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Il fossile più vecchio di pterosauro risale a 220 milioni di anni fa.

Dalla ricostruzione dello scheletro degli pterosauri, si nota che hanno il quarto dito della mano allungato in modo sproporzionato ed una membrana di pelle che unisce questo dito con i piedi. Le altre tre dita, munite di artigli, mantengono la loro capacità di aggrapparsi a rami ed altri sostegni.

Le ali a membrana erano leggerissime ed erano simili a quelle degli odierni pipistrelli, mentre il loro lungo becco, alcune volte munito di denti, li faceva assomigliare ad alcuni uccelli.

Un altro adattamento al volo è costituito dalla leggerezza dello scheletro e del corpo, nel suo complesso.

Il più grande pterosauro conosciuto, il Quetzalcoatlus, aveva un'apertura alare di 12 m, ma un peso di soli 50 kg.

In gran parte questa leggerezza era dovuta, come negli uccelli, dalla costituzione cava delle ossa.

A terra, sembra che diversi pterosauri mantenessero l'andatura da quadrupede, tenendo le ali  accostate al corpo.

Quetzalcoatlus

Icarosaurus

Non sono mai state trovate tracce di piume, ma invece in alcuni fossili di pterosauri si sono trovate tracce di pelo, simile al pelo dei mammiferi.

Il ritrovamento di pelo rafforza l'ipotesi che gli pterosauri  fossero rettili a sangue caldo.

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