Klor, käkar och spikar: vetenskapen om Dinosauriearsenalen
från lekplatsens sandlåda till storskärmen älskar vi att föreställa oss att dinosaurier riva in i varandra. Tänderna, hornen, klorna och spikarna som pryder sina skelett måste trots allt ha haft något syfte.sedan tiden för deras vetenskapliga upptäckt i början av 19-talet har dinosaurier ofta avbildats som grymma varelser som ofta är låsta i dödlig strid. Bilder av en Triceratops som vetter mot en Tyrannosaurus ger sådana långvariga konfrontationer till liv, men tack vare en massa nya studier kan paleontologer göra mycket mer än att bara föreställa sig attack och försvar i den förhistoriska världen.
dinosaurieben är det som återstår av en gång levande, andande djur och genom olika vetenskapliga tekniker – från biomekanik till benhistologi – ger paleontologer oss en aldrig tidigare skådad syn på dessa varelsers liv och biologi.
några av dessa fynd, såsom förmågan hos Tyrannosaurus att kasta stora hunks av kött i luften innan bita tillbaka ner på dem, gör dem ännu mer skrämmande, medan uppfattningen att ”vapen” av många växtätande dinosaurier användes mer för visning än försvar orsakar forskare att ompröva vad som har antas om deras utveckling.
bild: Tim Bekaert
Tyrannosaurus rex
i över ett sekel har Tyrannosaurus rex representerat den största och dåligaste av rovdinosaurierna. Dess tandbelagda käkar inspirerar fortfarande en blandning av rädsla och fascination i många museumshallar, och det kan inte vara tveksamt att denna topprovdjur i den nordamerikanska kritan hade en formidabel Bit. Men ny forskning visar att hemligheten med styrkan hos Tyrannosaurus inte finns i dess käkar, utan i nacken.medan de små underarmarna av Tyrannosaurus och dess nära släktingar var muskulösa och kunde ha agerat som köttkrokar i gripande byte, använde dessa dinosaurier främst huvudet och nacken för att fånga och döda andra dinosaurier. Faktum är att Tyrannosaurus hals skulle ha varit tvungen att motstå stressen att kämpa med kämpande hadrosaurs och horned dinosaurs utöver de vanliga stammarna att bära runt en sådan enorm noggin.
med hjälp av ärr kvar på benet av muskelfästen och anatomin hos levande fåglar och krokodiler som en guide skapade paleontologerna Eric Snively från University of Alberta och Anthony Russell från University of Calgary en digital rekonstruktion av Tyrannosaurus 2007 för att undersöka rörelseomfång och muskelkrafter som tyrannens nacke skulle ha tillåtit.deras rekonstruktion av nackmusklerna i Tyrannosaurus visade överraskande att de var tillräckligt starka för att snabbt svänga det enorma huvudet åt sidan medan de attackerade byte. Det behövde förmodligen inte ens låsa på med sina små förben innan den första krossbiten.
ännu mer imponerande upptäckte de att Tyrannosaurus skulle ha kunnat kasta sitt byte uppåt för att ge käftmusklerna ett ögonblick att slappna av innan de knäppte för att flytta maten. Enligt forskarnas mätningar kunde Tyrannosaurus ha kastat en 110 pund köttbit upp till 16 fot i luften. Detta märkliga konsumtionssätt, känt som tröghetsmatning, ses bland levande fåglar och krokodiler.
bild: Brett Booth
Tarbosaurus
trots tyrannosaurernas rovkraft kunde de vara ganska känsliga med sina käkar när de ville. Även om de ofta kastas som urskillningslösa bonecrushers, tyrannosaurier kan vara ganska förnuftiga med sina bett.
forskare hittade nyligen bitmärken på det nästan fullständiga skelettet av en stor hadrosaur (höger) utgrävd från Gobiöknen som sannolikt var punkteringar och repor som sannolikt gjordes av den östra kusinen av Tyrannosaurus kallad Tarbosaurus (ovan). I en bit av fossil forensics, paleontologer David Hone av Institutet för ryggradsdjur paleontologi och Paleoanthropology i Peking och Mahito Watabe Hayashibara Museum of Natural Sciences i Okayama, Japan fastställt att hadrosaur var död och mestadels begravd när Tarbosaurus hände på det, med bara några delar av sin kropp sticker upp ovan jord.
snarare än chomp genom de utskjutande lembenen och bultade ner dem, använde Tarbosaurusen flera olika bettvinklar för att ta bort den återstående muskeln från hadrosaurens vänstra arm och lämnade en serie repor och gropar. Resultaten visas 29 juni i tidskriften Acta Palaeontologica Polonica.
*bilder: 1) Tarbosaurus/Matt van Rooijen. 2) närbild av bettmärken på den distala änden av hadrosaurbenet från Maastrichtian Bugin Tsav-lokaliteten i Mongoliet. Svarta pilar indikerar djupa gouges som tränger in i cortex i slutet av benet. Vita pilar indikerar djupa punkteringsmärken på benets yta. / * David W. E. Hone.
Deinonychus
Deinonychus var ynklig jämfört med Tyrannosaurus, men det var en helt annan typ av rovdjur. Det var medlem i en grupp dinosaurier som heter Dromaeosaurider som är populärt kända som raptorer. Med långa armar tippade med fingrar som bär recurved klor, en mun full av tandade tänder, och en skära-liknande klo bärs på en hyperextendable andra tå, Deinonychus har klassiskt framställts som en gripare som använde sina armar och ben för att få ner större byte medan de agerar i en grupp.
ett nyligen återhämtat skelett av den växtätande dinosaurien Tenontosaurus från Wyoming uppvisar olika typer av bettmärken och hittades omgiven av tandfragment av Deinonychus.
Med tanke på dess mängd vapen har det verkade osannolikt att Deinonychus kunde de tunga bettkrafterna som utövades av andra rovdinosaurier med stora huvuden och små framben, men skadorna på Tenontosaurusskelettets högra framben visade att Deinonychus verkligen kunde en benpunkturande Bit.
i en studie publicerad 4 juli i Journal of Vertebrate Paleontology använde forskare under ledning av Paul Gignac vid University of Florida i Tallahassee latex för att fylla i punkteringarna för att skapa gjutningar av deras form. De kunde bestämma att hålen troligen gjordes av en stor, vuxen Deinonychus som höll Tenontosaurus framben i den främre, högra delen av käftarna.
för att undersöka vilken typ av tryck som krävdes för att producera denna skada gjorde forskarna en replika Deinonychus tand av nickel, som pressades in i en serie kobenben. Paleontologerna fann att det tog cirka 4100 Newtons kraft att driva den konstgjorda Deinonychus-tanden i kobenen, liknande biten av hyener och lejon. De uppskattar att baksidan av dinosauriens käke kunde ha utövat upp till dubbelt så mycket kraft, liknande de som spelats in från vuxna amerikanska alligatorer, och mycket kraftfullare än tidigare trott.
bilder: 1) Bearerofthecup/Wkimedia Commons. 2) John Conway / Wikimedia Commons.
Triceratops
att tänderna var viktiga komponenter i rovdinosaurarsenalen är uppenbart, men funktionen hos de olika ornamenten som ses på många växtätande dinosaurier har inte varit lika uppenbar. Ta de tre ansiktshornen på de berömda Triceratops. De ser verkligen ut som vapen som kunde ha varit användbara för att avskräcka en hungrig Tyrannosaurus, men forskare har också antagit att de kunde ha använts för visning eller till och med strid med andra Triceratops.paleontolog Andrew Farke, för närvarande vid Raymond M. Alf Museum of Paleontology i Claremont, Kalifornien, kastade stöd till den senare hypotesen när han använde skalmodeller av Triceratops-skallar för att räkna ut de olika ”hornlåsande positionerna” som är möjliga för dessa dinosaurier under konfrontationer.
förra året ledde han ett team som studerade mönster av skador som ses i Triceratops skalle. Skallarna visade höga frekvenser av skador på squamosalbenet, som utgör den laterala delen av frillen och jugalbenen, som sticker ut precis under ögat. Skadorna orsakades troligen av att Triceratops gick head-to-head i tävling.
bilder:1) Lukas Panzarin, Raymond M. Alf Museum of Paleontology*. 2) Eva Krocher/Wikimedia Commons*
ankylosaurier
ankylosaurierna kallas ofta ”pansrade dinosaurier” för de tjocka raderna av beniga osteodermer ordnade över deras kroppar. Dessa osteodermer tog många former, från rundade scutes till enorma axelspikar och svansklubbar. Men i forskning som publicerades i Juni i tidskriften Acta Paleontologica Polonica paleontologer under ledning av Shoji Hayaski av Hokkaido University i Sapporo, Japan fann att en del av rustningen av dessa dinosaurier kanske inte har varit så väl lämpad för försvar som man tidigare trott.
en ankylosaur som heter Edmontonia (höger och under) hade en uppsättning stora spikar som pekade ut över nacken och axlarna, och densiteten hos benet som forskarna hittade i en sådan spik antyder att de användes för försvar. Men när forskarna tittade på en liknande spik från dinosaurien Gastonia (ovan), fann de att benet var tunnare och verkade inte ha den typ av förstärkning som förväntades för ett vapen. Och pansarpläteringen av ankylosaur Saichania var också relativt svag. Medan dessa arters spikar och rustningar kan ha haft en viss defensiv fördel, tror forskarna att de förmodligen var viktigare för konkurrenskraftig ställning eller identifiering av medlemmar av samma art.
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. Paleontologer Kevin Padian från University of California, Berkeley och Jack Horner från Museum of the Rockies i Bozeman, Montana granskade mångfalden av udda dinosaurieprydnader i Juni i Journal of Zoology och fann att många av dem inte verkade ha utvecklats för någon form av funktionell roll.
om den primära funktionen hos horn bland de ceratopsiska dinosaurierna var försvar, till exempel, skulle det förväntas att arrangemanget av horn skulle vara liknande över flera arter, eftersom det förmodligen skulle ha varit optimala hornarrangemang för tillförlitligt skydd och skulle ha förbättrats över tiden. Istället visar dinosaurierna ett upplopp av olika hornarrangemang, från de berömda Triceratops till de nyligen beskrivna och extra spikiga Diabloceratops. Dessutom har skillnader mellan manliga och kvinnliga dinosaurier varit nästan omöjliga att bestämma på grundval av grov anatomi ensam, så det är osannolikt att utvecklingen av sådana ornament främst drivs av sexuellt urval.
forskarna föreslår något så enkelt som artigenkänning spelade en viktig roll i utvecklingen av bisarra egenskaper. Om så var fallet skulle evolutionen gynna olika former helt enkelt så att arter lätt kunde känna igen varandra i landskap befolkade av många andra dinosaurier. Detta är inte att säga att försvar, sexuell visning eller andra faktorer inte påverkade utvecklingen av dessa egenskaper alls, men att vi måste se bortom funktionsfrågor ensamma för att förklara hur dinosaurs bisarra strukturer utvecklades.
bilder 1) Sauropelta. Jon Conway/Wikimedia Commons. 2) Ceratopsians. Nobu Tamura/Wikimedia Commons.
Brian Switek är författaren till den kommande boken skriven i sten, och en bidragsgivare till Smithsonian.com ’ s dinosaurie spårning.
Se även:
- 67 miljoner år gammal Ormfossil hittades äta baby dinosaurier
- Fjäderdinosaurier var giftiga rovdjur
- CT-skanningar visar Dinosaursvans var en Benkross
- ärr avslöjar hur Triceratops kämpade
Snively, E. och Russell, ap 2007. Craniocervikal utfodringsdynamik hos Tyrannosaurus rex. Paleobiologi 33 (4): 610-638
Hone, D. W. E. och Watabe, M. 2010. Ny information om rensning och selektivt utfodringsbeteende hos tyrannosaurier. Acta Palaeontologica Polonica (i press)
Gignac, p. m.; Makovicky, P. J.; Erickson, G. M.; Walsh, R. P. 2010. En beskrivning av Deinonychus antirrhopus bettmärken och uppskattningar av bettkraft med hjälp av tandindragssimuleringar. Journal of Vertebrate Paleontology 30 (4): 1169-1177
Farke, AA 2004. Hornanvändning i Triceratops (Dinosauria: Ceratopsidae): testa beteendehypoteser med skalmodeller. Paleontologia Electronica. 7 (1): 1-10
Farke, A. A.; Wolff, E. D. S.; Tank, D. H. 2009. Bevis på strid i Triceratops. PLoS en 4 (1): e4252
Hayashi, s.; Snickare, K.; Scheyer, TM; Watabe, m.; Suzuki, D. 2010. Funktion och utveckling av ankylosaur dermal armor. Acta Palaeontologica Polonica 55 (2): 213-228
Padian, K. och Horner, Jr 2010. Utvecklingen av ’bisarra strukturer’ i dinosaurier: biomekanik, sexuellt urval, Socialt urval eller artigenkänning? Journal of Zoology (online först): 1-15