Une interprétation d’artiste de Quetzalcoatlus northropi, un type de ptérosaure et le plus grand animal volant qui ait jamais vécu sur Terre. Quetzalcoatlus mesurait environ 12 pieds de haut et marchait avec une démarche unique en raison de ses énormes ailes de 20 pieds, qui touchaient le sol une fois pliées. Crédit : Illustration avec l’aimable autorisation de James Kuether
Des fossiles vieux de 70 millions d’années révèlent le comportement de marche unique de cet énorme ptérosaure ressemblant à un héron.
Regardez autour de n’importe quelle zone humide aujourd’hui et vous verrez probablement des aigrettes de 3 pieds de haut ou des hérons de 4 pieds de haut patauger dans les bas-fonds à la recherche furtive de poissons, d’insectes ou de crustacés.
Mais il y a 70 millions d’années, le long de la rivière Rio Grande au Texas, une créature plus impressionnante et plus effrayante rôdait dans les marais : le ptérosaure de 12 pieds de haut connu sous le nom de Quetzalcoatlus. Avec une envergure de 37 à 40 pieds, c’était le plus grand animal volant qui ait jamais vécu sur Terre.
Dans six articles publiés cette semaine en tant que Mémoire par la Society of Vertebrate Paleontology, des scientifiques et un artiste fournissent l’image la plus complète à ce jour de ce parent de dinosaure, dont le plus grand exemple est représenté par un seul ensemble d’os fossilisés collectés à la fin des années 1970 dans le parc national de Big Bend. Les articles décrivent le cadre géologique et écologique du ptérosaure au cours de la Haute Crétacé, son anatomie et sa position taxonomique, et comment il se déplaçait au sol et dans les airs.
L’un des articles, co-écrit par Université de Californie, Berkeley, le paléontologue Kevin Padian, professeur émérite de biologie intégrative et conservateur émérite au Musée de paléontologie de l’UC, répond à certains des mystères entourant le comportement de vol et de marche de cet animal unique, sur lequel peu de choses ont été publiées depuis sa découverte il y a plus de 45 ans . Comment un animal peut-il marcher avec des ailes si longues qu’elles touchent le sol une fois repliées ? Que mangeait-il et comment se nourrissait-il ? Quelle était la force d’un aviateur ? Et comment un animal dont les ailes mesurent 40 pieds, mais dont les pattes ne mesurent que 6 pieds de haut à la hanche, se lance-t-il dans les airs ?
Un croquis des ossements de Quetzalcoatlus northropi. Lorsqu’il marchait, l’animal avait une démarche unique à nulle autre pareille, et nettement différente de celle de la chauve-souris vampire. Crédit : Dessin de John Conway
“Cet ancien reptile volant est légendaire, bien que la plupart de la conception publique de l’animal soit artistique et non scientifique”, a déclaré Padian, qui a co-édité la monographie. « Il s’agit du premier véritable aperçu de l’intégralité du plus gros animal à avoir jamais volé, pour autant que nous le sachions. Les résultats sont révolutionnaires pour l’étude des ptérosaures – les premiers animaux, après les insectes, à avoir jamais évolué en vol motorisé. »
L’original Quetzalcoatlus les fossiles ont été découverts par Douglas Lawson, qui à l’époque était un jeune de 22 ans étudiant pour une maîtrise en géologie à l’Université du Texas, Austin, et est devenu plus tard un étudiant au doctorat à l’UC Berkeley. Le ptérosaure fossile – qu’il a nommé d’après le dieu serpent volant aztèque – consistait en une aile partielle qui impliquait une taille comparable à celle de certains avions et était au moins 50 % plus grande que les ailes du plus grand oiseau connu, un oiseau éteint et beaucoup plus grand parent de condors vivants et descendant des dinosaures.
Contrairement au dieu serpent, Quetzalcoatlus n’avait pas de plumes : Son corps, comprenant des ailes de peau et des fibres de kératine, était couvert de poils, comme chez tous les ptérosaures. Comme les dinosaures, il était probablement à sang chaud et actif. Il avait perdu sa queue, probablement pour améliorer sa maniabilité, et son cou de 6 pieds et son crâne à crête de 4 pieds suggèrent une cigogne sous stéroïdes.
Wann Langston, conservateur pendant de nombreuses années du Laboratoire de paléontologie des vertébrés de l’UT Austin, a invité de nombreux collègues, dont Padian, à travailler sur les fossiles, mais n’a pas été en mesure de publier une description complète de l’animal avant sa mort en 2013.
À la demande du laboratoire, Padian s’est associé à l’ingénieur et paléontologue amateur James Cunningham et à l’artiste londonien John Conway – tous collègues de longue date de Langston – pour examiner les ossements fossilisés de la découverte de Lawson, Quetzalcoatlus northropi, et les comparer avec des spécimens plus nombreux d’un plus petit Quetzalcoatlus espèces afin de mieux comprendre les comportements d’alimentation, de vol, de marche et de lancement. Langston est répertorié comme quatrième co-auteur de l’article.
“Jim, John et moi sommes venus au projet avec des idées très différentes”, a déclaré Padian, “mais nous n’avons pas mis une seule déclaration dans notre document à moins que nous ne soyons tous les trois d’accord.”
Jouer avec les os
Pour comprendre comment le Quetzalcoatlus les ptérosaures se sont comportés, Padian et ses collègues ont manipulé des moulages d’os d’une douzaine de squelettes fossiles de ptérosaures plus petits et plus complets, y compris ceux de l’espèce Quetzalcoatlus Lawsoni, qui porte le nouveau nom de Lawson dans l’un des documents d’accompagnement. Les Q. Lawson fossiles ont été trouvés dans la même formation de Javelina dans l’ouest du Texas à l’époque où le plus grand Q. northropi a été fouillé. Les plus petits spécimens font la moitié de la taille du plus gros que Lawson a initialement trouvé, mais ils consistent en environ 300 morceaux d’os fossilisés. Le plus gros animal, cependant, n’est connu que par quelques os de l’aile : un humérus et un cubitus du haut du bras et de l’avant-bras, respectivement.
L’image que Padian, Cunningham et Conway peignent est celle d’un animal semblable aux aigrettes et aux hérons dans la façon dont ils se nourrissent et se lancent dans les airs, comme les condors et les vautours dans la façon dont ils planent, mais, à cause de ses énormes ailes, contrairement à tout autre connu animal dans sa façon de marcher.
“Les ptérosaures ont d’énormes sternums, c’est là que se fixent les muscles du vol, il ne fait donc aucun doute qu’ils étaient de formidables voleurs”, a-t-il déclaré. “L’os de leur bras – l’humérus – a d’énormes crêtes osseuses pour ancrer les muscles du vol, qui sont plus gros que ceux des oiseaux et bien plus gros que ceux des chauves-souris. Les ailes fonctionnaient essentiellement comme celles des oiseaux et autres dinosaures, auxquels les ptérosaures sont les plus étroitement liés. Malgré deux siècles de reconstruction de ptérosaures comme des chauves-souris, il n’y a aucune preuve de ce point de vue : les chauves-souris sont uniques et très différentes des oiseaux et des ptérosaures.
Comme les oiseaux et les chauves-souris et même les humains, les membres antérieurs des ptérosaures ont trois segments : le haut du bras ou humérus, de l’orbite au coude ; l’avant-bras, y compris le radius et le cubitus ; et les os du poignet et de la main. Mais contrairement aux oiseaux et aux chauves-souris, le bord d’attaque de la partie externe de l’aile du ptérosaure est formé par un doigt d’aile géant.
“C’est comme avoir un bâton de ski étendu à partir de la base de vos doigts et incliné à 90 degrés vers l’extérieur”, a déclaré Padian.
Quetzalcoatlus était bipède, c’est-à-dire qu’il marchait sur deux jambes. Mais parce que ses os de ses membres antérieurs sont si allongés, ses ailes ne pouvaient éviter de toucher le sol lorsqu’elles étaient repliées. Cette position en quatre points suggérait à certains que les ptérosaures marchaient comme une chauve-souris vampire, qui utilise ses membres antérieurs pour se propulser vers le sol. Mais l’étude des ossements montre que le ptérosaure n’aurait pas pu utiliser les ailes pour se propulser. Une fois au sol, ils ne pouvaient que déplacer leurs ailes vers l’avant ou sur le côté.
“Une fois que vous avez posé les membres antérieurs au sol dans ces ptérodactyles, vous ne pouvez pas faire pivoter le membre antérieur pour pousser l’animal vers l’avant comme n’importe quel quadrupède sensible, car il y a un os dans l’épaule”, a déclaré Padian.
Cela ne veut pas dire qu’ils étaient maladroits.
“Pour éviter de trébucher, l’animal a d’abord levé son bras gauche, puis a avancé sa jambe gauche d’un pas complet, puis il a posé la main au sol”, a-t-il expliqué. « Le processus a été répété avec le membre droit : le bras droit s’est levé, la jambe droite a avancé et a mis en place le pied droit, puis la main droite est descendue. Cela nous semble un processus fastidieux, mais l’animal pourrait exécuter la démarche rapidement et facilement.
Cela correspond parfaitement aux traces de ptérosaures ambulantes découvertes dans le sud de la France dans les années 1990, a déclaré Padian.
Les jambes puissantes fournissent un démarrage rapide
Cependant, comme ses pattes étaient plus courtes que ses ailes, le décollage n’était pas aussi simple que de battre pour générer de la portance.
« Il y a des problèmes avec un décollage en marche. Dans les spécimens plus petits, vous voyez une aile de 9 pieds qui est probablement fléchie à un peu moins de 8 pieds de chaque côté. La hanche est peut-être de 3 à 4 pieds au-dessus du sol. Donc, si vous courez, vous ne pouvez abaisser les ailes qu’à environ 40 degrés sous l’horizontale avant qu’elles ne touchent le sol. Idéalement, vous aimeriez obtenir un coup plus profond, et parce que ces ailes sont si grandes, vous ne pouvez pas les déplacer très rapidement, donc un coup plus rapide ne fonctionnera pas. La course à pied vous aide avec la vitesse de décollage, mais ce n’est pas le problème.
Au lieu de cela, les ptérosaures ont probablement utilisé leurs fortes pattes arrière pour sauter vers le haut, puis, une fois que la garde au sol a égalé la longueur des ailes, ont commencé à battre des ailes. Les hérons et les aigrettes font de même, bien qu’ils soient considérablement plus petits que Quetzalcoatlus.
“S’ils pouvaient sauter deux fois la hauteur de leurs hanches, à 8 pieds, les ailes seraient capables de dégager le sol et ils pourraient exécuter un coup de vol plus profond”, a déclaré Padian. “C’est peut-être la meilleure option pour décoller, même si cela dépend d’une puissance suffisante des jambes.”
Il a dit que les membres antérieurs auraient pu aider à pousser la créature du sol à la manière des chauves-souris vampires, mais cela aurait nécessité une force extraordinaire des muscles extenseurs de l’avant-bras, ce qui semble peu probable.
Compte tenu de son habitat – les marais intérieurs et les champs ouverts, très différents du désert de l’ouest du Texas aujourd’hui – la stratégie d’alimentation la plus probable du ptérosaure ressemblerait à celle des aigrettes et des hérons d’aujourd’hui, qui sont des échassiers et des harceleurs avec un régime alimentaire varié. Ils tamisent la boue à la recherche de crabes, de vers et de palourdes, mais attrapent également de petits poissons, des insectes, des serpents et des lézards.
“Certaines personnes ont dit que c’était une mangeoire à charogne, d’autres ont dit qu’elle survolait l’eau et cueillait des poissons comme un pélican. Ces choses ne fonctionnent pas », a-t-il déclaré. « Les mâchoires sont très longues et fines, effilées jusqu’à un point. Wann les appelait des baguettes. Et si vous regardez les mâchoires d’un héron ou d’une aigrette, ce sont les mêmes – bonnes pour cueillir les lézards et autres petits gibiers, mais certainement pas pour les carcasses. Il n’avait pas de dents.
Quetzalcoatlus aurait pu être aussi habile à traquer ses proies depuis les airs que depuis la terre.
« Cet animal pouvait lever la tête et le cou verticalement, de manière à avaler la petite proie qu’il saisissait avec ses mâchoires. Il pourrait abaisser la grosse tête bien au-dessous de l’horizontale, donc s’il naviguait au-dessus de la terre ferme, il aurait peut-être pu fondre et plumer un animal sans méfiance », a déclaré Padian. “En se promenant sur terre, il pouvait déplacer sa tête et son cou sur un arc de 180 degrés, capable d’avoir une vision complète tout autour de lui.”
Il y a près de 40 ans, Padian s’est associé au paléontologue Jean-Michel Mazin, qui avait découvert les pistes des ptérosaures en France, pour décrire les techniques d’atterrissage des ptérosaures.
« L’animal a dû battre des ailes pour décrocher et ralentir sa descente. Et puis il atterrit avec ses pattes arrière et fait un petit saut », a déclaré Padian. “Et puis il pose ses pattes avant, puis il prend une posture à quatre pattes, se redresse et s’éloigne.”
La reconstruction détaillée par l’équipe de l’anatomie et du comportement de Quetzalcoatlus a été possible grâce à l’excellent état des fossiles, qui ont été conservés dans presque leur forme tridimensionnelle d’origine, a-t-il déclaré. C’est rare pour les animaux fossiles et en particulier pour les ptérosaures, qui ont des os extrêmement fins qui sont généralement écrasés.
Padian admet que les questions sur Quetzalcoatlus et les ptérosaures, en général, restent toujours, tels que la forme des membranes des ailes et l’endroit où ils étaient attachés au corps. Il fit remarquer que les pattes étaient organisées comme celles des oiseaux et autres dinosaures, avec les genoux pointés vers l’avant, et qu’elles mettaient un pied devant l’autre en marchant. Cependant, ils n’auraient pas pu incliner les jambes sur le côté, comme les chauves-souris, qui ont des articulations de la hanche uniques qui le permettent.
Pour cette raison, les pattes du ptérosaure auraient été inutiles pour étendre les ailes, ce qui suggère que les ailes n’étaient attachées qu’au corps. Les ptérosaures ressemblaient probablement à des oiseaux en vol, avec leurs pattes repliées en dessous.
Tous les détails seront en ligne pour que le monde puisse les lire et les critiquer, grâce à Nathan Myhrvold, ancien directeur de la technologie de Microsoft Corp., qui a financé les différentes équipes pour préparer les monographies et payé le libre accès. La monographie a été coéditée par Matthew Brown, directeur des collections de paléontologie des vertébrés de l’UT Austin à la Jackson School of Geosciences.
« C’est vraiment excitant de réunir toutes ces personnes qui ont été impliquées dans les études (Quetzalcoatlus) au fil des ans, tous ces différents aspects, de l’histoire de la découverte à l’environnement ancien de l’animal à l’étude de son anatomie et du nombre de sortes de créatures et comment il marchait, volait et décollait, et ainsi de suite sur », a déclaré Padian. « Mettre toutes ces choses dans un seul jeu de documents dans une monographie est en quelque sorte un guichet unique pour cet animal. Et nous sommes vraiment ravis de pouvoir le rendre en libre accès, grâce à Nathan.
