When searching for the biggest beast ever to take to the sky, you might think it sensible to look at the biggest birds alive today.
One modern-day giant weighs up to 330lb (150kg) and can stand 9ft (2.75m) tall with wings spanning almost 6.5ft (2m). Ale to jest struś, który słynny nie lata.
Neither do żadnego z reszty dużych ptaków w rodzinie ratite, która obejmuje emu, rhea i cassowary. Podobnie 1-metrowy pingwin cesarski i niewiele krótszy pingwin królewski osiągają imponującą wagę, ale „latają” tylko pod wodą.
Prawdopodobnie najcięższym latającym ptakiem jest kori bustard z południowej Afryki. Samce mogą osiągać 42lb (19kg) przy rozpiętości skrzydeł do 75cm (2,5ft), ale te żyjące na ziemi ptaki rzadko latają.
Koncentrując się na ptakach, które są w swoim żywiole na skrzydłach, kondor andyjski jest często nazywany największym latającym ptakiem. Wśród tych zamieszkujących góry południowoamerykańskich sępów, samce mogą przechylić szalę na 33lb (15kg) i mieć skrzydła, które mogą rozpiętość 10ft 5in (3.2m).
Nad pełnym morzem, jest ptak, który może ważyć tylko około 19lb (8.5kg), ale jego skrzydła rutynowo rozpiętość więcej niż 9ft 10in (3m). Albatros wędrowny jest rekordzistą pod względem rozpiętości skrzydeł wśród wszystkich ptaków latających, a jego maksymalna rozpiętość wynosi 3,63 m (11 stóp 10 cali).
Może latać bez żadnych kosztów mechanicznych dzięki „dynamicznemu strzelaniu”: wykorzystuje energię wiatru do pokonywania tysięcy mil bez wysiłku związanego z machaniem skrzydłami.
Oczywiście, ptaki nie są jedynymi zwierzętami o imponujących skrzydłach. Znane pod różnymi nazwami: megabaty, latające lisy czy nietoperze owocowe, wiele tropikalnych nietoperzy również urosło w siłę.
„Największy pod względem masy jest nietoperz, ważący nieco ponad kilogram” – mówi Tammy Mildenstein z Southeast Asian Bat Conservation Research Unit, która intensywnie pracowała z nietoperzami w Indonezji. „Istnieje kilka gatunków Pteropus, Pteropus vampyrus i Pteropus giganteus, które są nieco większe pod względem rozpiętości skrzydeł. Wszystkie są bardzo zbliżone wagowo i mają prawie 2 m rozpiętości skrzydeł.”
Jakkolwiek jedna z tych łacińskich nazw sugeruje coś bardziej złowrogiego, nietoperze faktycznie utrzymują swój rozmiar na diecie owocowej. Niektóre piją też nektar i jedzą liście. Żerują w koronach lasów, ponieważ ich skrzydła są zbyt duże, by mogły z łatwością poruszać się między drzewami.
„Zaletą dużych skrzydeł podobnych do skrzydeł kita jest to, że mogą szybować i latać na bardzo duże odległości” – mówi Mildenstein. „To pomaga latające lisy podróżować średnio 50 km przez lasy każdej nocy, aby zebrać jedzenie.”
Lot jest przydatny dla wszelkich zwierząt, które muszą podróżować na duże odległości w poszukiwaniu żywności lub kolegów. Ale aby znaleźć prawdziwych gigantów, musimy cofnąć się w czasie do epoki, w której kontynenty nie osiadły na swoich obecnych pozycjach.
Największe ptaki żyły około 25 milionów lat temu, zgodnie z dowodami kopalnymi.
„Pelagornis sandersi jest największym latającym ptakiem w historii pod względem rozpiętości skrzydeł”, wyjaśnia Michael Habib z Uniwersytetu Południowej Kalifornii w Los Angeles, ekspert w dziedzinie starożytnych zwierząt latających.
Ta „mewa na sterydach” miała skrzydła, które mogły mierzyć 7,38 m (24ft 2in) od czubka do czubka i szacuje się, że ważyła między 20 a 40 kg (44-88lb).
W przeciwieństwie do niej, najcięższy znany ptak latający, Argentavis, był ponad dwa razy cięższy, ale miał krótszą rozpiętość skrzydeł. Szczątki w La Brea Tar Pits w Los Angeles sugerują, że żył on niedawno, około 6 milionów lat temu, według Habiba.
Skakcząc jeszcze dalej w czasie, opuszczamy rozpoznawalne ptaki i spotykamy pterozaury.
Te gady rozwinęły umiejętność latania przed ptakami, a kilka z nich zrobiło to na wielką skalę. Nazwany na cześć mezoamerykańskiego boga pierzastego węża, Quetzalcoatlus northropi żył około 68 milionów lat temu i latał na skrzydłach o rozpiętości 34 stóp (10,4 m).
Habib twierdzi, że istnieje kilka pokrewnych pterozaurów azhdarchidów, które wiążą się o tytuł największej latającej bestii.
„Szacunki rozpiętości skrzydeł są zazwyczaj dość wiarygodne”, mówi. „Szacunki dotyczące masy są znacznie mniej wiarygodne, z wyjątkiem kilku gatunków, w przypadku których mamy kompletne, nierozdrobnione szkielety.”
„To powiedziawszy, większość szacunków masy największych pterozaurów zbiega się, przy użyciu wielu metod, wokół przedziału 200-260 kg, co stanowi przyzwoitą pewność.”
Innymi słowy, ważyły tyle co pianino, a ich skrzydła były dłuższe niż londyński autobus.
Colin Palmer z Uniwersytetu w Bristolu w Wielkiej Brytanii współpracował z Habibem, aby zbadać mechaniczne granice tych gigantycznych pterozaurów. Szacuje ich maksymalną rozpiętość skrzydeł na 36 stóp (11m), w oparciu o teorię aerodynamiczną i zapis kopalny.
Mówi, że zapis kopalny dla największych gatunków jest niejednolity, ale istnieją dobre dowody ze skalowania w górę 23 stóp (7m) rozpiętości skrzydeł pokrewnych zwierząt, które skamieniały częściej.
„Obliczenia sugerują, że największe pterozaury nie mogły latać bez przerwy”, mówi Palmer. Zamiast tego szacowana masa mięśniowa Quetzalcoatlus i jego pokroju sugeruje, że miały one styl latania podobny do współczesnych kondorów.
„Duże ptaki latające zazwyczaj nie mogą utrzymać klapania przez długie okresy” – mówi Habib. „Są to zazwyczaj zwierzęta strzeliste, co oznacza, że przez część czasu używają lotu z napędem, a przez resztę lotu bez napędu, wykorzystując termikę, gradienty wiatru i inne źródła energii, aby utrzymać się w powietrzu przez długie okresy czasu.”
Wystartowanie i lądowanie również staje się problemem dla naprawdę dużych zwierząt.
Wiele współczesnych ptaków używa nóg, aby zasilić swój start i kontrolować lądowanie. Można to zobaczyć przy ptasim stole.
Ale kiedy już są w powietrzu, ich nogi są tylko dodatkowym balastem, który trzeba przenieść, podczas gdy skrzydła wykonują ciężką pracę. Gatunki, które latają na duże odległości, potrzebują dużo mocy w mięśniach klatki piersiowej i nie mogą sobie pozwolić na nadmiar bagażu, jakim są duże nogi. Palmer twierdzi, że to wyjaśnia hałaśliwe, bijące skrzydłami starty i nieporadne lądowania łabędzi.
W przeciwieństwie do nich pterozaury używały tych samych mięśni do startu i latania, odpychając się od ziemi kończynami przednimi. Miały też wypełnione powietrzem kości, jak współczesne ptaki, co utrzymywało ich ogólną wagę na niskim poziomie.
Miękka tkanka skrzydeł pterozaurów rzadko się zachowała, ale Palmer wykorzystał wiedzę inżynieryjną do modelowania możliwości. Uważa się, że zamiast piór, skrzydła pterozaurów były błonami, podobnymi do tych, którymi dysponują nietoperze.
Te skrzydła rozciągały się od jednej wydłużonej cyfry do kostki, a wzmacniające je włókniste krawędzie pomagały im latać wydajnie. Palmer sugeruje, że te adaptacje mogą być tym, co pozwoliło im urosnąć do tak dużych rozmiarów i stać się dominującymi drapieżnikami swoich czasów.
Ale złoty wiek latających gigantów niekoniecznie jest za nami.
„Za kilka milionów lat inna grupa ptaków może osiągnąć gigantyczne rozmiary; nie ma sposobu, by to sprawdzić” – mówi Habib.
„Nietoperze również mogą stać się znacznie większe niż one, mechanicznie, ale obecny zakres ekologii i historii życia wśród nietoperzy nie selekcjonuje ich do dużych rozmiarów. Gdyby to była tylko kwestia mechaniki, z łatwością mogłyby istnieć nietoperze wielkości albatrosa.”