Πτερόσαυροι - Ιπτάμενα τέρατα του Μεσοζωικού αιώνα


Ο Μεσοζωικός αιώνας, η γεωλογική εποχή που διήρκεσε από 251 εκατομμύρια χρόνια μέχρι 66 εκατομμύρια χρόνια πριν από σήμερα, αναφέρεται συχνά ως η εποχή των δεινοσαύρων. Ομως, παρότι οι δεινόσαυροι βασίλευαν πάνω στη στεριά, δεν κυριαρχούσαν στον αέρα. Οι ουρανοί ήταν το βασίλειο μιας εντελώς διαφορετικής ομάδας ζώων: Των πτεροσαύρων.
Οι πτερόσαυροι ήταν τα πρώτα σπονδυλωτά που ανέπτυξαν δυνατότητα πτήσης, πολύ καιρό πριν πετάξει το πρώτο πουλί. Κυριάρχησαν στους αιθέρες επί 160 εκατομμύρια χρόνια, πριν εξαφανιστούν μαζί με τους δεινοσαύρους στο τέλος της Κρητιδικής περιόδου, πριν από 66 εκατομμύρια χρόνια. Σε αυτό το διάστημα ανέπτυξαν μερικά από τα πιο ακραία ανατομικά χαρακτηριστικά οποιουδήποτε ζώου εμφανίστηκε ποτέ στη Γη. Οι μικρότεροι είχαν το μέγεθος σπουργιτιού, ενώ ο μεγαλύτερος είχε άνοιγμα φτερών που πλησίαζε εκείνο ενός πολεμικού αεροσκάφους. Πολλοί πτερόσαυροι είχαν κεφάλια μεγαλύτερα από το σώμα τους, μοιάζοντας με ...ιπτάμενα σαγόνια θανάτου. Πετούσαν πάνω από κάθε ωκεανό και ήπειρο της εποχής τους. Κανένα ζώο, με εξαίρεση κάποιους δεινόσαυρους, δεν ήταν ασφαλές όταν εμφανιζόταν η σκιά των μεγάλων πτεροσαύρων.

Σε αντίθεση με τους δεινόσαυρους, που επιζούν μέχρι σήμερα με τη μορφή των πουλιών, οι πτερόσαυροι δεν άφησαν πίσω κανέναν απόγονο. Ετσι, ό,τι γνώριζαν γι' αυτούς οι παλαιοντολόγοι ήταν από τα λιγοστά και όχι ολοκληρωμένα απολιθώματά τους, που είχαν βρεθεί. Ομως η ανακάλυψη νέων απολιθωμάτων τα τελευταία χρόνια, σε συνδυασμό με μαθηματικά μοντέλα, στα οποία τα ανατομικά χαρακτηριστικά έχουν απλοποιηθεί όσο χρειάζεται, ώστε οι εξισώσεις της μηχανικής να μπορούν να εφαρμοστούν για να πάρουμε καλές προσεγγίσεις για τη δύναμη, το βάρος, την ταχύτητα που μπορούσαν να αναπτύξουν κ.ο.κ. αρχίζουν να παρέχουν απαντήσεις σε αναπάντητα μέχρι σήμερα ερωτήματα γι' αυτά τα ζώα, που τελικά αποδεικνύονται ακόμη πιο ιδιαίτερα απ' ό,τι μπορούσε κανείς να φανταστεί.

Πετάει ο πτερόσαυρος;

Ενα από τα βασικότερα ερωτήματα είναι το πώς τα μεγαλύτερα μέλη της οικογένειας των πτεροσαύρων κατάφερναν να σηκωθούν από το έδαφος και να πετάξουν. Γίγαντες, όπως ο Κουετζαλκοάτλους και ο Χατζηγοπτέρυξ, είχαν ύψος όσο μια καμηλοπάρδαλη και άνοιγμα φτερών που έφτανε τα 10 μέτρα. Τα σαγόνια τους είχαν διπλάσιο μήκος από τα σαγόνια του Τυραννόσαυρου Ρεξ. Ηταν πραγματικά μεγαθήρια, φτάνοντας σε βάρος τα 325 κιλά. Για σύγκριση, το μεγαλύτερο πουλί που πέταξε ποτέ, ο Αργεντάβις, που ζούσε στην Αργεντινή πριν από 6 εκατομμύρια χρόνια, δεν ζύγιζε περισσότερο από 82 κιλά.

Αυτό το βάρος έκανε πολλούς ερευνητές να συμπεράνουν πως τα μεγαλύτερα είδη πτεροσαύρων δεν μπορούσαν να σηκωθούν από το έδαφος, παρά τις πολλές ανατομικές προσαρμογές τους για τις ανάγκες της πτήσης. Αλλοι συμπέραναν ότι θα μπορούσαν να πετάξουν μόνο υπό ιδιαίτερες συνθήκες, π.χ. αν η ατμόσφαιρα την εποχή τους ήταν πιο πυκνή απ' ό,τι σήμερα. Γενικά, φαίνεται παράλογο ζώα τέτοιου μεγέθους να μπορούν να πετάξουν. Και ορισμένες μελέτες έδειξαν ότι δεν θα είχαν και την απαραίτητη δύναμη για να το κάνουν.

Αλλά οι πτερόσαυροι δεν ήταν πουλιά. Νέες έρευνες έδειξαν ότι οι γιγαντιαίοι πτερόσαυροι όχι μόνο μπορούσαν να πετάξουν, αλλά και ότι δεν χρειάζονταν ιδιαίτερες συνθήκες για να το πετύχουν. Παράλληλα, από γεωχημικές αναλύσεις πετρωμάτων διαπιστώθηκε ότι η ατμόσφαιρα κατά την ύστερη Κρητιδική περίοδο, την περίοδο δηλαδή των τεράστιων πτεροσαύρων, δεν ήταν πολύ διαφορετική από τη σημερινή. Εκείνο που ήταν διαφορετικό και μοναδικό, ήταν η ανατομία των πτεροσαύρων.

Τρία χαρακτηριστικά

Υπάρχουν τρία πράγματα για να μπορέσει να πετάξει ένα ζώο μεγάλου μεγέθους. Το πρώτο είναι να έχει γερό αλλά ελαφρύ σκελετό, όπως τα πουλιά. Τέτοιο σκελετό είχαν οι πτερόσαυροι, όπως διαπιστώνεται από τα απολιθώματα, που δείχνουν ισχυρά κούφια οστά. Το δεύτερο είναι να έχουν υψηλό μέγιστο συντελεστή άντωσης. Αυτός ο αριθμός δείχνει πόση ανυψωτική ικανότητα μπορούν να προσφέρουν οι φτερούγες για δεδομένη ταχύτητα του ανέμου και εμβαδόν των πτερύγων. Οσο μεγαλύτερος είναι ο συντελεστής, τόσο πιο βαρύ μπορεί να είναι το ζώο και τόσο λιγότερη δύναμη πρέπει να βάλει κατά την απογείωση. Οι φτερούγες με μεβράνες των πτεροσαύρων, όπως των νυχτερίδων, παράγουν μεγαλύτερη άντωση σε σχέση με τα φτερά των πουλιών και ταυτόχρονα βοηθούν σε πιο αποτελεσματικούς χειρισμούς κατά την απογείωση και προσγείωση.

Το τρίτο απαραίτητο στοιχείο και το πιο σημαντικό είναι η δύναμη απογείωσης. Τα μεγάλα ιπτάμενα ζώα δεν σηκώνονται από το έδαφος με συνεχή γρήγορα χτυπήματα των πτερύγων τους, ούτε και πηδούν από γκρεμούς για να αποκτήσουν ταχύτητα πέφτοντας. Εκείνο που χρειάζονται είναι ένα ισχυρό άλμα, που θα τους δώσει την κρίσιμη ταχύτητα και ύψος ώστε να αρχίσουν την πτήση. Πρέπει να είναι καλοί άλτες.

Αν και πολλά πουλιά μπορούν να κάνουν εντυπωσιακά άλματα, περιορίζονται από την κληρονομιά τους, ως απόγονοι των θηριόποδων δεινοσαύρων. Είναι δίποδα και μπορούν να σπρώξουν μόνο με τα κάτω άκρα τους. Αντίθετα, οι πτερόσαυροι ήταν τετράποδα όταν βρίσκονταν στο έδαφος. Τα φτερά τους διπλώνονταν και χρησιμοποιούνταν για το περπάτημα, αλλά και για τα άλματα. Αυτό επιβεβαιώνεται από πολλά απολιθωμένα χνάρια πτεροσαύρων. Η τετράποδη βάδιση μεταβάλλει δραστικά το μέγεθος ενός ιπτάμενου ζώου. Οι πτερόσαυροι χρησιμοποιούσαν και τα κάτω άκρα, αλλά και τα πάνω κατά την απογείωση, υπερδιπλασιάζοντας την ισχύ τους σε αυτήν την κρίσιμη φάση. Είχαν τις κατάλληλες εξελικτικές προσαρμογές, ώστε να γίνουν ιπτάμενα μεγαθήρια.

Μεγακέφαλοι μακρυλαίμηδες

Αν και το μεγάλο μυστήριο του συνολικού μεγέθους των πτεροσαύρων μπορεί τελικά να λύθηκε σε μεγάλο βαθμό, οι αναλογίες των μερών του σώματός τους συνεχίζουν να αποτελούν ερέθισμα για τους ερευνητές. Ολοι οι πτερόσαυροι είχαν ασυνήθιστες αναλογίες των άκρων τους. Τα «χέρια» τους ήταν τα πιο εξειδικευμένα στον κόσμο των σπονδυλωτών, με ένα τεράστιο τέταρτο δάχτυλο, που υποστήριζε το αντίστοιχο φτερό. Αλλά αυτό δεν είναι παράξενο, γιατί κάτι τέτοιο ήταν απαραίτητο, ώστε οι πτερόσαυροι να έχουν φτερούγες ικανές να υποστηρίξουν πτήση. Εκείνο που προκαλεί εντύπωση είναι τα κεφάλια τους.

Ακόμη και την Ιουρασική περίοδο τα κεφάλια τους είχαν μήκος όσο και το υπόλοιπο σώμα τους. Στην Κρητιδική τα κεφάλια τους μεγάλωσαν ακόμη περισσότερο σε σύγκριση με το σώμα τους, το οποίο επίσης μεγάλωσε. Ετσι έφτασαν σε ορισμένους, μαζί με το λαιμό, να έχουν δύο ακόμη και τρεις φορές το μήκος του σώματός τους (απόσταση ανάμεσα στους ώμους και τους γοφούς). Ωστόσο, το κρανίο τους δεν ήταν ιδιαίτερα μεγάλο. Ηταν κυρίως το πρόσωπο και τα σαγόνια που αυξήθηκαν σε εξωφρενικό βαθμό. Επιπλέον, συχνά μεγάλες προεξοχές κάτω από το σαγόνι, ή κοκάλινα λοφία, τόνιζαν ακόμη περισσότερο την ανατομία του κεφαλιού των πτεροσαύρων.

Οι ιδιομορφίες δεν τελειώνουν εδώ. Αν και στα περισσότερα ζώα οι σπόνδυλοι του λαιμού είναι οι πιο μικροσκοπικοί της σπονδυλικής στήλης, στους πτερόσαυρους ήταν οι μεγαλύτεροι και πολλές φορές διπλάσιου μεγέθους σε σχέση με τους σπονδύλους του κορμού. Σε ορισμένους, κεφάλι και λαιμός έφταναν τα τρία τέταρτα του συνολικού μήκους του σώματος. Γιατί οποιοδήποτε ζώο να έχει τόσο εξωφρενικές αναλογίες; Και πώς μπορεί μια τέτοια σωματοδομή να βοηθάει ένα ζώο να πετάει;

Μια πιθανή εξήγηση είναι ότι η ύπαρξη μεγάλων σαγονιών για να τρώνε και μεγάλου προσώπου για να εντυπωσιάζουν τα ταίρια τους και τους αντιπάλους τους, στο βαθμό που αυτά τα χαρακτηριστικά δεν δημιουργούν απαγορευτικά προβλήματα, μπορεί να είναι ευνοϊκή. Τα κεφάλια των πτεροσαύρων, παρότι ογκώδη, είχαν μεγάλα κενά και κούφια οστά. Παρ' όλ' αυτά ήταν βαριά. Το μεγαλύτερο πρόβλημα από ένα βαρύ κεφάλι δεν είναι στη συνολική αύξηση του βάρους του σώματος, όσο η επίπτωση που έχει στο κέντρο βάρους, ιδιαίτερα όταν στηρίζεται σε έναν μακρύ λαιμό. Τότε το κέντρο βάρους μετατοπίζεται μπροστά και για ένα ζώο της στεριάς δημιουργεί πρόβλημα στη βάδιση, καθώς τα μπροστινά άκρα πρέπει να είναι απλωμένα σε άβολη θέση προς τα μπρος, ώστε το ζώο να ισορροπεί. Αλλά οι πτερόσαυροι είχαν τεράστια μπροστινά άκρα, προσαρμοσμένα για να πετάνε.

Κέντρο βάρους

Οπως έδειξαν μελέτες, οι πτερόσαυροι στο έδαφος στήριζαν το βάρος του κεφαλιού τους και του λαιμού τους στα μπροστινά τους άκρα. Περπατούσαν όπως ένας άνθρωπος με πατερίτσες, που ακουμπάει για μια στιγμή και τα δυο του πόδια, ώστε να μπορέσει να προχωρήσει μπροστά και τις δύο πατερίτσες, μετά στηρίζεται για λίγο σ' αυτές, ώστε να μετακινήσει τα πόδια του κ.ο.κ.

Στον αέρα το πρόβλημα του κέντρου βάρους αντιμετωπίζεται πιο εύκολα. Στους πτερόσαυρους το κέντρο βάρους βρισκόταν κοντά στους ώμους, πράγμα που σημαίνει ότι το ζώο χρειαζόταν απλώς να δώσει μια ελαφριά κλίση προς τα μπρος στις φτερούγες του, έτσι ώστε να συμπέσει το κέντρο βάρους με το κέντρο άντωσης. Φτερά που έχουν κλίση προς τα μπρος μπορεί να είναι παράγοντες αστάθειας, αλλά η ευελιξία των πτερύγων από μεμβράνες και τα γρήγορα αντανακλαστικά των ασπόνδυλων μπορεί να την αντιμετώπιζαν. Επιπλέον, τα φτερά με τέτοια κλίση έχουν το χαρακτηριστικό ότι το τελευταίο τμήμα τους που χάνει στήριξη σε περίπτωση υπερβολικά αργής πτήσης είναι το άκρο του φτερού. Η απώλεια στήριξης στο άκρο του φτερού είναι η πιο επικίνδυνη, επειδή διακόπτεται το αυλάκι που δημιουργεί στον αέρα, προκαλώντας απότομη επιβράδυνση. Η καθυστέρηση της απώλειας στήριξης κατά την απογείωση και προσγείωση μπορεί να τις κάνει πολύ πιο ομαλές για ένα μεγάλο ζώο. Με αυτήν την έννοια, ένα μεγάλο κεφάλι και λαιμός μπορεί να αποτελούν πλεονέκτημα για ένα μεγάλο ζώο με μεμβρανώδεις πτέρυγες.

Κανένας πτερόσαυρος δεν επέζησε της πτώσης του αστεροειδούς στο τέλος της Κρητιδικής περιόδου. Κι από τα πουλιά μόνο ένας κλάδος, οι νεορνιθίνες επέζησαν, δίνοντας όλη τη σημερινή ποικιλία πουλιών. Γενικά κανένα ζώο της στεριάς με βάρος μεγαλύτερο των 22 κιλών δεν άντεξε τις συνέπειες της πρόσκρουσης, που, σύμφωνα με εκτιμήσεις, προκάλεσε για τουλάχιστον ένα μήνα βροχή από καυτά κομμάτια πετρωμάτων. Τα ζώα που γλίτωσαν ήταν εκείνα που μπορούσαν να ζήσουν με τροφές ανθεκτικές στο ανάλογο ενός «πυρηνικού χειμώνα», όπως οι σπόροι. Οι νεορνιθίνες έτρωγαν σπόρους, οι πτερόσαυροι όμως όχι.

Αν και εξαφανίστηκαν, οι πτερόσαυροι ήταν μεγάλη επιτυχία της βιολογικής εξέλιξης. Ηταν οι απόλυτοι γίγαντες του αέρα, έχοντας αναπτύξει ανατομικά χαρακτηριστικά που κανένα ζωικό είδος δεν ανέπτυξε πριν ή μετά απ' αυτούς. Μας δίδαξαν πολλά για τη μορφή και τη λειτουργικότητα που μπορεί να έχουν τα ζώα. Αυτά τα μαθήματα μας βοηθούν να κατανοήσουμε καλύτερα την ιστορία της Γης και τη συνθετότητα της οικολογίας. Μας ενέπνευσαν ακόμη και στο σχεδιασμό καινοτόμων αεροσκαφών. Τα απολιθώματά τους είναι ένα παράθυρο σε έναν κόσμο που χάθηκε, γεμάτο με πραγματικά ιπτάμενα τέρατα.

Δεν υπάρχουν σχόλια