Дракон-летяга: как ящерица расправляет «крылья» из собственных рёбер и планирует на 60 метров между деревьями

На островах Юго-Восточной Азии и юге Индии живёт агамовая ящерица длиной сантиметров двадцать вместе с хвостом, которая по команде мозга разворачивает по бокам тела два ярких веера кожи — и прыгает с дерева, чтобы пролететь несколько десятков метров по воздуху. Это Draco volans, «летающий дракон» или «дракон-летяга». Никакой мистики: под тонкой перепонкой у него не крылья в привычном смысле, а собственные рёбра, вытянутые в тонкие жёсткие спицы.

Из грудной клетки — в каркас крыла

У большинства позвоночных рёбра держат форму грудной клетки и защищают внутренние органы. У Draco пять-семь задних грудных рёбер эволюция превратила в нечто иное: они сильно удлинены, подвижны в месте соединения с позвоночником и способны разворачиваться в стороны почти перпендикулярно телу, как спицы веера. Между этими рёбрами натянута тонкая, почти прозрачная кожная перепонка — патагий.

В сложенном состоянии рёбра прижаты к бокам, и ящерица выглядит как обычная стройная агама, ничем не выдающая своих способностей. Стоит ей послать сигнал специальным мышцам — межрёберным и подвздошно-рёберным — как рёбра веерообразно раскрываются за доли секунды, а вместе с ними расправляется и патагий, превращаясь в жёсткую несущую поверхность.

Составное крыло: рёбра плюс передние лапы

Долгое время считалось, что во время планирования дракон просто держит патагий раскрытым, как парашют, а передние лапы свободно вытянуты вперёд. Но исследования полёта родственного вида, Draco dussumieri, показали более сложную картину: в воздухе ящерица цепляется кистями передних лап за передний край перепонки и подтягивает его на себя. Получается «составное крыло» — жёсткий рёберный каркас плюс управляемая лапами передняя кромка, которую можно чуть подгибать, меняя изгиб поверхности на лету. Такое устройство и обеспечивает то, чего не даёт неподвижный парашютирующий выступ: тонкую регулировку угла атаки прямо в полёте.

Хвост при этом работает как руль и стабилизатор, помогая довернуть траекторию перед приземлением, а горловой мешок-дьюлап — тот самый яркий флажок под подбородком, которым самцы дразнят соперников и привлекают самок, — во время полёта дополнительно стабилизирует положение головы.

Что показала аэродинамика

Расчёты в аэродинамических трубах и компьютерное моделирование объяснили, почему эта конструкция вообще работает так эффективно для животного размером с ладонь. Над раскрытым патагием формируется отдельный турбулентный слой воздуха с крупным вихрем, который «прилипает» к поверхности крыла благодаря взаимодействию с вихрями на его кончиках — это увеличивает подъёмную силу сильнее, чем можно ожидать от простой плоской перепонки. Для долгих планирований, где высота теряется больше десяти метров, самая выгодная стратегия — держать угол атаки, при котором отношение подъёмной силы к сопротивлению максимально; а вот на коротких прыжках между соседними ветками ящерице выгоднее задирать угол атаки выше.

Рекорд — 60 метров при потере всего 10 метров высоты

На практике это выливается в впечатляющие цифры: зафиксированы планирующие прыжки протяжённостью до 60 метров, в ходе которых ящерица теряет по высоте лишь около 10 метров. Это аэродинамическое качество примерно 6:1 — показатель, сопоставимый с некоторыми планерами и белками-летягами, и очень неплохо для рептилии без единой мышцы, приспособленной для машущего полёта. Средние повседневные прыжки, конечно, скромнее — обычно это единицы-десятки метров между соседними стволами, которых дракону хватает, чтобы перебраться с дерева на дерево, не спускаясь на землю, где его поджидают хищники.

Древнее решение одной и той же задачи

Самое интересное, что рёберное крыло Draco — не единственный подобный эксперимент природы. В палеонтологической летописи есть как минимум три независимых линии рептилий, независимо друг от друга изобретавших планирующую перепонку на удлинённых рёбрах или рёбрышковидных костях: пермские вейгельтизавриды, триасовые куенеозавриды и меловая ящерица Xianglong. Все они жили в разное время, в разных концах света и не были родственниками друг другу — но им понадобилось решить одну и ту же задачу: как быстро и безопасно перемещаться между стволами в трёхмерном лабиринте леса, не отращивая полноценные крылья. Рёбра, которые и так есть у любой рептилии, оказались готовым, дешёвым в эволюционном смысле материалом для этого решения — только удлини их и добавь мышцу, чтобы раскрывать веером.

Дракон-летяга — не пережиток прошлого, а живой представитель этой давней традиции: и сегодня в лесах Явы, Бали и соседних островов те же рёбра, что миллионы лет назад помогали похожим рептилиям планировать между деревьями, продолжают ежедневно выносить маленькую ящерицу в воздух.