La seule présence d’une aile ne nous dit pas si un animal peut voler. Par exemple, les pingouins ont développé des ailes pour les propulser dans l’eau, tandis que les dinosaures à plumes peuvent avoir utilisé leurs ailes à d’autres fins, telles que la thermorégulation et l’affichage intraspécifique. Par conséquent, pour mieux comprendre comment les animaux ont développé la capacité de voler, un indice doit prendre en compte à la fois la présence d’ailes et la capacité à effectuer des battements d’ailes puissants.

« Nous voulions créer un nouvel indice parce que les gens pensent que si un animal a des ailes, alors il peut voler », a déclaré le deuxième auteur de l’étude, le professeur adjoint Shin-ichi Fujiwara. « Mais ce n’est pas toujours vrai. Un animal peut également utiliser ses ailes à d’autres fins, comme l’isolation thermique chez les animaux incapables de voler. Notre équipe de recherche s’est concentrée sur la façon dont les changements de morphologie du squelette peuvent entraîner des changements de locomotion. Par la suite, ces changements peuvent entraîner aux transitions écologiques majeures telles que le passage d’un mode de vie d’un milieu terrestre à un milieu aérien, aquatique, arboricole ou souterrain. L’origine du vol des oiseaux a été un sujet important dans ce domaine. Il fallait donc développer une alternative index, basé sur la biomécanique, pour déterminer la capacité de battement des oiseaux et que nous pourrions également utiliser pour mesurer les restes squelettiques. »

Pour créer cet indice, les chercheurs ont utilisé l’os coracoïde aviaire. L’os coracoïde agit comme une entretoise pour empêcher le squelette thoracique de se déformer lorsque les puissants muscles de vol d’un animal, qui relient les ailes au sternum, se contractent. Le doctorant Takumi Akeda du Département des sciences de la Terre et des planètes, École supérieure d’études environnementales, à l’Université de Nagoya, et Fujiwara du Musée de l’Université de Nagoya, ont mesuré la taille d’une coupe transversale de l’os coracoïde par rapport à la masse corporelle de 220 spécimens d’oiseaux. Leur échantillon de 209 espèces comprenait des oiseaux disparus tels que le dodo et le grand pingouin.

Les chercheurs ont ensuite divisé les oiseaux en quatre groupes en fonction de la façon dont ils utilisaient leurs ailes. Ces groupes étaient ceux qui utilisaient le vol battu (par exemple, les pigeons); ceux qui utilisaient la plongée propulsée par les ailes (par exemple, les pingouins); ceux qui étaient incapables de voler sans capacité de battement (par exemple, les autruches); et ceux qui utilisaient le vol à voile thermique et dynamique (par exemple, les albatros et les vautours). Sur la base de la force de l’os coracoïde et de la capacité de battement, les chercheurs pourraient créer un nouvel indice pour analyser les schémas de vol.

Ils ont découvert que la force de la coracoïde par rapport à la masse corporelle peut refléter la force exercée par les muscles du vol, qui neutralisent la force de levage sur les ailes. Cela aide à estimer comment un oiseau utilise la propulsion. Les oiseaux planeurs avaient une force coracoïde accrue, probablement pour leur permettre de résister aux forces de flexion plus importantes causées par la contraction des muscles battants. En revanche, les oiseaux non battants avaient une force coracoïde plus faible. Ces résultats montrent que la force coracoïde par rapport à la masse corporelle reflète la force de portance sur les ailes, par conséquent, c’est un outil utile pour reconstruire le type de propulsion utilisé par l’animal.

L’indice d’Akeda et Fujiwara devrait permettre aux futurs chercheurs d’évaluer les styles de vol et les capacités de battement non seulement des oiseaux disparus, mais aussi d’autres animaux volants, y compris le Pteranodon et le Quetzalcoatlus de la renommée « Jurassic World ». L’indice pourrait également leur permettre d’estimer l’origine du vol des théropodes ailés, les ancêtres des oiseaux.

« L’utilisation de la force coracoïde est un cadre théorique puissant pour reconstruire les origines de la capacité de battement avant le vol et du vol motorisé », a déclaré Fujiwara. « Il semble approprié d’appliquer d’abord notre nouvel indice aux taxons éteints de la lignée des oiseaux théropodes, qui comprend des dinosaures à plumes tels que Archaeopteryx et Confuciusornis. Nous pensons également que les os coracoïdes de Pteranodon et Quetzalcoatlus ont fonctionné comme des entretoises contre la contraction des muscles battants. Par conséquent, notre indice peut potentiellement reconstruire leur capacité de vol et aider à répondre à des questions controversées telles que si Quetzalcoatlus pouvait battre des ailes pour voler. »