Гигантский птерозавр кетцалькоатль оказался плохим летуном

Mark P. Witton & Darren Naish / PhyloPic

Японские и французские ученые создали аэродинамические модели и применили их к крупным летающим позвоночным прошлого. Выяснилось, что гигантский птерозавр кетцалькоатль не был способен к длительному полету: он мог подняться в воздух только в крайнем случае. Модели также подтвердили, что аргентавис использовал восходящие потоки теплого воздуха для парения, как и его современные родственники кондоры. Кроме того, к такому типу парения оказались приспособлены древняя птица пелагорнис (ранее считалось, что для него характерно динамическое парение, как у альбатросов) и птеранодон. Исследование опубликовано в журнале PNAS Nexus.

Для крупных птиц машущий полет слишком энергозатратен, поэтому они предпочитают парить. Парящий полет бывает двух типов: статический и динамический. При статическом парении птицы используют восходящие потоки теплого воздуха (термики), но иногда могут использовать и потоки, которые обтекают преграды, например склоны гор или холмов. Этот тип парения характерен как для различных наземных птиц (орлов, грифов, аистов), так и для некоторых морских птиц (фрегатов и пеликанов) — последние при этом могут также использовать потоки, обтекающие волны. 

Для других морских птиц, таких как альбатросы или буревестники, характерно динамическое парение, которое заключается в том, что птицы используют разницу в скорости ветра над поверхностью воды и на высоте. Эти птицы также могут использовать потоки обтекания.

Ученых разных специальностей давно занимает вопрос, какой тип парения был характерен для летающих гигантов прошлого. К числу самых крупных летающих позвоночных относится обитавший 28–25 миллионов лет назад пелагорнис Сандерса (Pelagornis sandersi), дальний родственник гусей и куриц. У него, возможно, был самый большой размах крыльев среди птиц, верхняя оценка которого составляет 7,38 метра. Немного уступал пелагорнису аргентавис (Argentavis magnificens), живший около шести миллионов лет назад: его размах крыльев достигал семи метров.

Некоторые птерозавры были гораздо крупнее этих птиц. Размах крыльев кетцалькоатля (Quetzalcoatlus northropi) и его ближайших родственников мог достигать 10–11 метров в длину, что делает их самыми крупными летающими животными за всю историю планеты. Однако большое количество исследований посвящено менее крупному и, вероятно, самому известному птерозавру — птеранодону (Pteranodon spp.), чей размах крыльев был сопоставим с таковым у пелагорниса и аргентависа.

Художественная реконструкция кетцалькоатлей во время охоты

Witton & Naish / PLoS ONE, 2008

Исследования показали, что аргентавис использовал термики, как и его родственники кондоры, а для пелагорниса, как и для альбатросов, на которых он был похож, был характерен динамический полет. Тип парения птеранодона и кетцалькоатля сначала определили как динамический и статический соответственно, но затем было показано, что крылья птерозавров не были приспособлены к динамическому парению.

Юсукэ Гото (Yusuke Goto) из Национального центра научных исследований Франции и его японские и французские коллеги решили проанализировать полет этих четырех таксонов, так как в предыдущих работах летные качества и скорость ветра не были всесторонне оценены. Ученые оценили эти показатели при помощи аэродинамических моделей, а затем сравнили полученные результаты с данными по современным птицам.

Первая модель показала, что аргентавис, кетцалькоатль и птеранодон действительно не были способны к динамическому парению, а пелагорнис оказался приспособлен к нему гораздо хуже, чем альбатросы.

Вторая модель подтвердила, что аргентавис использовал восходящие потоки воздуха для парения. Однако оказалось, что к статическому парению был отлично приспособлен и пелагорнис. Птеранодон показал хорошие результаты при низкой оценке массы тела (18,6 килограмма), но при высокой (36,7 килограмма) он уступал современным и вымершим птицам.

Кетцалькоатль оказался плохо приспособлен к статическому полету: для нормального парения ему требовалась очень высокая скорость восходящего потока воздуха. Его показатели были даже хуже, чем у африканской большой дрофы (Ardeotis kori), которая летает только в случае опасности. Это связано с высокой удельной нагрузкой на крыло — отношением массы животного к площади крыла. Авторы отмечают, что в предыдущих исследованиях из-за применения метода главных компонент нагрузка на крыло оказалась у кетцалькоатля недооценена.

Сравнение размеров и типов парения у вымерших и современных летающих позвоночных. Thermal soarer — приспособлены к статическому парению (с использованием термиков), dynamic soarer — к динамическому парению, poor soarer — плохо приспособлены к парению

Goto et al. / PNAS Nexus, 2022

Ученые заключают, что и птеранодоны, и пелагорнисы парили над океанами, используя восходящие потоки воздуха, как это делают сегодня фрегаты. Данные по кетцалькоатлю опровергают утверждения, что крупные аждархиды были способны к длительным перелетам длиной в несколько тысяч километров. Учитывая, что аждархиды, скорее всего, охотились на земле, в воздух они поднимались только при крайней необходимости.