Vleugelslankheid

De BBC-serie `Walking with dinosaurs' loopt op haar eind. Maandagavond volgt op BBC1 het vijfde deel, een week later het slot. Afgelopen maandag kwamen in de aflevering `Giants of the skies' de vliegende reptielen van het vroege Krijt, ongeveer 127 miljoen jaar geleden, aan bod. Het was de ontroerendste aflevering tot dusver dankzij de sympathieke hoofdrolspeler Ornithocheirus. Met zijn licht loenzende, verbaasd-blauwe ogen maakt deze een eenzame en moeizame tocht over de Atlantische Oceaan (die in het vroege Krijt overigens maar 300 kilometer breed was) naar Cantabrië om er een vrouwtje te vinden. Maar hij wordt door allerlei jong tuig aangevallen en komt op een vochtig plekje stilletjes aan zijn eind. Terwijl hij nog wel zo zijn best had gedaan om er een beetje knap uit te zien: parasieten weggehaald en alles.

Het voortijdig einde van Ornithocheirus op het Spaanse strand bespaarde de filmmakers een reconstructie van een paring wat bij de stakerige dieren een halsbrekende onderneming moet zijn geweest. Wel kreeg de kijker te zien hoe Ornithocheirus bij regen en harde wind beschutting zoekt in een ondiepe grot en hoe hij, als het weer voldoende is opgeknapt, tenslotte het luchtruim kiest en vertrekt: af en toe klapwiekend, maar toch overwegend `riding the updrafts from the waves' als een albatros (ook al vliegt hij een beetje hoog) of zwevend op thermiek en andere stijgwinden als een ooievaar. Dat laatste voor zover er niet te veel zon staat, want de uitgestrekte vlieghuid kan makkelijk te veel zonnehitte absorberen.

Uit alles blijkt dat de filmmakers zich grondig wetenschappelijk hebben laten voorlichten. Het probleem is dat er over de vliegprestaties van pterosauriërs, waartoe O. behoorde, nog geen onaantastbare zekerheden bestaan. Onderzoek aan de fossielen leidde tot veel interpretatie en speculatie en ook veel tegenspraak. Een mooi overzicht van het lopende debat is te vinden in `Taking wing – Archaeopteryx and the evolution of bird flight' van de antropologe Pat Shipman. Het gaat daarin in de eerste plaats over Archaeopteryx, geen pterosauriër maar een vroege vogel met echte veren, maar er zijn ook hoofdstukken waarin het vliegen van veerloze reptielen zoals Pteranodon, Pterodactylus en de reusachtige Quetzalcoatlus wordt besproken.

De BBC heeft zich op een aantal punten veiligheidshalve maar op de vlakte gehouden en laat bij voorbeeld in het midden of Ornithocheirus in het water kon landen en daaruit weer opvliegen, of hij misschien liever 's nachts vloog, en vooral: of hij warm- of koudbloedig was. Al geruime tijd geldt het niet meer als vanzelfsprekend dat de pterosauriërs net zo koudbloedig waren als de moderne reptielen nu. Sommigen menen dat `vliegen' en koudbloedigheid überhaupt niet zijn te combineren. Aanwijzingen voor warmbloedigheid bij pterosauriërs meent men te zien in de holle, vermoedelijk luchtgevulde beenderen, de kennelijk snelle groei van die beenderen en de aanwezigheid van een lichte beharing bij een enkele pterosauriër.

Stilzwijgend lijkt de BBC voor warmbloedigheid te hebben gekozen omdat zij O. niet alleen in staat acht tot klapwieken (wat veel energie kost) maar er ook van uitgaat dat hij vanaf de grond kon wegvliegen en zich niet (`gravity assisted') hoefde te laten vallen om `airborne' te raken. Zo kreeg Ornithocheirus min of meer het karakter van een reusachtige visetende vleermuis, inclusief de schuifelende gang die van op de grond gevallen vleermuizen bekend is. En inclusief een vlieghuid die is gespannen tussen voorpoot en achterpoot, zoals ook bij de Pteranodon hier op het plaatje.

Conservatieve paleontologen geven pterosauriërs meestal vleermuisvleugels, maar volgens een moderne hypothese (van Kevin Padian) valt uit de kop van het dijbeen van sommige pterosauriërs af te leiden dat de achterpoot voor tweebenig lopen werd gebruikt. In dat geval moet de vlieghuid halverwege het lichaam eindigen. Omdat de vlieghuid nauwelijks of niet fossiliseerde is er weinig zekerheid te krijgen over het werkelijke formaat.

Zeker is dat een toename van de `vleugelslankheid' (het quotiënt van de vleugelspanwijdte inclusief de tussenliggende romp en de gemiddelde vleugelbreedte) bij een gelijkblijvende spanwijdte en lichaamsgewicht belangrijke consequenties heeft voor de kruissnelheid die een pterosauriër kan aanhouden. De BBC vermeldt (op www.bbc.co.uk/dinosaurs/) dat Ornithocheirus wel 100 kilogram (980 newton) zwaar kon worden bij een vleugelspanwijdte van 12 meter. In dat laatste geval zou het vleugeloppervlak volgens de BBC dan wel 20 m² kunnen zijn. Dat is, als men de vorm van de vleugel goed bekijkt, te hoog geschat. Een waarde van 12 à 14 m² lijkt meer in de buurt. Kiezen we een oppervlak van 13 m² als waarschijnlijk, dan vinden we een vleugelbelasting van 75 newton per m². Dat is in de orde van grootte van wat wordt gevonden voor mantelmeeuwen en zelfs minder dan is bepaald aan reuzenalbatrossen, die eenzelfde gedrag vertonen als voor Ornithocheirus wordt aangenomen. Volgens een elementaire aerodynamische berekening (behandeld in `De wetten van de vliegkunst' van vliegtuigbouwer/meteoroloog Henk Tennekes) volgt daaruit een aannemelijke kruissnelheid van 50 km/h.

Hadden we de BBC-waarde van 20 m² aangehouden dan was een kruissnelheid van 40 km/h gevonden. Liep anderzijds de vlieghuid, conform de stelling van Padian, maar tot halverwege het lichaam, dan was al gauw een kruissnelheid van 65 à 70 km/h noodzakelijk geweest. Van belang is dat niet alle kruissnelheden even aanvaardbaar zijn. Tennekes laat zien dat de vleugelbelasting van vogels die identieke biotopen bewonen (althans wat de wind betreft) vaak ruwweg identiek is, zeker is dat zo voor zeevogels. Er blijkt of lijkt een nauwe relatie tussen de gemiddeld heersende windsnelheid en de kruissnelheid. Wat dat betreft is het aardig om vast te stellen dat Tennekes voor Pteranodon, een tijdgenoot van Ornithocheirus, een kruissnelheid van maar 25 km/h berekent. Dat is te laag om vandaag nog tegen de gemiddelde zeewind in te komen, maar: `'Het woei toen ook veel minder hard.''

De aflevering `Giants of the skies' wordt morgen, zondag 31 oktober, om 16.45 uur Engelse tijd herhaald op BBC1.