Ящеры в аэродинамической трубе

Очень часто палеонтологи судят о способностях ископаемых животных исключительно на качественном уровне, относя всех динозавров с длинными когтями к свирепым хищникам, а приматов с мощными челюстями – к любителям полакомиться орехами. Как выясняется, оценка реальных лётных характеристик в аэродинамической трубе может помочь лучше уяснить, какую нишу в далёком прошлом занимал вымерший ныне обитатель планеты.

Первые летающие динозавры появились примерно 230 миллионов лет назад, в ходе сложной и упорной эволюции. Они процветали вплоть до самого массового вымирания, но лишь немногие из них обладали навыками полноценного полета, в то время как большая их часть довольствовалась сухопутным образом жизни и лишь непродолжительными взлетами и быстрыми приземлениями.

Однако стремление овладеть воздушной стихией посеяно в крови доисторических ящеров задолго до появления настоящих летающих ящеров. За 50 миллионов лет до этого, в конце триасового периода, ящеры, называющиеся ныне квехнеозаврами, уже умели совершать планирующие прыжки и парашютный спуск, однако использовали для этого совсем не крылья, до появления которых было еще далеко.

Древние квехнеозавры отращивали себе очень длинные ребра, перепончатые складки между которыми помогали планировать или безопасно спускаться с большой высоты подобно современным парашютистам.

Вообще говоря, два рода рептилий – квехнеосушус и квехнеозавр – были открыты довольно давно. Еще в 1950 году их окаменелые останки были обнаружены в древней пещерной системе близ Бристоля. Морфологический анализ показал, что эти ящеры относятся к одному отряду, и различия между ними заключались лишь в размере перепончатых крыльев, размах которых мог достигать 30 сантиметров.

Долгое время первооткрыватели рептилий считали эти крылоподобные выросты адаптацией, позволившей ящерам планировать, пусть и не очень эффективной. Однако до сих пор никто так и не провел систематической работы по выяснению аэродинамических характеристик этих древних летунов.

Первым это сделал Коэн Штайн, студент Института палеонтологии в немецком городе Бонн, занимавшийся палеобиологией. Молодой и пытливый ум начинающего учёного не только позволил рассчитать аэродинамические характеристики двух разных видов крылатых динозавров, но и заставил провести модельные эксперименты в аэродинамической трубе Факультета аэрокосмических технологий Бристольского университета. Статья с результатами междисциплинарного исследования опубликована в журнале Paleontology.

Штайн продемонстрировал поистине системный подход к исследуемому вопросу, оценив диапазон размеров и кривизны крыльев динозавров, их предполагаемый вес и так далее. Кроме того, в ряде экспериментов модели квехнеозаврид были снабжены дополнительно перепончатыми лапами и кожистой перепонкой между задними конечностями. Однако, как показал эксперимент, в этом случае полет рептилий не отличался бы стабильностью.

В итоге ученые заключили, что квехнеосушус скорее всего был планирующим ящером: он мог снижаться под углом от 13 до 16 градусов к земле на скорости от семи до девяти метров в секунду; при этом рептилия сохраняла достаточную маневренность в воздухе. Правда, аэродинамическое качество в районе четвёрки, по современным меркам, для планера никуда не годится.

Квехнеозавр же был менее поворотлив и из-за крыльев маленького размера мог только парашютировать под углом, превышавшим 45 градусов к земле со скоростью более 10 метров в секунду. В этом плане ископаемые динозавры очень напоминают современных планирующих ящериц рода Draco, которые обитают в юго-восточной Азии и также обладают навыками планирующего полета. Они, кстати, могут складывать свои ребра-крылья, когда в них нет необходимости.

Изучив отличия полёта двух животных, учёные так и не сошлись во мнении о степени родства между ними. Хотя квехнеосушуса и квехнеозавра формально относят к разным родам, учёные не исключают, что речь на деле идёт просто о самце и самке одного и того же вида.

Такой половой диморфизм может найти простое объяснение. Согласно гипотезе, квехнеосушус – самец, крылья которому не только служили инструментом для планирующего полета, но и имели яркую окраску, устрашающую конкурентов и хищников и привлекающую самок квехнеозавров. Иначе говоря, в какой-то степени именно стремление привлечь самок научило древних животных летать. Самолёты у них были не первым делом.

На фото: пластиковая модель квехнеозавра, использованная для моделирования и аэродинамических экспериментов.//Georg Olechinski

Алексей Петров, www.gazeta.ru