12 dicembre 2013

Ingegneria di un gigante

Mi sono imbattuto in questa foto: si tratta di un escavatore gigante mobile, in azione in una miniera a cielo aperto. La testa dell'escavatore è sulla sinistra, e letteralmente "mangia" il sedimento man mano che procede. Questa struttura può continuare a scavare a terra mentre si muove, mantenendo per lunghi periodi di tempo la "testa" inclinata verso il terreno, con un ridotto consumo di energia, grazie al sistema di leve e tiranti che si ancorano all'impalcatura. 
Quando ho visto la foto, sono rimasto folgorato: vedete anche voi quello che vedo io?
No?

 Per prima cosa, disegnamo la struttura generale dell'escavatore.

Fondamentalmente, si tratta di un oggetto con una testa che "foraggia" al suolo, un punto di appoggio centrale al terreno, una "coda" che controbilancia la testa, ed una impalcatura superiore che fa da ancoraggio ad un sistema di tiranti. In breve, è la stessa struttura di Spinosaurus (assumendo che le nostre ricostruzioni attuali siano valide)!

Vedete? La medesima struttura generale! Ora, inclinate l'asse corporeo dello spinosauro in modo che la testa possa foraggiare al suolo.

Sovrapponete questa immagine con quella dell'escavatore.
La conformazione generale è la medesima!
Altro che "vele termiche", "gobbe" e altre speculazioni ad hoc, questa è una struttura architettonica ed ingegneristica per permettere di avere un sistema di ancoraggio tramite legamenti e tendini, per mantenere in posizione inclinata una testa relativamente voluminosa, specializzata per il foraggiamento al suolo: lo scheletro di Spinosaurus è un'impalcatura per ancorare un sistema di tiranti che permette di mantenere per lunghi periodi di tempo la testa in posizione quasi a livello del suolo con il minimo dispendio di energie. Questa struttura non è fatta per attacchi ed agguati verso prede di grande dimensione, né per inseguimenti o scontri con altri animali di dimensioni comparabili: questa struttura è adatta per "foraggiare" a terra (o in acque basse) in un contesto di prede relativamente abbondanti e diffuse, ma di dimensioni medio-piccole.

18 commenti:

  1. sono fiero di aver visto immediatamente quello che hai visto tu...
    mi sembra un'intuizione molto interessante varrebbe la pena svilupparla (a meno che non sia già stata proposta e sviluppata, ma io, ovviamente, non conosco la letteratura specialistica)

    ot leggendo il posto sulle masse e la mobilità mi sono tornate in mente ricostruzioni ( e anche allestimenti - penso alla sala d'ingresso del museo di New York con un esemplare di Allosaurus che attacca un esemplare di Diplodocus) con sauropodi che si sollevano sulle zampe posteriori... io le ho sempre trovate poco credibili considerando le masse in gioco - so che non sei un sauropodologo, ma mi interessa comunque la tua opinione

    Emiliano

    RispondiElimina
    Risposte
    1. La funzione "di default" delle vertebre e delle spine neurali è di fare da impalcatura e inserzione dei legamenti, quindi penso che tutti, più o meno consciamente, abbiano assunto che questa funzione sia presente in Spinosaurus. Non so però se qualcuno la abbia analizzata nel dettaglio, né se sia stata valutata senza ricorrere ad ipotesi accessorie.
      Come scrivi tu, non sono un esperto in sauropodi, e sarebbe necessario prima di tutto fare un'analisi dettagliata della morfologia scheletrica. Al tempo stesso, concordo col tuo scetticismo: sono ricostruzioni realizzate nel pieno della rivoluzione bakkeriana, e forse eccedono in entusiasmo e speculazione.

      Elimina
  2. Ottima ipotesi, intrigante...
    Ma c'è una cosa che mi intriga ancora di più: cosa sappiamo degli arti anteriori di Spinosaurus? Potrebbe essere (wild speculation, of course) che una (puramente ipotetica!) mancanza di funzionalità negli arti anteriori e la conseguente impossibilità di usarli come punto di appoggio abbia portato alla "struttura di sostegno" dorsale?

    RispondiElimina
    Risposte
    1. Altamente improbabile, oltre che contraddetto da ciò che già conosciamo.
      In nessun theropode gli arti anteriori sono utilizzati nella locomozione (a parte le ali di quelli che volano), quindi la "conseguente impossibilità di usarli come punto di appoggio" è una caratteristica di TUTTI i theropodi. In base alla tua ipotesi, tutti i theropodi dovrebbero avere evoluto quelle spine neurali dorsali...

      Elimina
  3. Interessante. Alla luce di questa interpretazione si potrebbe ipotizzare che l'altezza della 'vela' sia proporzionale alle dimensioni della bestia anche considerando un ipotetico simile stile di vita? Non so quanto siano alte le 'vele' di altri spinosauridi (se ne hanno) ma potrebbe questa caratteristica essere legata esclusivamente alla taglia della specie considerata?

    HK

    RispondiElimina
  4. Tieni presente che è possibile che le spine neurali si allungassero maggiormente nell'adulto rispetto ai giovani: l'olotipo di Baryonyx potrebbe essere immaturo, quindi con spine corte per via della immaturità. In effetti, ci sono alcuni resti di Baryonyx che mostrano spine più alte che nell'olotipo, anche se nessuno paragonabile a Spinosaurus.
    In ogni caso, dipende da cosa intendi per "proporzionale alle dimensioni". Non ci sono dubbi che spine più alte possano essere legate ad animali più grandi, ma ciò non in modo semplice e lineare. Sicuramente le spine ipertrofiche di Spinosaurus sono il risultato di una crescita allometrica (le spine sono cresciute molto più velocemente del resto delle ossa), quindi è possibile che un incremento limitato di dimensioni possa aver prodotto una crescita molto maggiore delle spine (succede spesso in paleontologia, e ne ho parlato in precedenti post).
    Inoltre, è possibile che le differenze che osserviamo nei crani e nei denti tra spinosaurini e baryonychini incidano anche sull'ecologia, quindi non è detto che questi gruppi avessero stili di vita simili: è possibile che se le spine sono legate al sostegno della testa, forse Spinosaurus avesse una testa in proporzione più grande rispetto al corpo, confrontato con agli altri spinosauridi (ed anche questo, in effetti, lo avevo ipotizzato sulla base delle proporzioni più longirostine del fossile milanese rispetto ai Baryonychinae, che fa pensare ad una testa più lunga rispetto a quello che vediamo nei baryonychini: ed una testa allungata richiede una maggiore leva muscolare per tenerla in posizione orizzontale o inclinata).

    RispondiElimina
    Risposte
    1. Dunque si possono ipotizzare spine più lunghe nelle fasi ontogenetiche avanzate di una stessa specie e spine più lunghe in taxa che nella forma adulta hanno dimensioni maggiori rispetto ad altre (sempre se consideriamo stili di vita simili)? Comunque alla luce dei dati questa visione non fa una piega.

      HK

      Elimina
    2. Sì, è concorde con quello che vediamo in altri gruppi dove una specie ha qualcosa di "estremo" rispetto ad altre specie: 1) la condizione "estrema" tende a "crescere" più velocemente della crescita delle dimensioni; 2) la condizione "estrema" tende ad essere più sviluppata negli adulti che nei giovani.

      Elimina
  5. Non lo avrei mai notato...
    comunque molto intrigante.
    Altro che adattamenti acquatici, Spinosaurus lavorava in una miniera a cielo aperto:-)

    RispondiElimina
  6. Ipotesi intrigante, ma mi sembra un pò troppo "speculativa" per ora (non avendo quasi niente del corpo di Spinosaurus, e nemmeno uno completo di Spinosaurino, ragion per cui non abbiamo neanche parenti stretti su cui basarci).

    PS. Non ti sto criticando, non sto facendo l'arrogante o il surrogato d'esperto. Se ti sembra così. scusa in anticipo.

    RispondiElimina
    Risposte
    1. In realtà, questa ipotesi si basa proprio su ciò che sappiamo del corpo di Spinosaurus, senza usare parti non conosciute. Questa è l'ipotesi meno speculativa possibile:
      1) Ipotizzare che le vertebre dorsali fungano da impalcatura del corpo sarebbe speculativo? E' la loro funzione fondamentale.
      2) Ipotizzare che le spine neurali siano la sede di inserzione dei legamenti epiassiali che collegano la testa con il corpo sarebbe speculativo? Quella è la loro funzione fondamentale?
      3) Abbiamo rostri e basicrani di Spinosaurus, Irritator e Baryonyx che confermano la postura del cranio che ho proposto, e la preponderanza della muscolatura preposta ad abbassare la testa.
      4) Abbiamo vertebre cervicali e dorsali di Baryonyx, Spinosaurus e Sigilmassasaurus che mostrano che il collo non era sigmoide (a differenza degli altri theropodi) e con inserzioni per flettere il collo più sviluppate degli altri theropodi.

      Tutti questi dati (nessuno speculativo: fossili noti) concordano nel sostenere questo scenario.
      Non ci serve altro per questa ipotesi.

      Elimina
  7. Mi scuso per l'intromissione:
    cosa vuol dire sigmoide?

    RispondiElimina
    Risposte
    1. Giulio,
      oggi ti insegno qualcosa che è persino più importante dei dinosauri e della paleontologia:
      esiste un oggetto, chiamato "vocabolario". Al suo interno, ci sono tutte le parole della lingua italiana, con il loro significato. Forse tu sei giovane e non ne hai mai visto uno, ma quando ero giovane e non esisteva Internet, era nel vocabolario che trovavo il significato delle parole.
      ;-)

      PS: "sigmoide" vuol dire a forma di "S".

      Elimina
    2. :-)
      Scusa, hai ragione, il fatto 'e che pensavo fosse un termine tecnico.

      Elimina
  8. Me and Brad McFeeters a few years back were discussing about something similar, except we were not inspired by a mining excavator. We thought that the tall neural spines played some kind of mechanical fuction, except the spines don't seem to have the morphology present for attachment of muscle and tendon. I find your idea much more elaborate than what we discussed. I never commented on your blog before, but have kept up with it and really enjoy it, even if Google translate makes it a bit weird at times.

    RispondiElimina
    Risposte
    1. Thanks,
      unfortunately, Google Translator adds to the usual "loss in traslation" an unpredictable amount of "crazy mutated in tranlation".
      The most problematic issue in this hypothesis is whether the mediolaterally narrow spines functioned as good insertion sites for the ligaments, and what was the dorsoventral extent of interspinal ligament area. Biomechanical students are invited to test!

      Elimina
  9. Vorrei sapere il tuo parere su strutture simili in altri animali come i bufali e ovviamente in fossili...dici che si possa ipotizzare la stessa funzione in Ouranosaurus?
    Jacopo

    RispondiElimina
    Risposte
    1. Nei bufali (e altri mammiferi erbivori), le spine neurali sono sviluppate in animali con abitudini da brucatore, in cui la testa è tenuta per lunghi periodi a livello del terreno ed occorre un sistema di legamenti che tenga la testa in quella posizione. Una funzione analoga si può ritenere negli Iguanodontia (Ouranosaurus non è l'unico con spine neurali dorsali allungate). Pertanto, la funzione che ho ipotizzato per Spinosaurus è analoga a quella che si ritiene sia all'origine delle spine neurali in vari mammiferi e ornithischi.

      Elimina

ATTENZIONE:
- COMMENTI OFFENSIVI, VOLGARI O SPAM SARANNO ELIMINATI. -
- I COMMENTI ANONIMI O PRIVI DI FIRMA SARANNO ELIMINATI. -