Le vol propulsé est un exploit complexe qui nécessite une coordination précise entre la puissance musculaire et la mécanique de vol. Malgré leur taille relativement petite, les oiseaux modernes utilisent des techniques spécialisées pour décoller et voler. Cependant, les ptérosaures, ces géants aériens disparus, semblent avoir défié ces contraintes. Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Université de Bristol et d’autres institutions examine comment ces créatures massives ont pu se lancer dans les airs et voler en utilisant un modèle musculo-squelettique sophistiqué.
Comprendre le décollage des ptérosaures
Le décollage est la phase la plus énergivore du vol propulsé. Pour s’élever du sol, un animal doit en effet générer une poussée suffisante et atteindre une vitesse assez élevée pour que ses ailes produisent suffisamment de portance pour surmonter la gravité.
Cette tâche devient encore plus complexe avec une taille croissante, car les exigences en termes de vitesse et de puissance augmentent proportionnellement. Les ptérosaures, avec leurs tailles impressionnantes, représentent donc un défi particulier pour les scientifiques. Certains d’entre eux, comme Quetzalcoatlus northropi, auraient en effet atteint des masses pouvant dépasser 150 kg.
Pour explorer les mécanismes de décollage des ptérosaures, une équipe dirigée par le Dr Benjamin Griffin, de l’Université de Bristol, a développé un modèle musculo-squelettique informatique. Basé sur un ptérosaure ornithochère d’une envergure de cinq mètres, il a simulé trois stratégies de décollage possibles : saut vertical en rafale avec les pattes arrière (sauts verticaux puissants utilisés par certains oiseaux modernes qui passent peu de temps au sol), saut moins vertical avec les pattes arrière (utilisé par les oiseaux volants fréquents et permettant de gagner en vitesse horizontale) et décollage à quatre membres.
Les chercheurs ont recréé et analysé trente-quatre muscles clés pour estimer les moments musculaires nécessaires pour chaque type de décollage.
Une technique à part entière
Les résultats ont révélé que contrairement aux oiseaux modernes qui se fient principalement à leurs pattes arrière, les ptérosaures semblaient utiliser une technique de décollage à quatre membres. Cela signifie qu’ils s’appuyaient sur leurs pattes et leurs ailes pour générer la poussée nécessaire au décollage. Dans le détail, les ailes des ptérosaures, constituées de membranes tendues entre les doigts, ont joué un rôle crucial en produisant une poussée verticale significative. En battant leurs ailes de manière coordonnée tout en activant leurs muscles pectoraux, ces créatures géantes pouvaient alors générer une portance suffisante pour surmonter leur propre poids.
Parallèlement, les pattes arrière robustes des ptérosaures étaient essentielles pour fournir une impulsion initiale au décollage. En utilisant leurs griffes pour s’ancrer au sol, les ptérosaures pouvaient combiner cette force avec celle générée par leurs ailes, ce qui rendait le décollage plus efficace. La clé de cette approche résidait dans la coordination harmonieuse des mouvements des quatre membres.
Le modèle musculo-squelettique a montré que cette coordination permettait une optimisation de la poussée, augmentant ainsi la vitesse horizontale et verticale nécessaire pour passer d’une phase de glissement au vol actif. En somme, le décollage des ptérosaures représentait un exemple impressionnant de l’adaptation complexe nécessaire pour permettre à ces créatures massives de conquérir les airs.
Ces résultats ont été publiés dans la revue PeerJ.
