Kynnet, leuat ja piikit: Dinosaurusarsenaalin tiede

leikkikentän hiekkalaatikolta valkokankaalle on ihanaa kuvitella dinosaurusten repivän toisiaan. Niiden luurankoja koristavilla hampailla, sarvilla, kynsillä ja piikeillä on täytynyt olla jokin tarkoitus.

siitä lähtien, kun dinosaurukset löydettiin tieteellisesti 1800-luvun alussa, ne on usein kuvattu raivoisina olentoina, jotka ovat usein teljettyinä tappaviin taisteluihin. Kuvat Triceratopsista kohti Tyrannosaurusta herättävät tällaiset kauan sitten tapahtuneet yhteenotot eloon, mutta uusien tutkimusten ansiosta paleontologit voivat tehdä paljon enemmän kuin vain kuvitella hyökkäystä ja puolustusta esihistoriallisessa maailmassa.

dinosaurusten luut ovat mitä on jäljellä kerran elävistä, hengittävistä eläimistä, ja erilaisin tieteellisin menetelmin – biomekaniikasta luun histologiaan – paleontologit tarjoavat meille ennennäkemättömän kuvan näiden olentojen elämästä ja biologiasta.

jotkut näistä havainnoista, kuten Tyrannosauruksen kyky heittää suuria hunkseja lihaa ilmaan ennen kuin se puree niitä takaisin alas, tekevät niistä vieläkin pelottavampia, kun taas käsitys, että monien kasvinsyöjädinosaurusten ”aseita” käytettiin enemmän esillepanoon kuin puolustukseen, saa tutkijat miettimään, mikä on oletettu niiden evoluutiosta.

kuva: Tim Bekaert

Tyrannosaurus rex

yli sadan vuoden ajan Tyrannosaurus rex on edustanut petodinosauruksista suurinta ja pahinta. Sen hammastetut leuat herättävät yhä pelkoa ja ihastusta monissa museosaleissa, eikä ole epäilystäkään siitä, että tällä Pohjois-Amerikan liitukauden huippupedolla oli hirvittävä purema. Uuden tutkimuksen mukaan Tyrannosauruksen voiman salaisuus ei kuitenkaan löydy sen leuoista, vaan sen kaulasta.

vaikka Tyrannosauruksen ja sen lähisukulaisten pienet kyynärvarret olivat lihaksikkaita ja saattoivat toimia kuin lihakoukut saaliin kiinniottamisessa, nämä dinosaurukset käyttivät pääasiassa päätään ja kaulaansa muiden dinosaurusten vangitsemiseen ja tappamiseen. Tyrannosauruksen kaulan olisi todellakin täytynyt kestää kamppailusta kamppailevien hadrosaurien ja sarvipäisten dinosaurusten kanssa aiheutuvia rasituksia sen lisäksi, että se olisi kantanut säännöllisesti noin valtavaa päätä.

käyttäen lihasliitosten luuhun jättämiä arpia sekä elävien lintujen ja krokotiilien anatomiaa oppaana paleontologit Eric Snively Albertan yliopistosta ja Anthony Russell Calgaryn yliopistosta loivat vuonna 2007 digitaalisen rekonstruktion Tyrannosauruksesta tutkiakseen, millaiset liikeradat ja lihasvoimat tyrannin kaula olisi sallinut.

heidän rekonstruktionsa Tyrannosauruksen niskalihaksista osoitti yllättäen, että ne olivat tarpeeksi vahvoja heilauttamaan nopeasti tuon valtavan pään sivulle hyökätessään saaliin kimppuun. Sen ei luultavasti tarvinnut edes tarttua pieniin eturaajoihinsa ennen ensimmäistä, murskaavaa puraisua.

vielä vaikuttavammaksi he huomasivat, että Tyrannosaurus olisi kyennyt heittelemään saalistaan ylöspäin, jotta leukalihakset olisivat saaneet hetken aikaa rentoutua ennen kuin se napsahti kiinni ruoan uudelleenasettamiseksi. Tutkijoiden mittausten mukaan Tyrannosaurus on voinut heittää 110-kiloisen lihakimpaleen jopa 16 metrin korkeuteen ilmaan. Tämä erikoinen kulutustapa, jota kutsutaan inertiaruokinnaksi, nähdään elävien lintujen ja krokotiilien keskuudessa.

kuva: Brett Booth

Tarbosaurus

tyrannosaurusten saalistusvoimasta huolimatta ne saattoivat olla halutessaan varsin herkkiä leukojensa kanssa. Vaikka tyrannosaurukset usein heitettiin umpimähkäisiksi bonekrushereiksi, ne saattoivat olla melko harkitsevia puremiensa kanssa.

tutkijat löysivät äskettäin Gobin autiomaasta kaivetun suuren hadrosauruksen (oik.) lähes täydellisestä luurangosta puremajälkiä, jotka olivat todennäköisesti Tyrannosauruksen itäisen serkun Tarbosauruksen (yllä) tekemiä pistoja ja naarmuja. Paleontologit David Hone selkärankaisten paleontologian ja Paleoantropologian instituutista Pekingistä ja Mahito Watabe Hayashibaran luonnontieteellisestä museosta Okayamasta Japanista selvittivät fossiilitutkimuksissa, että hadrosaur oli kuollut ja enimmäkseen haudattu, kun Tarbosaurus sattui sille, ja vain muutama sen ruumiinosa oli kiinni maan päällä.

sen sijaan, että Tarbosaurus olisi chompannut ulkonevien raajaluiden läpi ja ruuvannut ne kiinni, se käytti kuitenkin useita eri puremakulmia riisuakseen jäljellä olevan lihaksen hadrosauruksen vasemmasta käsivarresta jättäen jälkeensä joukon naarmuja ja kuoppia. Tulokset julkaistaan 29. kesäkuuta Acta Palaeontologica Polonica-lehdessä.

*Kuvat: 1) Tarbosaurus / Matt van Rooijen. 2) Lähikuva puremajäljistä hadrosaurin luun distaalisessa päässä Maastrichtian Bugin Tsavin paikkakunnalta Mongoliasta. Mustat nuolet osoittavat syviä uurteita, jotka tunkeutuvat luun päässä olevaan aivokuoreen. Valkoiset nuolet kertovat syvistä pistojäljistä luun pinnassa. / * David W. E. Hone.

Deinonychus

Deinonychus oli mitätön verrattuna tyrannosaurukseen, mutta se oli hyvin erilainen saalistaja. Se kuului dromaeosaurideiksi kutsuttujen dinosaurusten ryhmään, joka tunnetaan yleisesti raptoreina. Pitkät käsivarret kallistuu sormet, joissa rekurved kynnet, suu täynnä sahalaitaiset hampaat, ja sirppimäinen kynsiä kantoi hyperextendable toinen varvas, Deinonychus on klassisesti kuvattu tarttuja, joka käytti käsivarret ja jalat kaataa suuremman saaliin toimiessaan ryhmässä.

Wyomingista hiljattain löydetyssä kasvinsyöjädinosaurus Tenontosauruksen luurangossa on erilaisia puremajälkiä ja se löydettiin Deinonychuksen hampaanpalasten ympäröimänä.

ottaen huomioon sen aseistuksen, on näyttänyt epätodennäköiseltä, että Deinonychus kykenisi muiden petodinosaurusten raskaisiin puremavoimiin, joilla oli suuri pää ja pienet eturaajat, mutta Tenontosauruksen luurangon oikeaan eturaajaan tehdyt vauriot osoittivat, että Deinonychus todellakin kykeni luun puhkaisevaan puremaan.

Journal of Vertebrate Paleontology-lehdessä 4.heinäkuuta julkaistussa tutkimuksessa Paul Gignacin johtamat tutkijat Floridan yliopistosta Tallahasseesta käyttivät lateksia pistojen paikkaamiseen luodakseen muotonsa mukaisia valoksia. He pystyivät päättelemään, että reiät oli luultavasti tehnyt suuri, aikuinen Deinonychus, joka piti Tenontosauruksen eturaajaa etupuolella, oikeassa osassa leukojaan.

selvittääkseen, millaista painetta tämän vaurion tuottamiseen tarvittiin, tutkijat tekivät nikkelistä Deinonychus-hampaan kopion, joka puristettiin lehmän raajaluihin. Paleontologit havaitsivat, että keinotekoisen Deinonychus-hampaan työntämiseen lehmän luihin tarvittiin noin 4 100 Newtonin voima, samaan tapaan kuin hyeenojen ja Leijonien purema. He arvioivat, että dinosauruksen leuan takaosassa saattoi olla jopa kaksi kertaa niin paljon voimaa kuin aikuisilta amerikkalaisilta alligaattoreilta on havaittu ja paljon voimakkaampaa kuin aiemmin on luultu.

Kuvat: 1) Bearerofthecup / Wkimedia Commons. 2) John Conway/Wikimedia Commons.

Triceratops

se, että hampaat olivat tärkeitä osia petodinosaurusten arsenaalissa, on ilmeistä, mutta monilla kasvinsyöjädinosauruksilla nähtyjen erilaisten ornamenttien tehtävä ei ole ollut yhtä helposti ilmeinen. Ota kolme kasvojen sarvet kuuluisan Triceratops. Ne näyttävät varmasti aseilta, joista olisi voinut olla hyötyä nälkäisen Tyrannosauruksen pelottelussa, mutta tutkijat ovat myös olettaneet, että niitä olisi voitu käyttää näytteillä tai jopa taisteluissa muiden Triceratoppien kanssa.

paleontologi Andrew Farke, joka on tällä hetkellä Raymond M. Alf Museum of Paleontology-museossa Claremontissa, Kaliforniassa, antoi tukensa jälkimmäiselle hypoteesille, kun hän käytti Triceratopsin kallojen pienoismalleja selvittääkseen näille dinosauruksille mahdolliset erilaiset ”sarvien lukkiutumisasennot” yhteenottojen aikana.

viime vuonna hän johti ryhmää, joka tutki Triceratopsin kalloissa nähtyjä vauriokuvioita. Kalloissa oli suuria vaurioita mustekalaluussa, joka muodostaa frillin sivuosan, ja jugaaliluussa, joka työntyy ulos silmän alta. Vammat johtuivat todennäköisesti siitä, että Triceratops meni kilpailussa pää edellä.

Images:1) Lukas Panzarin, Raymond M. Alf Museum of Paleontology*. 2) Eva Krocher/Wikimedia Commons*

Ankylosaurs

ankylosaureja kutsutaan usein ”panssaridinosauruksiksi” niiden ruumiin ylle asetettujen paksujen luisten osteodermien rivien vuoksi. Nämä osteodermit saivat monia muotoja, pyöristyneistä skuuteista valtaviin hartiapiikkeihin ja hännänheiluttajiin. Kesäkuussa julkaistussa Acta Palaeontologica Polonica paleontologists-lehdessä julkaistussa tutkimuksessa, jota johti Shoji Hayaski Sapporon Hokkaidon yliopistosta, japanilaiset havaitsivat kuitenkin, että jotkin näiden dinosaurusten haarniskat eivät ehkä olleet niin hyvin puolustuskykyisiä kuin aiemmin on luultu.

eräällä Edmontonia-nimisellä ankylosauruksella (oikealla ja alla) oli joukko suuria piikkejä, jotka työntyivät sen kaulan ja hartioiden yli, ja yhden tällaisen piikin sisältä löytyneen luun tiheys viittaa siihen, että niitä käytettiin puolustukseen. Mutta kun tutkijat katsoivat samanlainen piikki dinosaurus Gastonia (yllä), he huomasivat luun oli ohuempi ja ei näytä olevan sellaista vahvistusta odotetaan ase. Myös Ankylosaurus Saichanian panssarointi oli suhteellisen heikko. Vaikka näiden lajien piikeillä ja haarniskalla on saattanut olla jonkin verran puolustuksellista hyötyä, tutkijat arvelevat niiden olleen todennäköisesti tärkeämpiä kilpailullisessa poseerauksessa tai saman lajin jäsenten tunnistamisessa.

Images: 1) Gastonia burgei. Mariana Ruiz/Wikimedia Commons. 2) Edmontonia armor. W.D. Matthews/Wikimedia Commons. 3) Edmontonia. Mariana Ruiz/Wikimedia Commons*.*

Ceratopsians

Many of the horns, spikes, plates, crests, and other bizarre structures seen in dinosaurs may have been more for display than defense or destruction. Paleontologit Kevin Padian Kalifornian yliopistosta, Berkeley ja Jack Horner Kalliovuorten museosta Bozemanista, Montanasta tarkastelivat outojen dinosauruskoristeiden monimuotoisuutta kesäkuussa Journal of Zoology-lehdessä ja havaitsivat, että monet niistä eivät näyttäneet kehittyneen minkäänlaisiin toiminnallisiin rooleihin.

Jos sarvien ensisijainen tehtävä ceratopsian dinosaurusten keskuudessa olisi esimerkiksi puolustus, olisi odotettavissa, että sarvien järjestely olisi samanlainen useilla lajeilla, koska sarvien järjestelyt olisivat todennäköisesti olleet optimaaliset luotettavan suojelun kannalta, ja ne olisivat ajan myötä parantuneet. Sen sijaan dinosaurukset näyttävät mellakan eri sarvi asetelmia, että kuuluisa Triceratops äskettäin kuvattu ja extra-piikikäs Diabloceratops. Lisäksi eroja uros-ja naarasdinosaurusten välillä on ollut lähes mahdotonta määrittää pelkän karkean anatomian perusteella, joten on epätodennäköistä, että tällaisten ornamenttien evoluutio olisi johtunut lähinnä sukupuolivalinnasta.

tutkijat arvelevat niinkin yksinkertaisen asian kuin lajien tunnistamisen olleen tärkeässä roolissa eriskummallisten piirteiden evoluutiossa. Jos näin olisi, evoluutio suosisi eri muotoja yksinkertaisesti siksi, että lajit voisivat helposti tunnistaa toisensa maisemissa, joissa asuu monia muita dinosauruksia. Tämä ei tarkoita sitä, että puolustus, seksuaalinen näyttö tai muut tekijät eivät vaikuttaneet näiden ominaisuuksien kehitykseen lainkaan, vaan että meidän on katsottava pelkästään toimintakysymysten ulkopuolelle selittääksemme, miten dinosaurusten oudot rakenteet kehittyivät.

Kuvat 1) Sauropelta. Jon Conway/Wikimedia Commons. 2) Ceratopsilaiset. Nobu Tamura / Wikimedia Commons.

Brian Switek on tulevan kiveen kirjoitetun kirjan kirjoittaja ja Smithsonian.com dinosaurusten jäljitys.

Katso myös:

• 67 miljoonaa vuotta vanha Käärmeenfossiili löytyi syömästä vauva-dinosauruksia
• höyhenpeitteiset dinosaurukset olivat myrkyllisiä saalistajia
• CT-kuvat osoittavat dinosauruksen hännän olleen Luunmurskaaja
• arvet paljastavat, miten Triceratops taisteli

Snively, E., ja Russell, A. P. 2007. Tyrannosaurus rexin kallonkervainen ruokintadynamiikka. Paleobiology 33 (4): 610-638

Hone, D. W. E., and Watabe, M. 2010. Uutta tietoa raadonsyönnistä ja valikoivasta ruokintakäyttäytymisestä tyrannosauruksilla. Acta Palaeontologica Polonica (in press)

Gignac, P.M.; Makovicky, P. J.; Erickson, G. M.; Walsh, R. P. 2010. Kuvaus Deinonychus antirrhopus-puremajäljistä ja purentavoiman estimaatit käyttäen hampaan sisennyssimulaatioita. Journal of Vertebrate Paleontology 30 (4): 1169-1177

Farke, A. A. 2004. Horn use in Triceratops (dinosaurus: Ceratopsidae): Testing behavioral hypotheses using scale models. Paleontologia Electronica. 7 (1): 1-10

Farke, A. A.; Wolff, E. D. S.; Tanke, D. H. 2009. Todisteita taistelusta Triceratopsissa. PLoS One 4 (1): e4252

Hayashi, S.; Carpenter, K.; Scheyer, T. M.; Watabe, M.; Suzuki, D. 2010. Ankylosauruksen ihonalaisen haarniskan toiminta ja kehitys. Acta Palaeontologica Polonica 55 (2): 213-228

Padian, K., and Horner, J. R. 2010. Evoluutio ’outo rakenteet’ dinosaurukset: biomekaniikka, seksuaalinen valinta, sosiaalinen valinta, vai lajien tunnustaminen? Journal of Zoology (ensin verkossa): 1-15