Come nuotava Spinosaurus?

Postura semi-eretta bipede per Spinosaurus, modificato da Ibrahim et al. (2014). Non mi pare sia così assurdo...

In un recente post, ho discusso l'ipotesi quadrupede proposta da Ibrahim et al. (2014) su Spinosaurus, ed ho concluso che il femore e tibia di Spinosaurus, come pubblicato da Ibrahim et al. (2014, e informazioni supplementari) non mostrano particolari adattamenti per un nuoto a propulsione generata dalla gamba (foot-propelled): ad esempio, non sono presenti processi laterali distali del femore o una cresta cnemiale ipetrofica. Inoltre, il femore di Spinosaurus mostra adattamenti per sostenere una postura del corpo semi-eretta, interpretazione che rimuoverebbe l'esigenza di una postura quadrupede. Pertanto, penso che i caratteri anatomici citati da Ibrahim et al. (2014) come adattamenti natatori siano piuttosto caratteri che permettono una postura semi-eretta sulla terraferma e che, comunque, sono exaptation in grado di vincere la resistenza dell'acqua quando si cammina (più o meno) immersi.

L'ipotesi di Ibrahim et al. (2014) è interessante per il modo con cui affronta l'evoluzione del nuoto in Spinosaurus. Gli autori citano come modelli morfofunzionali del nuoto di Spinosaurus i cetacei basali ed i coccodrilli. I primi sono mammiferi, i secondi sono pseudosuchi. I primi non hanno caudofemorali (i muscoli citati da Ibrahim et al. come principali propulsori in Spinosaurus), i secondi non hanno postura parasagittale. Insomma, in ambo i casi, modelli non proprio attinenti per spiegare come un theropode possa muoversi in acqua. Peccato che non siano citati mai i theropodi acquatici noti, come i pinguini, gli anseriformi o gli estinti hesperorniti. Gli autori, inoltre, si focalizzano su due tipi di propulsione in acqua: quella basata sulla coda e quella basata sugli arti posteriori, ma omettono di citare un'altra forma di propulsione acquatica: quella basata sugli arti anteriori.

Ciò è bizzarro. I theropodi sono i campioni della locomozione basata sull'arto anteriore, basti pensare agli uccelli che volano, ed in alcuni casi persino nuotano, usando gli arti anteriori.

Il nuoto basato sulla propulsione dell'arto anteriore si è evoluto nei cheloni e in alcuni cladi di uccelli. Il caso più famoso è dato dai pinguini.

La mia ipotesi sulla postura semi-eretta in effetti propone una biologia più simile ad un pinguino che ad un coccodrillo. Possibile che Spinosaurus nuotasse usando spinte simmetriche degli arti anteriori, che “sbracciasse” come nel nuoto di un pinguino? Purtroppo, i resti di arto anteriore in Spinosaurus si limitano ad una singola falange (per ora, preferisco non includere il materiale riferito, tra cui un omero dal Kem Kem, senza una chiara indicazione - basata su sinapomorfie - che quelle ossa siano di spinosauride). Quindi, per discutere l'ipotesi di un nuoto “a braccia” dovrò fare congetture assumendo che Spinosaurus abbia arti anteriori simili a Baryonyx e Suchomimus.

La domanda diventa: “gli arti anteriori degli spinosauridi noti possono permettere un nuoto simile a quello dei pinguini?”.

Per prima cosa, occorre stimare le dimensioni del braccio di Spinosaurus.

L'unico elemento dell'arto anteriore è una falange della mano. Gli autori la interpretano come la prima del secondo dito, sebbene io sia più dell'idea che quella falange sia la prima del primo dito. Ciò non cambia molto per il discorso che voglio sviluppare. In ogni caso, questa falange è molto grande rispetto all'arto posteriore, a sostegno dell'ipotesi che Spinosaurus abbia effettivamente un arto posteriore ridotto dimensionalmente.

Assumendo che questa falange sia la prima del primo dito della mano, essa è lunga circa il 28% del femore. In Afrovenator e Allosaurus, la stessa falange è in proporzione la metà (14% del femore). Se assumiamo che il resto del braccio fosse proporzionato a questa falange, concludiamo che il braccio di Spinosaurus era, rispetto alla sua gamba, grande il doppio rispetto alle braccia di altri theropodi di dimensioni comparabili. Pertanto, se Ibrahim et al. (2014) sostengono che Spinosaurus nuotasse anche tramite spinte della gamba, perché non ammettere che nuotasse anche (o sopratutto) grazie a spinte di un braccio così ben sviluppato?

Proviamo a immaginare il moto natatorio in Spinosaurus come analogo a quello di un pinguino, ovviamente con spinte meno rapide ma più lente e potenti. Usando il braccio di Baryonyx come riferimento, possiamo valutare se questo braccio ha le caratteristiche idonee per funzionare come pagaia. Infatti, non tutte le braccia sono adatte allo stesso modo per funzionare come organi natatori.

Negli uccelli che nuotano usando spinte dell'arto anteriore si osservano delle modifiche nelle ossa rispetto ai non-nuotatori: l'omero è robusto trasversalmente e relativamente piatto anteroposteriormente. Le inserzioni pettorali e bicipitali sono molto sviluppate, per generare una spinta in un mezzo più denso dell'aria. L'ulna è piatta, con il margine posteriore stretto ed affilato.

Tutti questi caratteri sono presenti nell'omero e ulna di Baryonyx (Charig e Milner 1997). Pertanto, assumendo che anche Spinosaurus avesse questi caratteri anatomici, e considerando la relativa dimensione di questo braccio rispetto alla gamba, non vedo motivi per cui Spinosaurus non possa aver usato le braccia per nuotare. Ad essere completi, per funzionare, questa ipotesi richiede alcune modifiche a livello della spalla per permettere un moto simile al battito dell'ala. Tuttavia, queste modifiche a livello del glenoide pettorale sono meno radicali di quelle richieste nell'ipotesi quadrupede, e sono già avvenute nell'evoluzione dei theropodi (in Avialae), quindi, anche in questo caso mi pare una soluzione più parsimoniosa rispetto allo scenario coccodrillo-proto-cetaceo.

Bibliografia:

Charig and Milner (1997). Baryonyx walkeri, a fish-eating dinosaur from the Wealden of Surrey. Bulletin of the National History Museum of London 53:11-70.

Ibrahim et al. (2014). Semiaquatic adaptations in a giant predatory dinosaur. Science 345:1613-1615.