Comment les dinosaures à plumes ont-ils appris à voler?

Il y a à peine 50 ans, la théorie selon laquelle les oiseaux descendaient des dinosaures semblait complètement ridicule - après tout, tout le monde sait que la plupart des oiseaux sont de petites créatures légères et flottantes, tandis que la plupart des dinosaures étaient énormes, pesants et nettement non aérodynamiques. Mais à mesure que les preuves - de petits dinosaures possédant des plumes, des becs et d'autres caractéristiques ressemblant à des oiseaux - commençaient à s'accumuler, le lien entre les dinosaures et les oiseaux est devenu évident pour les scientifiques, puis pour le grand public. Aujourd'hui, c'est le paléontologue rare qui conteste la descendance des oiseaux des dinosaures, bien qu'il y ait des valeurs aberrantes qui essaient, et il nous reste à expliquer pourquoi les oiseaux ne sont pas de la taille d'un dinosaure.

Cela ne signifie cependant pas que tous les aspects techniques de la transition dinosaure / oiseau ont été réglés une fois pour toutes. Les chercheurs ne s'entendent toujours pas sur les familles de dinosaures les plus proches des oiseaux modernes, si les plumes de ces dinosaures étaient aérodynamiques ou ornementales, et - peut-être le plus controversé de tous - comment ces proto-oiseaux reptiliens ont réussi à réaliser l'énorme saut évolutif en vol propulsé.

L'origine des dinosaures à plumes

Pourquoi et comment les petits dinosaures théropodes des périodes jurassique et crétacée ont-ils évolué des plumes? C'est une erreur courante parmi ceux qui ne sont pas inversés dans la théorie de l'évolution de supposer que les plumes ont évolué spécifiquement dans le but de voler. L'évolution, cependant, est un processus aveugle - elle ne "sait" pas où elle va jusqu'à ce qu'elle y arrive. Pour cette raison, l'explication la plus largement acceptée aujourd'hui est que les dinosaures ont évolué des plumes comme un moyen de s'isoler dans les climats froids (et, peut-être, comme un moyen de se gonfler aux yeux du sexe opposé avec des manteaux de plumage criard).

Si cela semble peu probable, gardez à l'esprit que même les oiseaux qui ont été incapables de voler pendant des millions d'années, comme les autruches et les émeus, conservent toujours leurs plumes, un accessoire coûteux en termes de consommation d'énergie. Si le but des plumes était uniquement de voler en puissance, il n'y aurait aucune raison, dans une perspective évolutive, que les pingouins gardent ces appendices: en fait, ils pourraient être mieux complètement nus, ou arborant d'épais manteaux de fourrure! (Pour en savoir plus sur ce sujet, voir Pourquoi les dinosaures avaient-ils des plumes?)

Les premiers dinosaures à plumes indiscutables - comme Archaeopteryx et Epidendrosaurus - sont apparus sur terre à la fin du Jurassique, il y a de 160 à 150 millions d'années. Au fil des éons, les plumes primitives (c'est-à-dire courtes et ressemblant à des cheveux) de ces premiers dino-oiseaux ont progressivement évolué vers les plumes larges et plates que nous connaissons aujourd'hui, qui sont mieux adaptées pour piéger l'air (et donc isoler le peau sous-jacente). À ce stade, la question se pose: comment ces dinosaures à plumes ont-ils fait la transition vers le vol?

Théorie # 1: les dinosaures à plumes ont fait un bond en courant

En extrapolant en arrière à partir du comportement de certains oiseaux modernes, il est raisonnable de déduire que les théropodes à deux pattes de petite à moyenne taille du Crétacé (notamment les ornithomimidés ou «mimiques d'oiseaux»), mais aussi les rapaces et peut-être même les petits tyrannosaures ) pourrait atteindre des vitesses de fonctionnement maximales de 30 ou 40 miles par heure. Au fur et à mesure que ces théropodes couraient (soit pour chasser des proies, soit pour échapper à leur propre consommation), leur manteau de plumes isolantes leur a donné un léger "rebond" aérodynamique, les aidant à atterrir leur prochain repas ou à vivre pour voir un autre jour. Étant donné que les dinosaures bien nourris et ceux qui évitaient la prédation produisaient plus de progéniture, la tendance évolutive était vers des plumes plus grandes, qui fournissaient plus de «portance».

À partir de là, selon la théorie, cela n'aurait été qu'une question de temps avant qu'un dinosaure à plumes n'atteigne son vol réel, au moins pour une courte période de temps. Mais à ce stade, il est important de comprendre ce que "un court laps de temps" signifie dans un contexte évolutif. Il n'y a pas eu un seul moment déterminant où un petit théropode à plumes a accidentellement couru directement du côté d'une falaise et s'est envolé comme un oiseau moderne. Au contraire, vous devez imaginer ce processus se déroulant progressivement, au cours de millions d'années - des sauts de quatre pieds, cinq pieds, dix pieds, jusqu'à ce que quelque chose ressemblant à un vol motorisé émerge progressivement..

Dans l'excellent Nova épisode Le dinosaure à quatre ailes (à propos d'un spécimen de Microraptor récemment découvert en Chine), un paléontologue aurait déclaré que les nouveau-nés d'oiseaux modernes avaient tendance à récapituler leur héritage évolutif. C'est-à-dire que même si ces poussins nouvellement éclos ne peuvent pas voler, ils peuvent sauter sur de plus longues distances et remonter plus facilement des surfaces inclinées, avec la portance aérodynamique fournie par leurs plumes - les mêmes avantages que ceux dont les plumes ont pu profiter. dinosaures des périodes jurassique et crétacée.

Théorie # 2: Les dinosaures à plumes ont réussi leur vol en tombant des arbres

Le problème avec la théorie # 1 est que les oiseaux ne sont pas les seuls animaux vivants aujourd'hui dont le comportement peut être extrapolé à des dinosaures disparus. Les écureuils volants, par exemple, glissent sur les auvents des forêts en sautant des hautes branches des arbres et en écartant les lambeaux de peau attachés à leurs bras et leurs jambes. Ils ne sont pas capables de voler à moteur, bien sûr, mais ils peuvent planer sur des distances impressionnantes, jusqu'à deux tiers de la longueur d'un terrain de football pour certaines espèces. (Une autre famille d'animaux volants et volants est constituée par les ptérosaures, qui n'étaient que de loin apparentés aux dinosaures et qui n'étaient pas directement ancestraux des oiseaux modernes.)

En théorie, certains types de dinosaures à plumes auraient pu vivre très haut dans les arbres (ce qui impliquerait qu'ils soient de taille relativement petite et qu'ils ont la capacité de grimper). Ces théropodes, selon le raisonnement, auraient alors pu suivre le même chemin évolutif que les écureuils volants, planant sur des distances de plus en plus longues de branche en branche, ou d'arbre en arbre, alors que leurs plumes évoluaient lentement vers la forme et la configuration optimales. Finalement, ils pourraient sauter d'une branche haute et prendre l'air pendant des périodes indéfinies, et le tour est joué - les premiers oiseaux préhistoriques!

Le principal problème avec cette théorie "arboricole" du vol, comme on l'appelle, est qu'il est plus facile d'imaginer un vol motorisé évoluant dans le scénario au sol (imaginez un dinosaure terrifié battant désespérément ses ailes résiduelles tout en essayant d'échapper à un allosaure vorace) que à la suite d'un glissement d'arbre en arbre. Nous avons également des preuves indirectes contre ce scénario, à savoir que, malgré des millions d'années d'évolution, aucun écureuil volant (à l'exception du copain de Bullwinkle Rocky) n'a réussi à réaliser un vol propulsé - bien que, pour être honnête, les chauves-souris l'ont certainement. Plus précisément, cependant, les paléontologues n'ont apporté absolument aucune preuve fossile pour les dinosaures arboricoles.

Réflexion actuelle sur les dinosaures à plumes et les oiseaux

De nouveaux genres de petits dinosaures à plumes sont constamment découverts, dont beaucoup en Chine. Étant donné que ces dinosaures remontent à des époques géologiques différentes allant du Jurassique au Crétacé, séparées par des dizaines de millions d'années, il peut être difficile pour les paléontologues de reconstruire la ligne évolutive exacte qui a mené des dinosaures aux oiseaux. Par exemple, l'étrange Microraptor à quatre ailes a provoqué un débat intense: certains chercheurs le voient comme une impasse évolutive, d'autres comme une forme "intermédiaire" entre les dinosaures et les oiseaux, et d'autres encore comme pas du tout techniquement un dinosaure, mais un ramification de l'arbre généalogique de l'archosaure qui a précédé la montée des dinosaures.

Pour compliquer encore les choses, il est possible que les oiseaux aient évolué non pas une fois, mais plusieurs fois au cours de l'ère mésozoïque. (Ce type "d'évolution convergente" est assez courant; c'est pourquoi, par exemple, les girafes modernes imitent la forme du corps de sauropodes centenaires). Certains de ces oiseaux peuvent avoir atteint la piste de vol, d'autres en tombant des arbres et d'autres encore par une combinaison bizarre des deux. Tout ce que nous pouvons dire avec certitude, c'est que tous les oiseaux modernes dérivent d'un ancêtre commun; c'est-à-dire que si les oiseaux ont effectivement évolué plusieurs fois à l'époque des dinosaures, une seule de ces lignées a réussi à survivre au Cénozoïque.