимся удобнее, Марти возвращается к истокам, к летающей фауне мезозоя.

В мезозойской эре  жили такие исполины, что скорее напоминали жирафа, нежели летающую "птаху". К примеру, тот же кетцалькоатль из поста Беллатрисы, что имел размах крыльев до 10 метров. Как такой монстр мог летать, если сегодня крупнейшее летающее животное имеет всего лишь 3 метра в размахе и 15 кг веса? Ведь ни сила притяжения, ни плотность воздуха не менялись. Что помогало махине весом, по самым скромным оценкам, в центнер летать?

Орнитохейр с размахом крыльев 5 метров

Равняя полёт птерозавров под птиц, люди не учитывают один очень важный момент, а именно количество опорных конечностей. Птерозавры имели короткие задние лапы, и опирались в основном на мощнейшие крылья. В этом и кроется секрет их взлёта. Возьмём для сравнения жирафа и любого крупного аждархида. Имея схожие габариты: высота 5 метров, мощные передние лапы и более короткие задние, длинная шея, отсутствующий хвост - их вес кардинально отличался. Жираф при похожем телосложение и размерах весит тонну, а тот же хацегоптерикс - до двух центнеров. При этом жираф с лёгкостью бегает со скоростью 50 км/ч. По некоторым оценкам учёных аждархиды были способны на подобную скорость. Отталкиваясь от земли преимущественно крыльями, они очень быстро разгонялись до 13-15 м/с (50км/ч) и далее на полёт уже работала огромнейшая площадь крыла. Всего несколько секунд и 150 кг уже летит.

Сравнительные размеры крупнейшего птеродактиля с человеком и жирафом

"Но как же полёт?" спросите вы. Неужели такое огромное крыло и вес могло управляться такими скромными мышцами? У птиц с активным полётом большая часть веса сосредоточена в маховом оперении и грудных мышцах, что позволяет делать медленные взмахи с завидной подъёмной силой. Конечно же птерозавры подошли к полёту иначе. Сегодня животных с такой же механикой взмаха нет. Даже рукокрылые летают иначе, ведь они в сотню раз меньше. Можно было бы сказать, что птерозаврам помогал тёплый воздух. Но тогда зачем я тут перед вами распинаюсь? Мезозойские гиганты подготовили нам маленький сюрприз в виде очень интересного подхода к машущему полёту.

Четырёхметровый волжский дракон

Имея такие впечатляющие размеры, крылья птерозавров весили слишком много, чтобы управляться исключительно мышечными усилиями. Нужна колоссальная сила, чтобы ими взмахнуть, и ещё больше усилий, чтобы их остановить. Но при этом птерозавры использовали именно активный полёт. Секрет активного полёта таких титанов как кетцалькоатль можно найти в строение крыла. Всё что нужно огромным ящерам, это обеспечить себе взлёт мощнейшей подъёмной силой. Для этого необходимы жёсткая передняя кромка и "загребающая" воздух мембрана. Оперённое крыло не способно создать такую динамику взлёта для такой массы.

Мизинец крыла создавал необходимую жёсткую кромку, а упругая перепонка загребала воздух, словно ковш - воду

После разбега и мощных пару взмахов полёт становился простым. Сухожилия и мышцы начинали работать на резонансе: крыло опускается => спинные сухожилия натягиваются => крыло поднимается => грудные сухожилия натягиваются. Работать системе помогала шея. Качая головой, птерозавр помогал своим крыльям. Несколько секунд усилий и далее всё работает на "автомате". У животных с маленьким телом, короткой шеей и большими крыльями такой полёт невозможен, так как вместе с крыльями бы смещалось и тело из-за отсутствия противовеса. Аждархиды же сбалансировали всё массивной шеей и головой так, что тело не смещается и активный полёт становится "автоматическим". Знай себе, поворачивай иногда, да шеей качай.

По самым смелым оценкам, двухсот килограммовый монстр мог взлетать с места вертикально. Пары взмахов крыльев-ковшей хватало, чтобы поднять тело на необходимую высоту, где крыло можно положить горизонтально и начать активный полёт.

Огромные крылья кетцалькоатля обладали колоссальной подъёмной силой и в полёте тратили минимум энергии

Полёт меловых колоссов не подлежит сомнению. Всё их тело было адаптировано именно для полёта. Но из-за того, что сегодня мы не имеем аналога подобных существ, вопрос "как это было?" стоит очень остро. С каждой новой находкой небесных титанов гипотезы совершенствуются, добавляются детали, меняются механизмы.

Уиттон и Хабиб разработали модель, согласно которой птерозавр фактически "катапультировал" себя в воздух, отталкиваясь не только и не столько задними, сколько значительно более сильными передними конечностями. Птерозавр, собираясь взлететь, приседал и сгибал крылья в суставах своих чрезвычайно длинных пальцев, поддерживавших летательную перепонку. Мышцы крыльев напрягались, затем птерозавр резко распрямлял крылья и взлетал, оттолкнувшись от земли не только ногами, но и сильными передними конечностями. Расчеты палеонтологов показывают, что таким образом в воздух могло подняться даже животное весом 200-250 килограмм.

Реконструкция взлёта с места крупного птерозавра. По расчётам подобный способ может поднять в небо до четверть тонны

Спасибо за внимание!