Крылья из рёбер: как летали рептилии за 50 миллионов лет до первых птиц

Археоптерикс долго носил титул древнейшей птицы, но небо осваивали задолго до него. Примерно 225 миллионов лет назад, когда по Земле ещё не бродили гигантские динозавры, в воздух уже поднялись небольшие рептилии — куэнозавры. Их останки нашли в 1950-х годах в древней пещерной системе неподалёку от английского Бристоля, и с тех пор палеонтологи гадали: как именно эти существа, достигавшие 70 сантиметров в длину, использовали странные расширения рёбер по бокам тела? Боковые «крылья» явно служили какой-то адаптацией для полёта, но проверить их аэродинамику никто не решался — до недавнего времени.

Группа учёных из Бристольского университета под руководством Коэна Стэйна (Koen Stein) впервые построила физические модели куэнозавров и продула их в аэродинамической трубе. Результаты, опубликованные в журнале Palaeontology, не просто подтвердили догадки — они показали, насколько разными могли быть воздушные стратегии двух близких видов.

Два вида — два стиля полёта

В пещерах обнаружили останки двух типов куэнозавров: Kuehneosuchus и Kuehneosaurus. Внешне они почти не отличались друг от друга, если не считать одной детали: у первого боковые выросты-крылья были заметно длиннее, у второго — короче. Моделирование объяснило, зачем нужна эта разница.

Kuehneosuchus с удлинёнными плоскостями оказался прирождённым планеристом. По расчётам, прыгнув с пятиметрового дерева, он легко преодолевал по воздуху девять метров и приземлялся без травм. «Мы не ожидали, что куэнозавр окажется настолько аэродинамически устойчивым», — признался Стэйн. Его короткокрылый родственник Kuehneosaurus летал иначе: скорее как парашютист, чем как планер. Он, вероятно, мог лишь замедлять падение, но не скользить на дальние расстояния.

Почему два столь похожих животных освоили разные техники? Исследователи допускают, что перед нами не два вида, а самцы и самки одного и того же вида. Если это так, размах «крыльев» мог быть связан с половым диморфизмом — явлением, хорошо знакомым по современным ящерицам и птицам.

Что показала аэродинамическая труба

Эксперимент строился не на догадках, а на инженерном расчёте. Учёные изготовили модели с подвижными кожными перепонками в области крыльев и протестировали несколько конфигураций. Проверяли, в частности, гипотезу о дополнительных мембранах между ногами или перепончатых лапах — такие детали могли бы улучшить управляемость в воздухе. Но результаты оказались однозначными: любые добавленные плоскости делали полёт нестабильным. «Мы строили перепончатые руки и ноги и дополнительную мембрану кожи между ногами на моделях, но они сделали полет животных непостоянным, поэтому мы предполагаем, что они, вероятно, не имели таких особенностей», — пояснил Стэйн.

Иными словами, эволюция остановилась на минималистичном решении: только рёберные выросты, без лишних аэродинамических ухищрений. Этого хватало, чтобы перелетать от дерева к дереву в поисках пищи или спасаясь от хищников.

Междисциплинарный прорыв

Работа бристольской команды — редкий пример того, как палеонтология объединяется с аэрокосмической инженерией. Майкл Бентон, соавтор исследования, подчеркнул, что восстановление механики движения вымерших животных всегда было одной из труднейших задач. Сотрудничество с инженерами позволило превратить эту мечту в реальность: теперь о полёте куэнозавров можно говорить не в сослагательном наклонении, а с цифрами в руках.

Кстати, похожий прорыв в понимании древних рептилий случился, когда на шотландском острове Скай нашли останки черепах возрастом 164 миллиона лет — мы рассказывали об этом в материале «Черепаха со Ская показала, как рептилии учились плавать». Там тоже ключом к разгадке стала анатомическая деталь, пролившая свет на переход от суши к воде.

История куэнозавров напоминает: небо осваивали не только птицы и птерозавры. Задолго до них маленькие рептилии с рёбрами-крыльями уже скользили среди древних деревьев, а их аэродинамические секреты мы начинаем раскрывать только сейчас. И кто знает, какие ещё летуны скрываются в пещерных отложениях, ожидая своего часа в аэродинамической трубе.