09 agosto 2012

La coda destra della taglia theropode

Tre episodi distinti di gigantismo in Orionides: il Megalosauroidea Spinosaurus, l'Allosauroidea Acrocanthosaurus ed il Tyrannoraptora Tyrannosaurus.
I critici ingenui dell'evoluzionismo affermano, provocatoriamente, che questa disciplina non sia "scientifica" in quanto non sia possibile effettuare esperimenti ripetibili per validare le nostre teorie.
Ciò è un'obiezione più retorica che concreta. L'evoluzione, nel suo pattern ramificato a partire da antenati comuni, può infatti manifestare quelli che, di fatto, sono esperimenti ripetuti di uno stesso fenomeno, quindi delle serie ripetute a sostegno di una teoria interpretativa. Non occorre che sia l'uomo stesso ad effettuare la ripetizione dell'esperimento, sopratutto se tale esperimento richiederebbe decine di milioni di anni per svolgersi, una durata di tempo impossibile da sperimentare non solo per un singolo scienziato o per un team di ricerca, ma per la sua intera civiltà e specie.
Il paleontologo è uno scienziato fortunato: egli dispone di archivi (abbastanza) fedeli che registrano esperimenti durati milioni di anni: le serie fossilifere.
Se linee evolutive distinte ma interne ad un clade definito manifestano ripetutamente lo stesso fenomeno, e se possiamo affermare, sulla base della distribuzione di tale fenomeno nella struttura del clade, che tale fenomeno si è effettivamente manifestato diverse volte in modo indipendente l'uno dall'altro, allora abbiamo la documentazione di un analogo naturale di esperimenti ripetuti di uno stesso fenomeno. E così come il chimico ed il fisico effettuano un'astrazione separando le somiglianze relative al fenomeno dagli accidenti contingenti presenti in ogni singolo caso, ma non legati all'obiettivo dell'esperimento, così il paleontologo può dedurre una legge dalla comparazione sintetica dei diversi esperimenti naturali, astraendo il parametro comune dalle differenze contingenti.
Ad esempio, varie volte, ognuna indipendente dalle altre, il gigantismo (inteso ad esempio con masse superiori alla tonnellata) si è evoluto in Orionides (il clade comprendente megalosauroidi, allosauroidi e coelurosauri): in Megalosauridae, Spinosauridae, Metriacanthosauridae, Allosauria, Tyrannosauridae, Ornithomimosauria, Therizinosauria, Oviraptorosauria. Questi episodi indipendenti di gigantismo hanno prodotto, come risultato massimo, sempre la stessa scala dimensionale: 10-12 metri di lunghezza e 5-10 tonnellate di massa [avvertenza per i fanatici del super-theropode: in assenza di scheletri completi e di animali vivi, è inutile, se non ridicolo, discutere ad oltranza su chi fosse "il più grande" e su "quanto" fosse grande: le stime numeriche che ho fornito sono quelle universalmente accettate dai paleontologi come stime più plausibili e accurate delle dimensioni raggiunte dai theropodi più grandi. Maggiore dettaglio è vano. Disquisite dove vi pare di cifre più minuziose, ma non in questo blog].
Il fatto che quei valori dimensionali siano stati raggiunti indipendentemente da linee vissute in tempi e condizioni ambientali differenti tra la fine del Giurassico e la fine del Cretacico suggerisce che fattori non-contingenti e non estrinseci, molto probabilmente intrinsechi alla biologia dei theropodi, fungano da vincolo strutturale, di fatto da vero e proprio "limite" delle dimensioni massime raggiungibili dai theropodi giganti. Ovvero, la paleontologia dispone di veri e propri esperimenti ripetuti che hanno dato, come risultato, dei valori convergenti, i quali suggeriscono una spiegazione comune: esistono limiti biofisici, strutturali e fisiologici, che pongono in quella scala dimensionale (attorno a 10-12 metri di lunghezza per 5-10 tonnellate di massa) il massimo valore di taglia raggiungibile dai theropodi, o, probabilmente in generale, da qualsiasi dinosauro bipede obbligato.
Questo esempio mostra che la paleontologia è sia una scienza storica che una scienza sperimentale.

25 commenti:

  1. In effetti ho un CD intitolato Dinosauri Oversize dove Phill Manning calcola,guardando quali dimensioni le ossa potevano raggiungere e che peso potevano sopportare quali erano le massime dimensioni per i sauropodi.
    Potrebbe essere lo stesso metodo con cui hanno calcolato i limiti di gigantismo dei vari theropodi?
    Giulio.

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    1. Scusa ma non capisco la domanda.

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  2. Volevo chiedere se il metodo usato da Phill Manning per calcolare le massime dimensioni dei Sauropodi era lo stesso per calcolare quelle dei theropodi?
    Giulio.

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    1. Esistono vari metodi, non avendo visto il documentario che mi citi, non saprei rispondere.

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  3. Se puoi mi potresti spiegare uno di quei metodi?
    Giulio.

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    1. Si usano ricostruzioni 3d (sculture o digitali) molto fedeli di theropodi basate su scheletri molto completi, si stima la massa degli animali, si stabilisce una relazione matematica tra queste masse e qualche parametro osseo (di solito la lunghezza o la sezione del femore) e si applica la relazione matematica all'osso in scheletri meno completi.

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  4. Eccolo! è questo il metodo che usa Phill Manning nel documentario!
    Grazie mille per le informazioni.
    Giulio.

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  5. Alcuni paleontologi indicano come cause del gigantismo alcuni fattori ambientali, ribadendo che climi continentali o caldi favoriscono lo sviluppo dimensionale degli animali.
    Secondo loro infatti diversi paleo-ecosistemi in cui la fauna tendeva al gigantismo, come il Nord America ed il Portogallo del tardo Giurassico,il Montana di fine Cretaceo e l' Argentina del cretaceo inferiore, avrebbero goduto di tale tipo di clima.
    Tu cosa ne pensi ?
    Colgo l'occasione per congratularmi per il tuo blog.
    Cordialmente Marco.

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    1. Mi pare una spiegazione troppo (veramente troppo) semplicistica.
      Sia perché "clima" è un concetto molto generico, sia perché non ha senso parlare, ad esempio, del "clima del tardo Giurassico in Nord America", dato che il tardo Giurassico durò almeno 20 milioni di anni ed il Nord America è un intero continente, e quindi è plausibile che durante quei 20 milioni di anni ci siano state tantissime condizioni climatiche distribuite nel tempo e nello spazio del Nord America. Ma sopratutto perché non si capisce il nesso tra clima e dimensioni.
      In breve, non è una spiegazione che sta in piedi se si osserva il fenomeno nei dettagli spaziali, temporali, anatomici e tassonomici necessari.

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  6. E cosa ne pensi dell'ipotesi di una "rincorsa" evoluzionistica tra le dimensioni delle prede e quelle dei predatori ?

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  7. Andrea, I congratulate you on your stance regarding big fragmentary Theropods.
    It is enervating to see that nowadays, a lot of dinosaur enthusiast(even future palaeontologists) have verbal battles over rather insignificant stuff, even accusing professional palaeontologists of being biased, just because the palaeontologists figures do not fit their views.

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  8. Crazy Fish3/2/13 18:14

    Hello Cau. Im posting this on behalf of a forum user who gets an error reading 'URL contains illegal characters' when he tries to post)
    It may be google translate wording it badly, but from what I can tell you are stating 17m comes from assuming Spinosaurus was proportioned like a tyrannosaurid. This is completely wrong; it assumes Spinosaurus was proportioned like a Baryonyx. Therrein and Henderson pretty much assumed every theropod could be scaled with identical proportions, and got less than 15m for Spinosaurus.
    Am I correct in generalising that theropods had larger heads as sub-adults? Well, if 17m is based on spinosaurids, and those spinosaurids are sub-adults, 17m could be considered conservative.
    In an older post, you scaled up the holotype of Spinosaurus from Baryonyx based on the 10th dorsal. It was 1.5 times longer and wider in the Spinosaurus. The estimated femur size from this was 1400mm. Both of these result in a larger individual than listed here and from a much smaller specimen at that (you said yourself, MSNM V4074 is about 20% longer).
    I would like to ask what you think of this. A user on a forum I use, who is definatly knowledgable and seems to have access to just about every study ever (exaggeration of course). He stated that the rear portion of MSNM V4074 was reconstructed to 'short' by Dal Sasso, thus 1.75m is an underestimate if anything.
    Im not saying he is qualified to make such a statement or anything like that, but do you know if this is at all accurate?

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    1. I never stated that Spinosaurus was proportioned as a tyrannosaurid. I wrote (in another post, not here) that all the extrapolations producing adult Spinosaurus as longer than 14-15 meters are poorly supported.
      It's currently unknown whether skull size in Spinosaurids decreased with age: being them long-snouted animals, it could result the opposite, with adults with proportionally longer skulls than juveniles and subadults: look at long-beaked fish-eating birds ontogeny: chicks show relatively shorter skulls than adults.
      In another post I showed that the fact that MSNM V4074 interalveolar space at the maxilla is 20% longer than the interalveolar space in the Spinosaurus aegyptiacus holotype maxillary fragment does not mean that the body of the former was 20% longer than the latter, since a 20% difference in maxillary dimension is present among Tyrannosaurus specimens with just a 5% difference in femur size (and femur is a better proxy for body size than maxilla).
      Also, even assuming that Spinosaurus holotype dorsals are 150% those of Baryonyx holotype does not mean anything about their relative size differences as adults, since the ontogenetic stage of both specimens is unclear. And even when you just extrapolate Spinosaurus holotype size from Baryonyx holotype size (about 9 meters) in such a naive way, you have a 9 * 1.5 = 13.5 meters long animal.
      The total skull length of Spinosaurus is unknown. MSNM V4074 is 1 meter long snout, and probably includes around 2/3 of the original skull length, not less (only oviraptorosaurs have snout about half the skull, all other nonavian theropods have longer snouts, and spinosaurids were probably among the longest-snouted theropods, thus the snout was most of the total skull length). Thus, the total skull was probably around 1.5 meters long, not 1.75.
      The 17 (or more) meters long animal is a just a monster myth for kids.

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  9. Thank you Dr Cau,

    Ultimately so, no known theropod seems to exceed 13 m TL. Sounds like a terrestrial limit for large bipedal predatory organisms.

    However, among all the very large theropods approaching or reaching this range (carcharodontosaurids, tyrannosaurids, spinosaurids, allosaurids), which kind of animal displays the most heaviliy built skeletal and muscular structure ? Though they all reach comparable length, I have the impress that they have all quite different body structure and thus presumably a different total body mass ?

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    1. Dear Anonimo,
      based on femur proportions, Tyrannosaurids are the most massive.

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    2. I would like to note that weight estimation based on femur circunference has proven to be a most unreliable metod in the past.
      According to it, the Acrocanthosaurus specimen NCSM 14345 should be 2,4t, as compared to 4,2t for T. rex specimen MOR 555 with the same method (Currie and Carpenter, 2000, description of aforementioned acrocanthosaurus specimen). Luckily these two specimens have also been used by Bates et al., 2009, and Acrocanthosaurus was found to be marginally larger (6,1t) based on actual fossils, not just a single measurement. It is very easy to see they are similar in mass from their skeletons alone.
      The femur-based weight estimates don't work well for theropods, they greatly underestimate some. I don't know the cause for that, maybe it is pneumaticity or ecology. But some simply have more slender femora compared to their bodies than others.

      This doesn't mean I doubt Tyrannosaurids are the most bulky at lenght parity (however I must say I'm less convinced of the lenght parity thing), but I would be careful deducing something like that based on a single bone's thickness.

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    3. Just a couple of notes.
      1- I agree that size estimations based on bone measurements are not perfect: they're just the most used, in particular for fragmentary species whose complete skeletons are unknown. Thus, more accurate methods are welcome.
      2- Femur lenght is used more often than femur circunference: such method was developed for theropods only, scaling theropod reconstructions whose mass was known, thus cannot be used for comparison between theropods and other animals.

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    4. Thanks a lot for the quick response!
      1- Yes. However we do know the complete skeleton of T. rex, and can at least reconstruct it with a decent amount of accuracy to get an approximate figure in most other taxa, and using full body reconstructions to estimate size (there's a variety of ways to do that, from water displacement or graphic double integration to Seebachers metod or even by relatively superficial comparison by comparing lateral and dorsal area of the torso and other elements). It is certainly better than using the mere dimensions of one bone. Femur and skull lenght-to-body proportions vary a lot within theropoda (eg. largest Acrocanthosaurus: 11,5m/1,29m skull-- holotype Giganotosaurus, 1,5-1,6m Tl:12-13m).
      They are likely used so often used because the metods are are relatively simple and quickly done, without having to reconstruct the whole creature first.
      2- I agree, femur lenght is not a good basis for comparison. I would take it a step further and say not even withing theropoda that's the case. While one would obviously expect leg bone-circumference (used as a predictor of bulk and weight) to be more reliable, that unfortunately doesn't seem to be the case, as both lenght- and width-based estimates seem to be flawed in most cases.

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  10. Thank you Dr Cau, that's why I suspected indeed.

    Sorry for my pseudo, I don't have a google account, but I'm a usual reader of your great blog.

    But especially about Tyrannosaurus, what do you think of the recent last method of estimate by scanning which updates the total body mass of "Sue" at around 9 tons ?

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    1. That method is beyond my main field so cannot say much.
      It's interesting since it shows how body mass estimates are affected by assumptions about muscle development.

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  11. Thank you,

    regarding Spinosaurus proportions and dimensions, is there some finding or publication in progress about your suggestions ?

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    1. No, it's not something worth of publishing. Just suggestions for a blog post.

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  12. Una domanda: ma Acrocanthosaurus non era un Carcharodontosauride, e di conseguenza, un carnosauro? Forse è la mia ignoranza (anzi, è quasi certo), ma sotto l'immagine tu affermi che A. atokensis è un megalosauroide.

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    1. Ne sei sicuro? Rileggi la didascalia all'immagine...

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    2. Ah, ok, mi ero confuso con Spinosaurus.

      Comunque, un'altra cosa: chiedo scusa in anticipo perchè ti chiedo una cosa sulla taglia, ma quanto peserebbe uno Spinosaurus di 13,5 metri? Chiedo di nuovo scusa.

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