Motivazione teorica per la presenza di piumaggio in _Tyrannosaurus_ adulto

Tyrannosaurus ed un elefante africano. Notate la forma affusolata del primo rispetto al secondo, che corrisponde ad una superficie corporea maggiore.

(Forse, un giorno, questa ricostruzione sarà totalmente obsoleta...)

Con la scoperta di Dilong abbiamo avuto la prima prova fossile che smentiva l'esistenza di pelle squamata in Tyrannosaurus. Tuttavia, nonostante queste evidenze, è stato proposto che Tyrannosaurus adulto fosse comunque privo di piumaggio. In assenza di prove dirette (ovvero, tracce di pelle inequivocabilmente associata a un adulto di Tyrannosaurus) è stato proposto un argomento teorico basato sul confronto con i grandi mammiferi tropicali attuali. 

L'argomento è il seguente: i grandi mammiferi con massa paragonabile a Tyrannosaurus (ippopotamo e elefante) sono privi di un denso manto pilifero. Ciò, probabilmente, per migliorare la dispersione dell'eccesso di calore in questi grandi animali endotermi in un clima caldo.

Questo ragionamento può essere applicato a Tyrannosaurus?

Partiamo dal presupposto che il piumaggio è un ottimo isolante termico, che trattiene il calore prodotto dal corpo, impendendone la dispersione all'esterno.
La prima cosa da calcolare è il tasso di dispersione di calore in Tyrannosaurus. Questo tasso "T" è direttamente proporzionale alla quantità di calore prodotto dal metabolismo e alla superficie corporea dell'animale (maggiore superficie = maggiore dispersione: ecco perché l'elefante africano ha padiglioni auricolari così espansi: perché ha un corpo relativamente compatto e deve aumentare la sua superficie disperdente per non morire surriscaldato).

Un elefante di 2 tonnellate ha una superficie corporea di circa 110.000 cm quadrati (fonte). Il suo rapporto superficie/massa è di 55 cm quadrati per kg.

Qui con me ho un modellino ben proporzionato di Tyrannosaurus in scala 1:30. Esso è ricopribile completamente con 630 cm quadrati di carta. Quindi, da ciò si deduce che la superficie esterna reale di un Tyrannosaurus di 6 tonnellate è di circa 560.000 cm quadrati.  Il suo rapporto superficie/massa è di circa 93 cm quadrati per kg. Ovvero, la sua superficie disperdente è in proporzione ben 1.7 volte maggiore di quello di un elefante di 2 tonnellate.

Quanto vale la quantità di calore corporeo che produceva Tyrannosaurus? Ovviamente, questo valore varia con l'attività corporea, quindi calcoliamo la quantità "base", a riposo. In base alle misurazioni sulle variazioni isotopiche dell'ossigeno presente nei fossili discussi in un precedente post, risulta che il tasso metabolico di  base in Tyrannosaurus era equivalente a quello di un mammifero di una tonnellata. Dato che Tyrannosaurus adulto pesava circa 6 tonnellate, risulta che esso produceva una quantità di calore (e necessitava di una quantità di carne) pari a quella necessaria ad un ipotetico mammifero carnivoro di 1 tonnellate (vi ricordate? era la strategie "C" del post sulle auto e i carri armati. Se il vostro punto di vista "mammalocentrico" vi può far pensare che questo sia un difetto "rettiliano" di Tyrannosaurus, potete rovesciare l'ottica e dire che con la stessa quantità di carne può prosperare un dinosauro 6 volte più massiccio di un mammifero con le stesse esigenze energetiche. Ovvero, il metodo "mammifero" è così dispendioso che non può superare una certa dimensione corporea, perdendo tutti i vantaggi che il gigantismo comporta in termini di competizione).

Questo cosa significa? 

Un Tyrannosaurus di 6 tonnellate genera lo stesso calore di un mammifero di 1 tonnellata. Nessun mammifero tropicale di 1 tonnellata (a parte le specie acquatiche) ha perduto la pelliccia: ciò dimostra che un animale tropicale che genera calore come un mammifero di 1 tonnellata  ed è ricoperto da pelo o piume non  ha necessità di perdere il suo tegumento.

Inoltre, anche se è 3 volte più massiccio di un elefante di 2 tonnellate, un Tyrannosaurus di 6 tonnellate ha una superficie di dispersione del calore 5 volte più ampia: quindi tenderà a disperdere il calore in eccesso con un efficienza doppia rispetto all'elefante.

Riassumendo: Tyrannosaurus produce molto meno calore di un elefante ma allo stesso tempo lo disperde con maggiore facilità: vi pare sensato, in quelle condizioni, che esso perda il suo utile piumaggio termoisolante? 

Pertanto, Tyrannosaurus ha tutto l'interesse a conservare il piumaggio dei suoi antenati, dato che produce meno calore e ha una superficie molto maggiore rispetto ad un mammifero di dimensioni analoghe.

Ovviamente, questa è un'elaborazione teorica... vedremo se un giorno scopriremo tracce di piumaggio o di pelle nuda associata ad adulti di Tyrannosaurus.