Comment était-il possible pour des grands animaux ailés comme les ptérosaures de voler ?

Bonjour,

Nous vous remercions d'avoir fait appel au service Interroge, voici la réponse de notre conservateur en paléontologie :

« Les ptérosaures n'étaient pas des dinosaures, mais ils formaient un autre groupe de reptiles qui a disparu en même temps que les dinosaures terrestres, il y a 66 millions d'années. Certains dinosaures cependant se sont eux aussi adaptés au vol, ce sont les oiseaux. En effet, des petits dinosaures ont développé des plumes et d'autres caractéristiques leur permettant de voler, et on en voit tous les jours autour de nous sous la forme de pigeons et de moineaux par exemple.

Les ptérosaures se sont adaptés au vol de la même manière que les oiseaux en allégeant au maximum leur corps. Les os sont devenus creux et contenaient de l'air qui permet d'alléger le squelette. Le quatrième doigt de leur main est très allongé et c'est lui qui supporte les très grandes ailes formées d'une peau très fine. Un des plus grands ptérosaures, Quetzalcoatlus, mesurait environ 12 mètres d'envergure (c'est une estimation car on ne connaît pas de squelette entier) et devait peser autour de 200 kilos. C'est très peu pour un animal de cette taille !

La difficulté pour ces grands animaux n'était pas vraiment de voler (ils devaient surtout planer avec leur ailes gigantesques), mais de décoller car on les imagine mal battre des ailes rapidement. On pense qu'il devaient vivre dans des régions où il y a de fortes ascendances d'air (des colonnes d'air chaud qui monte), ce qui facilitait leur décollage. On trouve ce type d'environnements près des falaises surplombant la mer, là où vivent aujourd'hui certains des plus grands oiseaux volants, les albatros. »

L'article de Natalia Jagielska et Stephen L. Brusatte intitulé Pterosaurs publié en août 2021 dans la revue Current Biology explique de façon plus détaillée ces mêmes éléments d'informations. Voici une traduction de passages choisis du texte original anglais, avec l'outil DeepL :

Les ptérosaures sont étroitement liés aux dinosaures, mais ce ne sont pas des dinosaures (ne vous laissez pas tromper par le suffixe -saurus). Il s'agit de reptiles volants spécialisés de la famille des archosaures, qui comprend les dinosaures, les crocodiles et les oiseaux. Les ptérosaures ont évolué et prospéré au Mésozoïque (il y a environ 230 à 66 millions d'années), ornant le ciel au-dessus des dinosaures. […]

Quelques années seulement après leur découverte, il a été reconnu que les ptérosaures étaient des volants actifs, dotés d'un schéma corporel sur mesure adapté à l'air. Les animaux volants ont besoin de surfaces aérodynamiques importantes pour maintenir leur poids en l'air. Les ptérosaures y sont parvenus de deux manières. Tout d'abord, ils ont allégé leur squelette, soit en augmentant la fenestration (grandes ouvertures dans les os), soit par la pneumatisation (os creux aux parois minces). Les os des ptérosaures ont les parois les plus minces de tous les tétrapodes - dans certains spécimens, plus minces qu'une feuille de papier. Comme chez les oiseaux, les os pneumatisés ont permis aux ptérosaures de grossir sans s'alourdir. Deuxièmement, les ptérosaures ont développé un type d'aile unique. Leur principal profil aérodynamique, que l'on peut observer sur certains fossiles remarquablement bien conservés, était une membrane cutanée qui s'étendait entre le quatrième doigt hyper-allongé et les membres postérieurs. Une autre membrane, plus petite, était hissée par un nouvel os du poignet appelé ptéroïde et, chez certaines espèces, une autre membrane s'étendait encore entre les pattes. Ces ailes en peau étaient solides et flexibles. Leur forme était maintenue par un réseau de fibres appelées actinofibrilles, et elles pouvaient être élégamment repliées contre le corps lorsqu'elles n'étaient pas utilisées. […]

Mais comment les ptérosaures décollaient-ils ? Le décollage est l'élément du vol qui consomme le plus d'énergie. La manière dont les ptérosaures s'y prenaient a fait l'objet d'un débat controversé. Les ptérosaures étaient incroyablement lourds à l'avant, la tête et le cou étant les parties du corps les plus longues et les plus robustes, ce qui aurait poussé leur centre de gravité vers l'avant. Cela a conduit certains chercheurs à soutenir que les ptérosaures ont décollé par une secousse balistique vers l'avant et vers le haut à l'aide de leurs membres antérieurs dans ce que l'on appelle un lancement quadrupède. Ce type d'envol est similaire à celui des chauves-souris vampires.

Une fois dans les airs, les styles de vol des ptérosaures varient en fonction de leur taille, de leur anatomie et de leur environnement. La forme et la surface des ailes varient d'une espèce à l'autre. Les minuscules anurognathidés avaient des ailes courtes et flexibles, idéales pour manœuvrer dans les forêts denses, tandis que les énormes azhdarchidés avaient des ailes étroites aux extrémités incurvées qui réduisaient la traînée lors du vol thermique au-dessus des habitats ouverts.

Les auteurs de cet article précisent bien que notre compréhension du comportement et de l'évolution des ptérosaures n'en est qu'à ses débuts.

Une étude menée en 2020 par une équipe internationale avec le concours de l’Université de Fribourg a révélé dans l'article Enfin une famille pour les ptérosaures que « les ptérosaures [sont rattachés] à la famille des Lagerpetidae. […] Les ptérosaures ont été les premiers vertébrés à développer des capacités de vol actif. Cette nouvelle hypothèse sur la relation des ptérosaures avec d’autres groupes d’animaux éteints pose un jalon d’importance majeure pour comprendre l’évolution du vol de ces reptiles.» 

Pour aller plus loin, vous pouvez visionner la vidéo en anglais Pterosaurs 101 réalisée par le National Geographic, qui explique brièvement l’histoire de la découverte des ptérosaures par les paléontologues, puis aborde l’anatomie de ces animaux. On peut y voir notamment une coupe de l’intérieur de leur os.

Nous espérons que ces éléments vous aideront dans votre recherche. N'hésitez pas à nous recontacter pour tout complément d'information ou toute autre question.

Cordialement,

La Bibliothèque du Muséum d'histoire naturelle

Pour www.interroge.ch