Táto zdanlivo jednoduchá funkcia chodidla umožnila sauropódom stať sa obrami

(ALLVISIONN/iStock/Getty Images)

Prvýkrát sme ukázali, že mäkká pätová podložka bola rozhodujúca pre to, ako sauropod dinosaurov podporili ich obrovskú váhu, podľa novej digitálnej rekonštrukcie ich chodidiel.

Zdá sa, že sauropódy, ktoré vážili až 50 ton a dominovali svetovým ekosystémom približne 100 miliónov rokov, si na začiatku svojho vývoja vyvinuli mäkké pätové vankúšiky a bol to pravdepodobne kľúčový krok, ktorý umožnil sauropódom stať sa najväčšími živočíchmi, aké kedy chodili. zem.

Naša práca sa tento týždeň objaví v časopise Vedecké pokroky .



'Hromové jašterice'

Jednou z najpozoruhodnejších vecí na sauropódoch je obrovská veľkosť niektorých druhov: nohy sauropodných dinosaurov by pri chôdzi otriasli zemou.

Vskutku, meno jedného z prvých opísaných sauropodov získalo populárnu príťažlivosť, Brontosaurus , znamená 'hromová jašterica' .

Sauropódy mali dlhé krky a chvosty a chodili po štyroch dlhých stĺpovitých nohách, no nezačínali nijako giganticky.

Asi pred 230 miliónmi rokov boli predkovia týchto dinosaurov malé, dvojnohé zvieratá, ktoré by sa veľmi podobali na ich saurischských bratrancov, teropódy ; s najväčšou pravdepodobnosťou by nevážil viac ako pštros.

Ale počnúc asi pred 210 miliónmi rokov sa predkovia sauropodov zväčšili, pričom odhadovaná telesná hmotnosť sa blížila k 1 tone.

Najväčšie sauropódy ako napr Argentinosaurus , patagotitan, a Australotitan pravdepodobne dosiahol veľkosti pre dospelých nad 50 ton viac ako desaťnásobok veľkosti najväčšieho dnes žijúceho suchozemského zvieraťa, slona afrického.

Je samozrejmé, že zvieratá tejto veľkosti mali obrovské nohy. Niektoré stopy sauropodov nájdené v regióne Kimberley v západnej Austrálii sú dlhé viac ako 1,7 metra – dosť veľké na to, aby sa v nich väčšina ľudí mohla okúpať!

Ako však nohy sauropodov skutočne vyzerali a ako podporovali titánsku dospelú telesnú hmotnosť svojich majiteľov?

Na stope sauropodov

Strávil veľa rokov sledovanie sauropodov v Kimberley , Ja [Steve Salisbury] som dlho premýšľal, ako mohli vyzerať ich nohy v živote.

Zdá sa, že predné nohy boli ako nohy slonov, s kosťami usporiadanými do takmer vertikálneho polkruhového stĺpca, s výrazne zmenšenými prstovými kosťami okrem palca. „Odtlačky rúk“ väčšiny sauropodov sú zvyčajne zaoblené alebo „fazuľovitého tvaru“.

Napriek ich bežne zobrazovanému stĺpovitému vzhľadu sa však nohy sauropodov veľmi líšili od nôh slonov. Sauropódy mali dlhé, ohybné prsty, o čom svedčí napr pohyblivosť medzi kosťami .

Skamenelé stopy ukazujú, že mohli roztiahnuť prsty na nohách a upraviť rozkročenie chodidla, keď kráčali po rôznych povrchoch – to dnes u slonov nenájdeme.

Dlho sa predpokladalo, že ako iné dinosaury, aj sauropódy kráčali po prstoch s členkovým kĺbom vyvýšeným nad zemou. Mnohé stopy sauropodov však majú dojem veľkej „päty“.

Toto viedlo veľa paleontológov špekulovať že sauropódy mali akési ‚podpätky‘. Ale odhliadnuc od stôp, definitívny dôkaz pätovej podložky u sauropódov zostal len tým – akademickými špekuláciami.

Naša práca má za cieľ to zmeniť.

Chôdza v nohách obrov

Andréas Jannel, vyzbrojený vedomosťami o tom, ako vyzerala kostra chodidiel rôznych sauropódov, spolu s informáciami o ich stopách, sa v rámci doktorátu na Queenslandskej univerzite pokúsil zistiť, ako mohli fungovať ich chodidlá.

Spojili sme sa aj s Oľga Panagiotopoulou , odborník na mechaniku chodidiel moderných zvierat a najmä slonov.

Andréas vytvoril 3D digitálne modely pre kostru chodidla rôznych sauropódov a prekurzorov sauropódov. On a Olga potom testovali silu týchto modelov pomocou techniky známej ako analýza konečných prvkov.

Porovnávali, ako rôzne polohy ovplyvnili mechanické správanie chodidla s a bez pridania podložky z mäkkého tkaniva.

Ilustrácia síl pôsobiacich na kosti chodidiel sauropodov s podložkou z mäkkého tkaniva a bez nej. (Andreas Jannel)

Bez ohľadu na držanie nohy – prsty na zemi, prsty čiastočne na zemi alebo len špičky prstov na zemi – žiadny z modelov nevydrží takú veľkosť mechanických síl, s ktorými by sa sauropody v živote stretli, pokiaľ tiež mali pod „pätou“ podložku z mäkkého tkaniva.

Naše zistenia naznačujú, že podložka z mäkkého tkaniva by tlmila celú kostru chodidla, čo by jej umožnilo absorbovať mechanické sily počas znášania hmotnosti.

Zjednodušene povedané, bez podložky pod pätou by sa kosti v chodidlách sauropodov pod ich nesmiernou váhou pokrčili.

Príchod obrov

Prekurzory sauropodov ako napr Plateosaurus Tradične boli zrekonštruované tak, že chodili s mierne zdvihnutými prstami nad zemou a bez päty.

Naše modely teraz ukazujú, že ich kostra chodidiel by nemohla uniesť ich telesnú hmotnosť bez nejakej formy dodatočnej výplne.

Niektoré fosílne stopy, o ktorých sa predpokladá, že patria zvieratám ako napr Plateosaurus ukazujú známky toho, že vankúšiky sa začínajú spájať za prstami.

Táto „začiatočná“ pätová vložka – ktorá sa práve začína vyvíjať – by bola v súlade s našimi modelmi.

Prítomnosť začínajúcej pätovej podložky v prekurzoroch sauropodov položila základy pre vývoj podstatnejšej štruktúry.

Pred 170 miliónmi rokov prvé „skutočné“ sauropódy presahovali 10 metrických ton a stopy, ktoré sa im pripisujú, vykazujú dobre vyvinutú pätu.

Scéna bola pripravená a v priebehu 10 až 15 miliónov rokov kráčali po zemi titáni s hmotnosťou viac ako 30 ton a začala sa diverzifikácia obrovských sauropódov. Budú dominovať svetovým ekosystémom na ďalších 100 miliónov rokov.

Steven W. Salisbury , PhD; docent, škola biologických vied, Univerzita v Queenslande ; Andreas Jannel , postdoktorandský výskumník, Prírodovedné múzeum, Berlín , a Oľga Panagiotopoulou , odborný asistent PhD, Monash University .

Tento článok je znovu publikovaný z Konverzácia pod licenciou Creative Commons. Čítať pôvodný článok .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.