Археоптерикс взлетал в два-три прыжка, а не одним скачком, как современные птицы

Воробей на подоконнике отталкивается один раз и тут же поднимается в воздух. Прыжок и взмах крыльев слиты в одно движение. Мы привыкли, что так летает любая птица, и археоптерикса, самую древнюю из известных летающих птиц, жившую 150 миллионов лет назад, обычно представляют так же. Учёные из Саутгемптонского университета смоделировали работу его задних лап и увидели другое. Вот поворот этой истории: ноги делали почти всю работу, а крылья включались только тогда, когда тело уже набрало скорость.

Одним прыжком в воздух он бы не поднялся

Массу археоптерикса команда взяла среднюю для вида: около 400 граммов, чуть больше городского голубя. Из костей собрали подробную компьютерную модель бедра, колена и голеностопа, а данные о силе мышц взяли по аналогии с живыми птицами. Модель оценила, сколько скорости даёт один толчок ногами. Получилось около трёх метров в секунду. Для устойчивого полёта нужно семь. «Археоптерикс мог набрать скорость устойчивого полёта, семь метров в секунду, тремя прыжками ногами либо двумя прыжками со взмахом крыльев между ними», — говорит автор работы Эрик Мейлак.

Ноги делали почти всю работу

Ответ команда нашла у живых птиц. Чайки, вороны, сороки и зяблики на взлёте сначала отталкиваются ногами, и только потом включаются крылья. «Практически всю силу для отрыва от земли дают ноги, и лишь затем включаются крылья», — говорит один из авторов работы Нил Гостлинг. Авторы перенесли эту же схему на археоптерикса и получили два рабочих сценария. Либо три прыжка подряд с коротким взмахом в конце. Либо два прыжка с одним взмахом крыльев между ними. Оба разгоняют тело до нужных семи метров в секунду, и оба обходятся без единого мощного взмаха с самого начала.

Крылья подключались, когда тело уже разогналось

Здесь и есть разница с воробьём. У современной птицы прыжок и взмах происходят почти одновременно, крыло работает с первого движения. У археоптерикса взмах, судя по модели, ждал своей очереди: сначала ноги набирали скорость за один-два прыжка, и только потом раскрывались крылья. Разгон шёл в несколько этапов, ступенями.

Задние лапы были тяжелее, чем у нынешних птиц

У большинства современных птиц на заднюю пару конечностей уходит около одной десятой веса тела. У археоптерикса эта доля заметно больше. Отсюда и запас силы: такая нога при взлёте способна выдать толчок, сравнимый по силе со взмахом крыла. Крылья же были ограничены сами по себе. Взмах у современной птицы начинается с мощной мышцы, закреплённой на киле грудины, костном гребне, торчащем вперёд, как киль лодки. У археоптерикса этого киля почти не было и держаться такой мышце было особо не за что. Подвижность плеча тоже оставалась небольшой.

У модели нет свидетеля взлёта

Всё это — расчёт, а не наблюдение. Никто не видел, как археоптерикс отталкивается от земли: от него остались только кости, а нагрузки в суставах и работу мышц восстановили по геометрии скелета и по данным живых птиц. Их анатомия за 150 миллионов лет успела разойтись с архаичной, и это ограничение касается модели целиком. Прямых доказательств, что взлёт шёл именно так, палеонтология не получит: окаменелость не показывает, как сокращалась мышца.

Что из этого устоялось: взлёт первой летающей птицы шёл в несколько этапов, и первую скорость набирали ноги, а крылья включались следом. Доказать это напрямую нельзя — свидетеля с секундомером у археоптерикса не было, а мышцы через 150 миллионов лет не сохраняются. Модель показывает, что такая схема физически работает и совпадает с тем, как взлетают нынешние вороны и чайки. Воробей с подоконника поднимается в воздух одним движением просто потому, что эволюция успела сместить всю работу на крылья.