Spinosauri semi-acquatici? Misuriamolo!

Con mio grande piacere, continua la diffusione di ricerche quantitative sulla paleontologia dei dinosauri. Dopo le analisi al microscopio elettronico per determinare il colore dei paraviali, ecco un'analisi fisica sull'ecologia degli spinosauridi.

 

Immagine troppo speculativa? Forse sì. Qualcosa è comunque quantificabile...(Artwork by timbutii)

I lettori storici di questo blog ricorderanno la serie di post sulla mia ipotesi eterodossa sullo status anfibio dell'abelisauride Majungasaurus. Quell'ipotesi, lo ripeto, si basava su anomale caratteristiche dello scheletro della coda e degli arti posteriori di Majungasaurus, rispetto ad altri abelisauridi, ed ad altre caratteristiche generali di questi theropodi che potrebbero essere exaptations per uno stile di vita parzialmente anfibio. Con ciò, ripeto per non generare malintesi inutili, l'ipotesi proponeva solamente che Majungasaurus fosse meglio adatto di altri theropodi a vivere in ambienti parzialmente sommersi, e non implicava minimamente capacità subacquee, nuoto o cattura di pesce. Detto questo, l'ipotesi, che è stata anche oggetto di un interessante post di Darren Naish, resta prettamente anatomo-funzionale. Tuttavia, come emerse in quel post di Darren, esisterebbe teoricamente un modo quantitativo di testare l'ipotesi (anche per dimostrare che è sbagliata*). 

Per comprendere come, faccio una breve digressione fisica che aiuterà i non addetti ai lavori a capire il resto del post.

(Coloro che conoscessero già cosa siano le analisi isotopiche, possono saltare la parte arancione)

Anche se a prima vista può sembrare il contrario, non tutti gli atomi di una stessa sostanza sono identici tra loro. Ad esempio, non tutti gli atomi di ossigeno sono uguali tra loro nella massa atomica. Le specie atomiche sono definite dal numero di protoni nel nucleo. Ad esempio, tutti gli atomi con 8 protoni nel nucleo sono atomi di Ossigeno (simbolo O). Tuttavia, nel nucleo atomico esistono anche i neutroni, i quali non hanno sempre lo stesso numero nel nucleo della stessa sostanza. Ad esempio, esistono atomi di ossigeno con 8 neutroni, altri con 9 e altri con 10 neutroni. Come risultato, abbiamo 3 tipi di ossigeno, detti "isotopi dell'ossigeno". I vari nomi degli isotopi indicano il numero totale di particelle nel nucleo atomico. Ad esempio, l'ossigeno con 8 protoni e 8 neutroni è detto O16. Ora, come intuirete, i diversi isotopi dell'ossigeno non hanno la stessa massa. L'O16 è leggermente più leggero dell'O18, perchè ha 2 neutroni in meno rispetto all'altro. Questa apparentemente minima differenza di massa ha interessanti conseguenze. Sebbene le proprietà chimiche dei diversi isotopi non cambiano tra loro, essi sono comunque differenti per alcune proprietà fisiche. Ad esempio, l'O18, essendo più pesante dell'O16, quando si lega all'idrogeno per creare l'acqua produce una molecola d'acqua leggermente più pesante di quella avente al suo interno O16. Di conseguenze, l'acqua con O16 ha una maggiore facilità ad evaporare rispetto all'acqua O18. Questo fenomeno fa sì che l'acqua di mare sia più ricca di O18 rispetto all'acqua dolce: ciò perché dal mare evapora più facilmente l'O16, e quindi l'acqua che precipita come pioggia sui continenti è più scarsa in O18 rispetto a quella in mare. Come avrete intuito, è quindi possibile utilizzare le differenti quantità di isotopi dell'ossigeno per determinare i differenti ambienti in cui un essere vivente è vissuto. Ad esempio, le ossa ed i denti sono composte da fosfati e presentano al loro interno atomi di ossigeno. Questo ossigeno proviene dall'alimentazione della creatura, ed è quindi legato a sua volta all'ambiente in cui l'animale viveva. Un animale terrestre, ad esempio, tende a traspirare (disperdere vapore acqueo corporeo) molto più di un animale semiacquatico, e di conseguenza, si comporta come l'acqua di mare rispetto all'acqua dolce, ovvero, la sua acqua corporea sarà più ricca di O18. Se, quindi, accettiamo questo modello, dovremmo misurare una concentrazione di O18 più alta in un animale terricolo che in uno acquatico, indipendentemente da altri fattori. Effettivamente, studi in proposito sono stati effettuati su animali attuali: ad esempio, i valori di O18 negli ippopotami sono relativamente bassi, simili a quelli dei coccodrilli con cui dividono l'habitat, rispetto ai valore degli altri mammiferi erbivori africani.

Possibile usare queste misurazioni per determinare eventuali stili di vita acquatici nei fossili?

Amiot et al. (2010) hanno misurato i valori di O18 nei denti fossili di spinosauridi da tutto il mondo. Essi hanno poi effettuato le stesse misurazioni sulle tartarughe, i coccodrilli e gli altri theropodi dalle stesse formazioni degli spinosauri, per valutare se e quanto gli spinosauri si discostassero dagli altri theropodi e se eventualmente fossero ecologicamente più simili ai coccodrilli acquatici. Il risultato, illustrato qui sotto, è ambivalente, e merita un commento.

Il risultato indica che, effettivamente, in molti casi, i valori di O18 spinosauridae sono più vicini a quelli dei rettili semiacquatici rispetto agli altri theropodi. Tuttavia, ed è inatteso questo risultato, nei campioni dal Marocco, quindi di Spinosaurus, i valori di theropodi e coccodrilli tendono ad avvicinarsi, e in alcuni casi, quelli di Spinosaurus risultano praticamente identici a quelli dei theropodi. Faccio notare che il gruppo "theropodi" nell'analisi è arbitrario, dato che comprende tutti i "theropodi non-spinosauridi." Tale mix di taxa potrebbe comprendere un range di adattamenti molto vario, e potrebbe alterare il reale risultato. Ad ogni modo, l'analisi indica che per molti casi gli spinosauridi appaiono più acquatici degli altri theropodi. Ciò non stupisce, considerando i loro adattamenti piscivori. Tuttavia, come notano Amiot et al. (2010) l'analisi non è volta a dimostare che gli spinosauridi fossero piscivori, bensì, indica che questi theropodi passavano più tempo degli altri taxa in acqua. 

Ciò, apparentemente, contrasta con l'assenza di adattamenti acquatici nel loro scheletro postcraniale (e, sorrido io, dimostra che anche un theropode apparentemente poco "acquatico" come Majungasaurus potrebbe avere abitudini anche solo parzialmente anfibie), e meriterebbe uno studio approfondito. 

Come interpretare il fatto che i valori di O18 in Spinosaurus tendano a sovrapporsi con quelli degli altri theropodi? In questo caso, è utile guardare l'intero sistema e non solo il dato singolo. Nelle formazioni con Spinosaurus è evidente una minore distanza nei valori di O18 tra tutti i rettili misurati. Ciò, a mio avviso, implica che in quegli ambienti non ci fosse una marcata diversità di ambienti, e che tutti i taxa, sia i "tipici terrestri" che i "tipici acquatici", vivessero in condizioni pressapoco analoghe, forse intermedie tra quelle terrestri e acquatiche.

Ad ogni modo, l'analisi rimarca quanto emerso dall'anatomia, ovvero che gli spinosauri avessero abitudini differenti da quelle degli altri theropodi, e che avessero una maggiore propensione a vivere in ambienti acquatici. 

Se qualcuno vuole fare questo tipo di analisi con Majungasaurus mi faccia sapere (anche per dimostrare che avevo torto,* non è un problema, anzi, l'importante è sempre e solo la ricerca della verità)...

Ringrazio Romain Amiot per avermi inviato una copia del suo studio.

Bibliografia:

Amiot, R., Buffetaut, E., Lécuyer, C., Wang, X., Boudad, L., Ding, Z., Fourel, F., Hutt, S.,Martineau, F., Medeiros, A., Mo, J., Simon, L., Suteethorn. 2010. Oxygen isotope evidence for semi-aquatic habits among spinosaurid theropods. Geology, 38, 139-142.

*Faccio notare che ciò dimostra in ogni caso che l'ipotesi anfibia per Majungasaurus, anche se risultasse falsa, è comunque falsificabile, e quindi a tutti gli effetti scientifica, a differenza di molte facili fantasie paleontologiche difficilmente testabili che si leggono in giro...