Nuovi ritrovamenti paleontologici stanno cambiando le credenze prevalenti sugli pterosauri e sugli animali più bizzarri che siano mai volati sulla terra.
Pterosauro e Pterodattilo sono due nomi per stravaganti creature volanti; il primo di loro nella traduzione dal greco significa "lucertola alata", il secondo - "dito volante".
Per la prima volta i resti di un tale animale furono trovati nel XVIII secolo. Da allora, gli scienziati hanno descritto più di 200 specie di lucertole alate, ma l'idea comune di questi draghi, che regnarono nel cielo dell'era mesozoica per oltre 160 milioni di anni, rimane la stessa.
Li immaginiamo invariabilmente come rettili volanti goffi, ma molto pericolosi con un lungo becco e ali coriacee, che camminano sulle zampe posteriori come pinguini.
Prendiamo, ad esempio, il film del 1966 A Million Years BC, in cui uno pterosauro viola penetrante porta l'eroina Raequel Welch nel suo nido per nutrire i suoi cuccioli (avviso spoiler: la bellezza in bikini è fuggita). È cambiato qualcosa in 50 anni? Niente affatto: in Jurassic World, girato nel 2015, gli pterosauri portano ancora più del loro peso nei cieli. (Per ogni evenienza, chiariamo: gli ultimi pterosauri si estinsero 66 milioni di anni fa, cioè un'eternità prima che gli umani apparissero sulla Terra.)
L'enorme quantità di recenti prove fossili suggerisce che gli pterosauri erano di tutte le forme e dimensioni e variavano ampiamente nel comportamento. Centinaia di specie di pterosauro vivevano contemporaneamente, occupando diverse nicchie ecologiche, come gli uccelli di oggi. Tra questi c'erano mostri giganti, come Quetzalcoatl (Quetzalcoatlus northropi), una delle più grandi creature volanti conosciute oggi: in piedi a quattro zampe, poteva competere con l'altezza di una giraffa e con un'apertura alare di 10,5 metri. Ma c'erano anche pterosauri delle dimensioni di un passero: sedevano su rami in antiche foreste e, molto probabilmente, catturavano insetti.
Uno dei reperti più curiosi sono le uova di pterosauro fossilizzate. Scansionando quelli meglio conservati, gli scienziati hanno visto gli embrioni sotto il guscio e sono stati in grado di apprendere come si sono sviluppati. Un uovo è stato persino trovato nell'ovidotto di una femmina di Darwinopterus, che viveva in Cina, e accanto ad esso, un altro, apparentemente spremuto sotto il peso della cenere vulcanica che copriva l'animale. La signora T (questo era il nome di questa femmina) divenne il primo pterosauro, il cui sesso fu determinato con precisione. Non c'era nessuna cresta sul suo cranio. Forse tali escrescenze adornavano solo le teste dei maschi, poiché adornano i maschi di alcune specie moderne di uccelli: la natura ha dato loro una grande cresta dai colori vivaci per attirare individui del sesso opposto.
Dopo tutti questi ritrovamenti, gli pterosauri sembrano essersi avvicinati a noi, ma tutto non è abbastanza per gli scienziati. E sulla strada per il Parco nazionale di Big Bend, nel sud-ovest del Texas, il paleontologo Dave Martill dell'Università di Portsmouth condivide con me i suoi piani di lavoro: primo, incontrare e ammirare un serpente a sonagli; secondo, trova l'intero cranio di quetzalcoatl. Le possibilità di soddisfare il primo punto del programma sono incommensurabilmente più alte.
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La cosa più importante per un esperto di pterosauro è essere ottimista. Immaginare che in questo o quel giorno tu vada lì e trovi almeno qualcosa di rilevante per loro è come comprare un biglietto della lotteria e iniziare immediatamente a pianificare su cosa spendere le tue vincite. I fossili di pterosauro sono estremamente rari perché le loro ossa erano cave e sottili. Quanto al quetzalcoatl, lo sappiamo grazie a pochi frammenti trovati a Big Bend Park negli anni '70.
Le ossa cave e ultraleggere degli pterosauri erano buone per il volo, ma raramente sono conservate intatte come questi resti di Anhanguera. Nella maggior parte dei casi, vengono schiacciati, "come se un rullo li avesse trascinati sopra".
Martill e il suo collega Nizar Ibrahim hanno trascorso tre giorni alla ricerca di ossa fossili nei letti dei fiumi asciutti nel parco. Camminarono su e giù per la cresta dello Pterodattilo (che nome promettente!), Controllando di tanto in tanto le mappe compilate dallo scopritore di questa lucertola. Hanno approfondito tutte le sfumature degli strati geologici ("Guarda queste manifestazioni dei cicli di Milankovitch!" - esclamò Martill, nel senso che i cambiamenti periodici nella forma dell'orbita terrestre e nell'inclinazione del suo asse, come stabilito dall'astronomo serbo Milutin Milankovic all'inizio del XX secolo, influenzano il clima pianeta, e questo si riflette nella struttura ciclica dei depositi sedimentari). Salendo sul costone di arenaria, da cui sembrava impossibile scendere, Martill si limitò a scendere: “Dove il nostro non è scomparso! ", Saltò giù e rimase illeso.
Tuttavia, i ricercatori non hanno avuto la possibilità di incontrare un serpente a sonagli, né di trovare un frammento di un osso di pterosauro. Per consolazione, si sono imbattuti nel femore di un dinosauro gigante, molto probabilmente un sauropode. Ma non sono interessati ai dinosauri.
Lasciando il parco nazionale, i paleontologi stanno sviluppando un piano per una nuova ricerca di quetzalcoatl: vogliono davvero saperne di più su questa straordinaria lucertola, in cui tutto è insolito: sia le dimensioni, che l'aspetto e il comportamento - questo può essere giudicato dai pochi fossili rimasti.
In alcune parti del fossile dello Zheholopter proveniente dalla Cina, sono state conservate sottili impronte di peli o piume. (Per la prima volta, tali strutture tegumentarie furono scoperte dai paleontologi sovietici nello pterosauro del Giurassico.) Foto: ISTITUTO DI PALEONTOLOGIA E PALEOANTROPOLOGIA DEI VERTEBRATI, PECHINO
Il concetto di pterosauri è cambiato molto, anche in termini di aspetto e comportamento. Ciò è in parte spiegato dal fatto che fino a tempi molto recenti gli scienziati dovevano costruire le loro conclusioni su un numero estremamente ridotto di campioni.
Gli pterosauri differivano, francamente, dall'anatomia molto strana. Può sembrare che fossero scarsamente adattati alla vita sulla terra o nell'aria. Una volta si pensava addirittura che le lucertole alate strisciassero sul ventre, o le immaginavano camminare sulle zampe posteriori con lunghe zampe anteriori protese in avanti come uno zombi e trascinandosi dietro come un mantello con le ali piegate. Successivamente, secondo tracce fossili, è stato stabilito che gli pterosauri si muovevano su quattro arti, ma non c'era ancora chiarezza su come e dove mettessero le ali. E dubitavano così tanto delle loro capacità di volo da considerarli incapaci di alzarsi da terra, se non gettandosi giù dalla scogliera.
"È abbastanza comune vedere individui con una testa e un collo tre o anche quattro volte la lunghezza del corpo", dice il biofisico Michael Habib del Museo di storia naturale della contea di Los Angeles. Anche gli artisti scientificamente preparati si sbagliano spesso quando li ritraggono. "Prendono l'uccello come un modello, aggiungono semplicemente ali palmate e una cresta", dice Michael. "Tuttavia, le proporzioni corporee degli pterosauri non erano affatto aviarie".
Khabib ha deciso di rivedere le idee prevalenti sulla biomeccanica degli pterosauri utilizzando, in primo luogo, un approccio matematico e, in secondo luogo, la conoscenza pratica dell'anatomia dei vertebrati, che ha acquisito in un altro suo lavoro, vale a dire nel laboratorio della scuola di medicina della University of Southern California. Come la maggior parte degli scienziati, Michael crede che i primi pterosauri, circa 230 milioni di anni fa, discendessero da rettili leggeri e snelli che erano adatti per correre e saltare. La capacità di saltare - per afferrare un insetto volante o per schivare i denti di un predatore - si è evoluta nell'abilità, come ha detto Habib, "di saltare e librarsi nell'aria".
All'inizio, gli pterosauri probabilmente si libravano solo e poi, decine di milioni di anni prima che gli uccelli (e ancora di più prima dei pipistrelli), diventassero i primi vertebrati a padroneggiare il volo svolazzante.
Usando le equazioni utilizzate nell'ingegneria aeronautica, Habib ei suoi colleghi hanno confutato l'ipotesi del salto dalla scogliera. Inoltre, hanno dimostrato che se gli pterosauri si alzavano da una posizione eretta, in piedi sulle zampe posteriori, nelle specie di grandi dimensioni le ossa della coscia si rompevano per il sovraccarico. Il decollo a quattro rami è più pratico.
"Devi saltare in piedi, appoggiandoti agli arti anteriori, come un saltatore in alto - sul suo palo", spiega Habib. Per decollare dall'acqua, gli pterosauri usavano le ali alla maniera dei remi nei remi: le spingevano fuori dalla superficie. E ancora, come i rematori, avevano spalle larghe e ben sviluppate, che erano spesso combinate con gambe straordinariamente piccole per ridurre al minimo la resistenza in volo.
L'ala di uno pterosauro era una membrana tesa dalla spalla alla caviglia; ed era allungato da un (quarto) dito volante estremamente lungo, che forma il bordo d'attacco dell'ala. Campioni dal Brasile e dalla Germania mostrano che la membrana è stata perforata da sottili muscoli e vasi sanguigni. Fili proteici "cuciti" dava ulteriore rigidità al setto. Gli scienziati ora credono che gli pterosauri potrebbero alterare leggermente il profilo delle ali a seconda delle condizioni di volo, contraendo i muscoli o ruotando le caviglie verso l'interno o l'esterno.
Cambiare l'angolo di inclinazione del tendine ossificato sul polso, lo pteroide, potrebbe aver servito allo stesso scopo dell'inversione delle lamelle nei grandi aerei moderni: aumentare la portanza a basse velocità.
Inoltre, negli pterosauri, più muscoli e una proporzione maggiore del peso corporeo erano coinvolti nel garantire il volo rispetto agli uccelli. E nel loro cervello, come negli uccelli (e meglio ancora), si sono sviluppati i lobi frontali e visivi, il cervelletto e il labirinto: un tale cervello potrebbe rispondere rapidamente ai cambiamenti della situazione in volo e trasmettere segnali a numerosi muscoli che regolano la tensione della membrana.
Grazie al lavoro di Habib e dei suoi colleghi, gli pterosauri non sono più un malinteso alato, ma abili aviatori. Molte specie sembrano essere state adattate per voli lenti ma molto lunghi su lunghe distanze; potrebbero librarsi sull'oceano usando correnti ascensionali calde e deboli (termiche). C'erano anche specie del genere che Khabib chiama super volantini: ad esempio, il Nyctosaurus simile ad un albatro, la cui apertura alare raggiungeva quasi i tre metri, le qualità di planata, in particolare la distanza che percorreva per ogni metro di discesa, erano abbastanza paragonabili alle caratteristiche aliante sportivo moderno.
"Va bene, tutto è chiaro con le ali", ha iniziato un paleontologo una volta dopo la conferenza di Khabib. - Ma per quanto riguarda le teste? “Quetzalcoatl, ad esempio, potrebbe avere un teschio lungo tre metri, mentre un corpo meno di un metro. E il Nykosaurus aveva un lungo "albero" che sporgeva da un enorme cranio, al quale era probabilmente attaccata una cresta.
Rispondendo alla domanda, Michael ha parlato del cervello degli pterosauri, la cui massa, come negli uccelli, pesava solo leggermente l'enorme testa, ha parlato delle ossa, che erano vuote, anche come negli uccelli, e ancora più leggere. Lo spessore delle pareti ossee a volte non superava il millimetro, mentre il tessuto osseo era formato da numerosi strati incrociati, che davano forza alle ossa (come nel compensato multistrato). E dall'interno, le cavità per una maggiore rigidità erano attraversate da tramezzi. Tutto ciò ha permesso agli pterosauri di raggiungere grandi dimensioni corporee senza un aumento di peso significativo.
I teschi decorati con creste e bocche spalancate erano così enormi che Khabib, guardandoli, sviluppò l '“ipotesi del lupo grigio spaventoso”: “Se hai una bocca grande, puoi ingoiarne di più. E la cresta sporgente potrebbe attirare le femmine ". Ebbene, tornando alla domanda di quel paleontologo, gli pterosauri, secondo Michael, erano "enormi teste di assassini volanti".
Junchang Lü, uno dei principali paleontologi cinesi, accoglie gli ospiti in una strada trafficata nel centro di Jinzhou, un'importante città commerciale nel nord-est del paese, e li accompagna attraverso il corridoio scarsamente illuminato di un edificio per uffici apparentemente ordinario. Questo è in realtà il Museo Paleontologico di Jinzhou. Il suo direttore apre la porta di una piccola dispensa senza finestre, e gli occhi di chi vi si avvicinano aprono quella che diventerebbe l'attrazione principale per i visitatori di qualsiasi altro museo: tutti gli scaffali e quasi l'intero piano sono occupati da campionari con sorprendentemente completi, in tutti i minimi dettagli, i resti dei dinosauri piumati, gli uccelli più antichi e, naturalmente, pterosauri.
Su una grande lastra di pietra, quasi all'altezza delle spalle, appoggiata al muro di fronte alla porta, puoi vedere un grande e terribile pterosauro con un'apertura alare di quattro metri e minuscole zampe posteriori di pollo: Zhenyuanopterus. La sua testa allungata è arrotolata di lato e sembra composta solo da mascelle, ei denti si allungano e si allungano sempre di più l'uno dietro l'altro man mano che si avvicina all'inizio della bocca. "Questo per rendere comodo pescare mentre galleggia sulla superficie dell'acqua", spiega Lu. Zhenyuanopter è solo una delle tre dozzine di specie di pterosauro che ha descritto dal 2001 (molte sono ancora adagiate sugli scaffali in attesa di essere studiate).
Il cranio del pescivendolo Ankhanguera è stato conservato nella sua posizione naturale - per la gioia dei paleontologi. Foto: MUSEO NAZIONALE DI NATURA E SCIENZA, TOKYO
Il Museo di Jinzhou è uno dei dieci musei paleontologici di questo tipo sparsi nella provincia di Liaoning, che ospita un tesoro di fossili di pterosauro e una delle regioni in cui sono stati fatti i reperti che hanno messo la Cina in prima linea nella paleontologia negli ultimi anni.
Inoltre, il Liaoning è l'arena principale della rivalità, e le persone dall'esterno confrontano ciò che sta accadendo qui, tuttavia, in modo non del tutto giustificabile, con le "guerre ossee" che i pionieri della paleontologia americana Othniel Charles Marsh ed Edward Drinker Kop hanno intrapreso tra loro nel 19 ° secolo.
Le parti di questa rivalità sono Lu, che rappresenta l'Accademia di scienze geologiche della Repubblica popolare cinese, e Shaolin Wang, il cui ufficio pieno di fossili si trova presso l'Istituto di paleontologia e paleoantropologia dei vertebrati a Pechino. Questi esperti, come Marsh e Cope, hanno lavorato insieme all'inizio della loro carriera e poi si sono separati, e da allora si sono trattati con un'ostilità che, tuttavia, non è pubblicizzata. "Due tigri non possono andare d'accordo sulla stessa montagna", sorride il loro collega Shunxing Jiang.
Nel corso dei quindici anni trascorsi da allora, Lu e Wang si sono superati più di una volta nel numero di scoperte e un paio di loro hanno descritto più di 50 nuove specie di pterosauri, quasi un quarto di tutto ciò che è noto oggi. Tuttavia, alcune di queste nuove specie verranno eventualmente riconosciute come sinonimi delle precedenti, come spesso accade in paleontologia. Tuttavia, le parti rivali avranno più scoperte in futuro. "Dovrebbero lavorare dieci anni tutto il giorno per descrivere tutto ciò che hanno già dissotterrato", nota con invidia uno degli ospiti. Sentendo ciò, Lü alza le sopracciglia sorpreso: "Penso che dieci anni non saranno sufficienti".
Il successo degli scienziati cinesi è dovuto non solo alla concorrenza, ma anche al fatto che si trovavano nel posto giusto al momento giusto. La Cina, insieme a Germania, Brasile, Stati Uniti e Inghilterra, è uno dei pochi paesi al mondo in cui è stato trovato il 90% di tutti i fossili di pterosauro. Non è successo perché gli pterosauri vivevano solo nei territori in cui si trovano ora questi paesi: i frammenti dei loro scheletri si trovano quasi ovunque. È solo che i loro resti sono meglio conservati qui.
Questa esclusività è evidente nella provincia di Liaoning. All'inizio del Cretaceo, dice Lü, una comunità molto diversificata di organismi si sviluppò nelle foreste locali e nei piccoli laghi d'acqua dolce: dinosauri, i primi uccelli, molti pterosauri e insetti. A causa del fatto che di tanto in tanto eruttavano vulcani nelle vicinanze, molti animali morirono sotto la cenere e caddero sul fondo fangoso dei laghi. Le vittime di tali disastri furono sepolte molto rapidamente, a volte anche senza accesso di ossigeno ai resti, i loro tessuti si mineralizzarono più velocemente di quanto avessero il tempo di decomporsi e quindi sopravvissero. I paleontologi chiamano tali località Lagerstätte (Lagerstätte in tedesco significa "deposito"). E tuttavia, tali reperti devono essere sezionati per mesi - per purificare la razza in modo che tutte le loro caratteristiche possano essere viste, tra cui, ovviamente,con tutti i tipi di potenti microscopi.
È solo in luoghi come il Museo dello Pterosauro a Beipiao o la recente mostra di lucertole alate al Museo di storia naturale di Pechino che inizi a percepire i fossili in modo diverso, come parte di una grande diversità.
Ad esempio, Jeholopterus, uno pterosauro con una bocca larga simile a una rana, che gli scienziati presumono abbia cacciato libellule e altri insetti. Ecco l'Ikrandraco, dal nome delle creature alate dell'Avatar: probabilmente volava basso sopra la superficie dell'acqua e pescava pesci usando una specie di chiglia sulla mascella inferiore. Ecco un jungaripter (Dsungaripterus) rinvenuto nel nord della Cina con un esile becco rivolto verso l'alto, con il quale si agganciava a molluschi e altri invertebrati per poi schiacciarne i gusci e le conchiglie con denti bitorzoluti.
E tutto questo è scomparso alla fine del periodo Cretaceo, 66 milioni di anni fa. Cosa si è rivelato sbagliato con gli pterosauri definitivamente estinti? Forse gli animali che cacciavano sono scomparsi? Oppure, nel corso dell'evoluzione, hanno raggiunto proporzioni così gigantesche da non riuscire a sopravvivere a una catastrofe globale, come la caduta di un asteroide, mentre i piccoli uccelli sono sopravvissuti?
Tuttavia, quando guardi i loro resti perfettamente conservati in un museo, non ci pensi - accade qualcosa di incredibile: sembra che queste creature siano pronte a liberarsi dalla prigionia della pietra e andare alla ricerca dei loro frammenti mancanti per librarsi di nuovo sopra il suolo.
