Aérodynamisme des crêtes crâniennes des ptérosaures

Les ptérosaures sont un groupe d’archosauromorphes connus du trias supérieur au crétacé supérieur sur l’ensemble des continents. Il s’agit de l’un des rares groupes de vertébrés ayant développé le vol plané. Parmi leurs adaptations spectaculaires se trouvent leur grande diversité de crêtes crâniennes. Il existe un débat sur le rôle de ces crêtes sur les performances de vol des ptérosaures, notamment à cause de l’absence de crêtes chez certains groupes ou par dimorphisme sexuel. Henderson met ainsi en place une méthode de calcul qui prouve la fonction aérodynamique des crêtes crâniennes des ptérosaures.

Henderson a réalisé une série de calculs sur les performances de vol de 18 taxons de ptérosaures. Il a pour cela réalisé des modèles 3D de ces ptérosaures, et prenant en compte la taille des crêtes crâniennes. Henderson constate ainsi qu’il existe une relation entre la force permettant de faire tourner la tête et l’inertie de rotation du corps. En clair, la tête des ptérosaures permettait de faciliter le contrôle des mouvements latéraux du corps, et la présence de crêtes augmentait encore ce contrôle.

Lors de ses analyses, Henderson a remarqué la présence de quelques anomalies. Tout d’abord, les résultats obtenus pour Darwinopterus et Nyctosaurus étaient aberrants, trop élevés pour l’un et trop faibles pour l’autre. Henderson remarque que ces anomalies sont liées aux estimations de taille et de morphologie de crête de ces ptérosaures. Une revue à la baisse de la taille de la crête de Darwinopterus et l’ajout d’un voile de peau entre les deux branches de la crête de Nyctosaurus permettent de rééquilibrer leurs résultats. Il en résulte que l’analyse biomécanique de ces deux ptérosaures permet de reconsidérer leur morphologie.

Les valeurs obtenues pour Tupuxuara et Thalassodromeus sont également beaucoup plus élevées du fait de leur grandes crêtes crâniennes. Contrairement à Darwinopterus et Nyctosaurus, il n’existe pas d’incertitudes quant à la morphologie de leurs crêtes. Pour Henderson, il est donc probable que Tupuxuara et Thalassodromeus avaient un mode de vol différent des autres ptérosaures afin de s’adapter à leurs larges crêtes. Cette différence était probablement axée sur la vitesse, ce qui suggère que Tupuxuara et Thalassodromeus volaient lentement.

Le dimorphisme sexuel a longtemps été utilisé comme argument contre le rôle des crêtes des ptérosaures dans leur vol. En effet, des taxons comme Pteranodon ont des femelles présentant des crêtes bien plus petites que les mâles, et d’autres comme Darwinopterus ont des femelles sans crêtes. Henderson note que ces différences ont pu être atténuées par le fait que les femelles avaient un corps plus léger, ne nécessitant pas forcément une crête aussi grande pour contrôler leur vol. L’absence de crête serait selon lui un simple indicateur d’une manière de voler différente entre les mâles et les femelles, avec différentes techniques de contrôle des mouvements latéraux.

Références : Henderson, D.M., 2024, Using your head – cranial steering in pterosaurs. The Science of Nature. 111: 29.

Witton, M.P., 2013, Pterosaurs: natural history, evolution, anatomy. Princeton University Press. 304 pp.

Toutes les images proviennent d’Henderson, 2024, à l’exception de la dernière qui provient de Witton, 2013