Pazury, szczęki i kolce: Nauka o arsenale dinozaurów
od piaskownicy na placu zabaw po duży ekran, uwielbiamy wyobrażać sobie dinozaury rozrywające się na siebie. Zęby, rogi, pazury i kolce zdobiące ich szkielety musiały jednak mieć jakiś cel.
od czasu ich odkrycia naukowego na początku XIX wieku dinozaury były często przedstawiane jako dzikie stworzenia, często zamknięte w śmiertelnej walce. Obrazy triceratopsa, który walczy z tyranozaurem, ożywiają tak odległe Konfrontacje, ale dzięki mnóstwu nowych badań paleontolodzy mogą zrobić znacznie więcej niż tylko wyobrazić sobie atak i obronę w prehistorycznym świecie.
kości dinozaurów są tym, co pozostało z niegdyś żyjących, oddychających zwierząt, a dzięki różnym technikom naukowym – od biomechaniki po histologię kości – paleontolodzy dostarczają nam bezprecedensowego obrazu życia i biologii tych stworzeń.
niektóre z tych ustaleń, takie jak zdolność tyranozaura do wyrzucania dużych kawałków mięsa w powietrze przed ich odgryzieniem, sprawiają, że są jeszcze bardziej przerażające, podczas gdy przekonanie, że „broń” wielu roślinożernych dinozaurów była używana bardziej do wyświetlania niż do obrony, powoduje, że naukowcy ponownie zastanawiają się nad tym, co dzieje się w zakładano o ich ewolucji.
obrazek: Tim Bekaert
Tyrannosaurus rex
od ponad wieku Tyrannosaurus rex reprezentuje największy i najgroźniejszy z drapieżnych dinozaurów. Jego szczęki z zębami wciąż wzbudzają strach i fascynację w wielu salach muzealnych i nie ma wątpliwości, że ten szczytowy drapieżnik północnoamerykańskiej kredy miał potężne ugryzienie. Ale nowe badania pokazują, że sekret siły tyranozaura nie znajduje się w jego szczękach, ale w jego szyi.
podczas gdy małe przedramiona tyranozaura i jego bliskich krewnych były Muskularne i mogły zachowywać się jak węże podczas łapania zdobyczy, dinozaury te wykorzystywały głównie głowę i szyję do łapania i zabijania innych dinozaurów. Rzeczywiście, szyja tyranozaura musiałaby wytrzymać stres zmagania się z walczącymi hadrozaurami i rogatymi dinozaurami, oprócz regularnych szczepów noszenia tak ogromnej nogi.
paleontolodzy Eric Snively z University of Alberta i Anthony Russell z University of Calgary stworzyli cyfrową rekonstrukcję tyranozaura w 2007 roku, aby zbadać zakres ruchu i siły mięśniowe szyi tyrana.
ich rekonstrukcja mięśni szyi tyranozaura wykazała zaskakująco, że są one wystarczająco silne, aby szybko przechylić tę ogromną głowę w bok podczas ataku na ofiarę. Prawdopodobnie nie musiał nawet zaciskać się małymi kończynami przed pierwszym, miażdżącym ukąszeniem.
jeszcze bardziej imponujące, odkryli, że Tyranozaur byłby w stanie rzucić swoją ofiarę w górę, aby dać mięśniom szczęki chwilę relaksu, zanim zatrzasną się, aby zmienić pokarm. Według pomiarów naukowców, Tyranozaur mógł zrzucić 110-kilogramowy kawałek mięsa do 16 stóp w powietrzu. Ten specyficzny sposób konsumpcji, znany jako bezwładne karmienie, jest widoczny wśród żywych ptaków i krokodyli.
Image: Brett Booth
Tarbosaurus
pomimo drapieżnej mocy posiadanej przez tyranozaury, mogły być dość delikatne ze swoimi szczękami, gdy tego chciały. Tyranozaury, choć często rzucane jako bezkrytyczne kościotrupy, potrafią być dość rozsądne w swoich ukąszeniach.
naukowcy odkryli ostatnio ślady ugryzień na prawie kompletnym szkielecie dużego hadrozaura (po prawej) wydobytym z pustyni Gobi, które prawdopodobnie zostały przebite i zadrapane przez wschodniego kuzyna tyranozaura zwanego Tarbozaurem (powyżej). Paleontolodzy David Hone z Instytutu Paleontologii kręgowców i Paleoantropologii w Pekinie i Mahito Watabe Hayashibara Museum of Natural Sciences w Okayama w Japonii ustalili, że hadrozaur był martwy i w większości pochowany, gdy tarbozaur się na nim pojawił, z zaledwie kilkoma częściami jego ciała wystającymi ponad ziemię.
zamiast przegryzać wystające kości kończyn i przykręcić je w dół, Tarbozaur użył kilku różnych kątów ugryzienia, aby oderwać pozostały mięsień od lewego ramienia hadrozaura, pozostawiając po sobie serię zadrapań i dołów. Wyniki ukazują się 29 czerwca w czasopiśmie Acta Palaeontologica Polonica.
*Images: 1) Tarbosaurus / Matt van Rooijen. 2) Zbliżenie śladów ugryzień na dystalnym końcu kości hadrozaura z Mastrychckiej miejscowości Bugin Tsav w Mongolii. Czarne strzałki wskazują Głębokie wyżłobienia, które penetrują korę na końcu kości. Białe strzałki wskazują głębokie ślady nakłucia na powierzchni kości. / * David W. E. Hone.
Deinonychus
Deinonychus był słaby w porównaniu do tyranozaura, ale był zupełnie innym rodzajem drapieżnika. Był członkiem grupy dinozaurów zwanych Dromaeosauridae, które są popularnie znane jako Raptory. Z długimi ramionami zakończonymi palcami z rekurencyjnymi pazurami, ustami pełnymi ząbkowanych zębów i sierpowatym pazurem noszonym na nadciągającym drugim palcu, Deinonychus został klasycznie przedstawiony jako grappler, który użył swoich rąk i nóg, aby zniszczyć większą zdobycz, działając w grupie.
niedawno odnaleziony szkielet roślinożernego dinozaura Tenontozaura z Wyoming wykazuje różnego rodzaju ślady ugryzień i został znaleziony w otoczeniu fragmentów zębów Deinonychusa.
biorąc pod uwagę jego arsenał uzbrojenia, wydaje się mało prawdopodobne, że Deinonychus był zdolny do silnych sił ugryzienia wywieranych przez inne drapieżne dinozaury z dużymi głowami i małymi kończynami przednimi, ale uszkodzenia prawej kończyny przedniej szkieletu Tenontozaura pokazały, że Deinonychus był rzeczywiście zdolny do ukąszenia nakłuwającego kość.
w badaniu opublikowanym 4 lipca w Journal of Vertebrate Paleontology naukowcy kierowani przez Paula Gignaca z University of Florida w Tallahassee użyli lateksu do wypełnienia nakłuć, aby stworzyć odlewy ich kształtu. Udało im się ustalić, że otwory zostały prawdopodobnie wykonane przez dużego, dorosłego Deinonychusa trzymającego przednią kończynę Tenontozaura w przedniej, prawej części szczęk.
aby zbadać, jakiego rodzaju ciśnienie było wymagane do wywołania tego uszkodzenia, naukowcy wykonali replikę zęba Deinonychus z niklu, który został wciśnięty w serię kości kończyn krowy. Paleontolodzy odkryli, że potrzeba około 4100 niutonów siły, aby wbić sztuczny ząb Deinonychusa w kości krów, podobnie jak ugryzienie Hien i Lwów. Szacują, że tylna część szczęki dinozaura mogła wywierać nawet dwa razy większą siłę, podobną do tej odnotowanej u dorosłych aligatorów amerykańskich, i znacznie silniejszą niż wcześniej sądzono.
Images: 1) Bearerofthecup / Wkimedia Commons. 2) John Conway/Wikimedia Commons.
Triceratops
to, że zęby były ważnymi składnikami drapieżnego arsenału dinozaurów, jest oczywiste, ale funkcja różnych ozdób widocznych na wielu roślinożernych dinozaurach nie była tak łatwo widoczna. Weź trzy rogi twarzy słynnego triceratopsa. Z pewnością wyglądają jak broń, która mogła być przydatna w odstraszaniu głodnego tyranozaura, ale naukowcy wysunęli również hipotezę, że mogły być użyte do pokazu, a nawet walki z innymi Triceratopsami.
paleontolog Andrew Farke, obecnie w Raymond M. Alf Museum of Paleontology w Claremont, Kalifornia, rzucił poparcie dla tej drugiej hipotezy, gdy użył modeli skalowych czaszek triceratopsa do określenia różnych „pozycji blokujących róg” możliwych dla tych dinozaurów podczas konfrontacji.
w zeszłym roku kierował zespołem, który badał wzorce uszkodzeń u czaszek triceratopsa. Czaszki wykazywały wysokie częstotliwości uszkodzeń kości oczodołowej, która tworzy boczną część falbanki, oraz kości jugalnej, która wystaje tuż pod okiem. Kontuzje prawdopodobnie spowodowane były tym, że Triceratops walczył głową w głowę w zawodach.
Images:1) Lukas Panzarin, Raymond M. Alf Museum of Paleontology*. 2) Eva Krocher/Wikimedia Commons*
ankylozaury są często nazywane „dinozaurami pancernymi” ze względu na grube rzędy kostnych osteoderm ułożonych nad ich ciałami. Te osteodermy przybrały wiele kształtów, od zaokrąglonych SCUT po ogromne kolce barkowe i pałki ogonowe. Ale w badaniach opublikowanych w czerwcu w czasopiśmie Acta Palaeontologica Polonica paleontolodzy kierowani przez Shoji Hayaski z Hokkaido University w Sapporo, Japonia odkryli, że niektóre zbroje tych dinozaurów mogły nie być tak dobrze przystosowane do obrony, jak wcześniej sądzono.
jeden Ankylozaur o nazwie Edmontonia (po prawej i poniżej) miał zestaw dużych kolców wystających na jego szyję i ramiona, a gęstość kości, którą naukowcy znaleźli w jednym z takich kolców, sugeruje, że były one używane do obrony. Ale kiedy naukowcy spojrzeli na podobny kolec od dinozaura Gastonia (powyżej), odkryli, że kość jest cieńsza i nie wydaje się mieć takiego wzmocnienia, jakiego oczekuje się od broni. Pancerz saichanii ankylozaura był również stosunkowo słaby. Chociaż kolce i pancerze tych gatunków mogły mieć pewne korzyści obronne, naukowcy uważają, że były prawdopodobnie ważniejsze dla konkurencyjnej postawy lub identyfikacji członków tego samego gatunku.
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. Paleontolodzy Kevin Padian z University of California w Berkeley i Jack Horner z Museum of the Rockies w Bozeman w stanie Montana dokonali przeglądu różnorodności dziwnych ozdób dinozaurów w czerwcu w Journal of Zoology i odkryli, że wiele z nich nie wydaje się ewoluować do jakiejkolwiek roli funkcjonalnej.
gdyby podstawową funkcją rogów wśród dinozaurów ceratopsiańskich była na przykład obrona, można by się spodziewać, że rozmieszczenie rogów będzie podobne dla wielu gatunków, ponieważ prawdopodobnie istniałyby optymalne układy rogów dla niezawodnej ochrony i z czasem uległyby poprawie. Zamiast tego dinozaury wykazują bunt różnych rogów, od słynnego triceratopsa do niedawno opisanego i extra-kolczastego Diabloceratopsa. Ponadto różnice między dinozaurami męskimi i żeńskimi były prawie niemożliwe do określenia na podstawie samej anatomii gross, więc jest mało prawdopodobne, aby ewolucja takich ozdób była napędzana głównie selekcją płciową.
naukowcy sugerują, że rozpoznawanie gatunków odegrało ważną rolę w ewolucji dziwacznych cech. Gdyby tak było, ewolucja faworyzowałaby różne formy po prostu, aby gatunki mogły łatwo rozpoznać się nawzajem w krajobrazach zaludnionych przez wiele innych dinozaurów. Nie oznacza to, że obrona, pokaz seksualny lub inne czynniki w ogóle nie miały wpływu na ewolucję tych cech, ale że musimy spojrzeć poza kwestie funkcji, aby wyjaśnić, w jaki sposób ewoluowały dziwaczne struktury dinozaurów.
Zdjęcia 1) Sauropelta. Jon Conway/Wikimedia Commons. 2) ceratopsy. Nobu Tamura / Wikimedia Commons.
Brian Switek jest autorem nadchodzącej książki Written in Stone i współautorem Smithsonian.com tropi dinozaury.
Zobacz:
- 67 milionów lat skamieniałości węża znaleziono jedzące małe dinozaury
- pierzaste dinozaury były jadowitymi drapieżnikami
- skany CT pokazują, że ogon dinozaura był Kruszaczem Kości
- blizny pokazują, jak Triceratops walczył
Snively, E., and Russell, A. P. 2007. Craniocervical feeding dynamics of Tyrannosaurus rex. Paleobiologia 33 (4): 610-638
Hone, D. W. E., and Watabe, M. 2010. Nowe informacje na temat padlinożernych i selektywnych zachowań żywieniowych u tyranozaurów. Acta Palaeontologica Polonica (in press)
Gignac, p. m.; Makovicky, P. J.; Erickson, G. M.; Walsh, R. P. 2010. Opis śladów ugryzień Deinonychus antirrhopus i oszacowanie siły zgryzu za pomocą symulacji wcięcia zębów. Journal of Vertebrate Paleontology 30 (4): 1169-1177
Farke, A. A. 2004. Zastosowanie rogów u triceratopsów (Dinosauria: Ceratopsidae): Testowanie hipotez behawioralnych przy użyciu modeli w skali. Palaeontologia Electronica. 7 (1): 1-10
Farke, A. A.; Wolff, E. D. S.; Tanke, D. H. 2009. Dowody walki u triceratopsa. PLoS One 4 (1): e4252
Hayashi, S.; Carpenter, K.; Scheyer, T. M.; Watabe, M.; Suzuki, D. 2010. Funkcja i ewolucja pancerza skórnego ankylozaura. Acta Palaeontologica Polonica 55 (2): 213-228
Padian, K., and Horner, J. R. 2010. Ewolucja „dziwacznych struktur” u dinozaurów: biomechanika, selekcja płciowa, selekcja społeczna czy rozpoznawanie gatunków? Journal of Zoology (online first): 1-15