06 gennaio 2014

Bio-ingegneria di un gigante

In un precedente post, ho ipotizzato che la bizzarra morfologia assiale di Spinosaurus possa essere interpretata come analoga a quella di un escavatore semovente, adatto a mantenere una postura stereotipata mentre foraggia per un lungo intervallo di tempo mantenendo la testa diretta verso il terreno. Questo "terreno" può essere subaereo, ma può anche essere sommerso. Se osserviamo le caratteristiche del cranio e del collo degli spinosauridi, e le confrontiamo con quelle degli altri theropodi, emergono delle differenze interessanti, la cui combinazione può dare indizi sullo stile di vita di questi animali.
La maggioranza di theropodi ha i centri cervicali con un marcato "offset" relativo delle faccette articolari: in breve, la faccetta anteriore e quella posteriore della stessa vertebra non sono inclinate "sullo stesso piano" rispetto alla superficie ventrale del centro. Questa differenza di posizione nelle faccette genera, in una serie di vertebre, un collo con una forma sigmoide. In Theropoda, gli spinosauridi sono una curiosa eccezione a questa regola: le loro vertebre cervicali non presentano offsetting delle faccette intercentrali, e quindi è presumibile che in vita il loro collo avesse una curvatura più uniforme rispetto agli altri theropodi (questa caratteristica è uno dei motivi per cui considero Sigilmassasaurus uno spinosauride, dato che anche in questo taxon è assente l'offsetting delle faccette intervertebrali cervicali). L'assenza di un collo sigmoide negli spinosauri suggerisce che il loro collo assumesse una postura differente da quella degli altri theropodi. Quale postura?

Il cranio può dare un indizio. 
L'unico cranio articolato di spinosauride noto finora è l'olotipo di Irritator: esso mostra una marcata inclinazione della regione preorbitale rispetto alla regione postorbitale, molto più pronunciata che negli altri theropodi. Anche se i crani degli altri spinosauridi noti sono disarticolati, l'inclinazione dei rami ventrale e dorsale del lacrimale (osso che funge da confine tra le regioni preorbitale e postorbitale del cranio) in Baryonyx e Suchomimus indica che la medesima inclinazione è deducibile nei loro crani, e che quindi quella forma del muso sia una sinapomorfia di Spinosauridae. Inoltre, la regione del basisfenoide di Irritator è molto approfondita, ben più che negli altri theropodi. Baryonyx mostra la stessa caratteristica, a conferma che è una sinapomorfia degli spinosauridi. Se combiniamo questi due caratteristiche, risulta che il muso degli spinosauridi è flesso ventralmente in modo marcato rispetto alla parte posteriore della testa, ben più che negli altri theropodi (attenzione: questa flessione del muso è parte della forma del cranio, indipendentemente dalla postura che fate assumere alla testa rispetto al resto del corpo!). 
Quale è il motivo di questa forma particolare del cranio?

Spinosaurus presenta la narice esterna più arretrata di tutti i theropodi. Combinata con la presenza di un lungo palato secondario, risulta che le vie respiratorie di questo theropode erano separate completamente dalla regione anteriore del rostro.
Se integriamo i vari dettagli che ho elencato (curvatura non sigmoide del collo, flessione del muso rispetto alla base del cranio, arretramento delle vie respiratorie) e assumiamo la postura che ho ipotizzato in quel precedente post, otteniamo un risultato molto interessante. 
Per meglio comprenderlo, confronto Spinosaurus con una altro grande theropode non-spinosauride, Acrocanthosaurus (a parte la convergente evoluzione di spine neurali molto alte, non c'è un motivo particolare per cui uso Acrocanthosaurus; se non altro non volevo citare sempre e solo Tyrannosaurus):
Non scandalizzatevi, ma i crani sono alla stessa scala dimensionale.
Posizionando entrambi i crani articolati ad un collo orizzontale (area verde: postura convenzionale per facilitare il confronto, ma anche risultante in Spinosaurus dalla postura "da escavatore") si vede chiaramente come la combinazione delle caratteristiche di Spinosaurus permetta di mantenere il rostro sommerso completamente (notare che tutti i denti sono sotto il livello dell'acqua: area azzurra) ed al tempo stesso mantenere le vie respiratorie sopra il livello dell'acqua (freccia rossa). In Acrocanthosaurus, ciò non sarebbe possibile.
Combinato con l'ipotesi "dello scavatore semovente", questo adattamento permette a Spinosaurus di foraggiare sotto il livello di specchi d'acqua relativamente bassi, con una profondità di un paio di metri, mantenendo in modo efficace questa postura per lunghi intervalli di tempo senza avere mai bisogno di sollevare la testa per respirare. Nel caso di un animale di grande dimensione (come Spinosaurus, con una massa adulta di alcune tonnellate), privo di adattamenti al nuoto, quindi un camminatore relativamente lento (sicuramente più lento delle sue prede acquatiche: chiunque abbia provato a camminare immerso per metà del corpo sa che non si raggiungono grandi velocità), in un contesto ambientale caratterizzato da una ampia ittiofauna di sarcopterygi e condroitti di dimensioni medio-grandi (le uniche prede abbastanza grandi e numerose per fornire una fonte adeguata di cibo per un grande theropode), questo adattamento permette di massimizzare il rapporto tra energia spesa nel foraggiamento e apporto energetico dato dalle prede.

7 commenti:

  1. "Non scandalizzatevi, ma i crani sono alla stessa scala dimensionale", è fantastico. Chissà gli Spino-fanboys...

    Comunque, bel post, ovviamente.

    K,

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  2. Ho due curiosità. Ma dunque questa (http://www.nationalgeographic.it/images/2011/09/06/103820385-711a19a2-1220-4e76-98ff-ebab130cca4a.jpg) ricostruzione e quella in 3D della mostra "Dinosauri in carne e ossa" sono 'erronee'? La posizione della narice dell'animale in vita era arretrata come nel disegno da te mostrato in questo post o l'apertura della narice era posta più distalmente come in queste ricostruzioni di Bonadonna & Co?

    HK

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    1. Sono due immagini di due narici differenti.
      La mia immagine mostra il cranio. L'immagine che hai linkato (opera di D. Bonadonna supervisionato da S. Maganuco) mostra la ricostruzione in vivo. Nella mia immagine è mostrata la narice ossea. La narice della ricostruzione in vivo è invece la narice carnosa, non la narice ossea. Per chiarire, è la stessa differenza tra le aperture "visibili" del naso umano e le aperture nasali in un teschio umano: non sono la medesima struttura: una è ossea, l'altra è formata da cartilagine, connettivo, pelle, ecc..
      Simone Maganuco ipotizza che la narica carnosa in Spinosaurus fosse posizionata più anteriormente rispetto alla narica ossea (ovviamente, le due erano collegate da una struttura carnosa). La sua ipotesi si basa sulla presenza di una depressione nel cranio MSNM V4047 che parte dalla narice ossea e si estende anteriormente, e prende come analoghi alcuni gruppi di uccelli marini attuali. Tuttavia, nella maggioranza dei rettili non c'è una discrepanza così marcata tra posizione della narice ossera e carnosa, ed il fossile non mostra qualche struttura a parte quella depressione, che non appare come una vera e propria depressione nariale. Quindi per ora sono scettico su quell'interpretazione, anche se non la escludo a priori.

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    2. Ok perfetto, ecco perchè non mi tornava. Non resta che trovare una mummia di spinosauride ;)
      Tornando al post dunque una posizione del genere sarebbe plausibile?
      http://i42.tinypic.com/fup9vt.jpg

      HK

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    3. Non dubitavo che ci sarebbe stato un qualche caso di paleoartismo.

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  3. Come mai né in questo post né in altri, da http://ultrazionale.blogspot.it/2007/05/pescare-nel-cretacico.html in poi, alcun accenno alla cavità neurovascolare e alla serie di fossette rilevati nel premascellare di Spinosaurus, interpretati come traccia di un apparato sensoriale utile alla localizzazione di prede in acque poco profonde?
    Francesco

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    1. Risposta breve:
      Il post da Ultrazionale che citi è del 2007.
      L'ipotesi a cui fai riferimento è del 2009: non sono un preveggente.

      Risposta lunga (scritta 4 anni fa): http://theropoda.blogspot.it/2009/10/non-dire-spinosaurus-finche-non-lhai.html

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