https://frosthead.com

Πώς να οικοδομήσουμε ένα γιγαντιαίο δεινόσαυρο

Ήταν τα πιο γιγαντιαία ζώα που έπαιζαν ποτέ τη γη. Sauropod dinosaurs- "λεπτό στο ένα άκρο? πολύ, πολύ παχύτερο στη μέση. και στη συνέχεια λεπτό πάλι στο άκρο ", όπως τους περιέγραψε ο κωμικός John Cleese-ήταν τιτάνες που άνθισαν για περισσότερα από 130 εκατομμύρια χρόνια. Τα μεγαλύτερα γνωστά είδη, όπως το Argentinosaurus και το Futalognkosaurus από την προϊστορική Νότια Αμερική, τεντώθηκαν περισσότερο από 100 πόδια και ζύγιζαν πάνω από 70 τόνους. Τα οστά που βρέθηκαν στη δεκαετία του 1870 (και δεδομένου ότι έχουν χαθεί κάπως) υπονοούν ότι ένα αινιγματικό είδος που ονομάστηκε Amphicoelias μπορεί να ήταν ακόμα μεγαλύτερο.

Κανένα χερσαίο θηλαστικό δεν έχει έρθει ποτέ κοντά στο μέγεθος αυτών των γιγαντιαίων δεινοσαύρων. Ο προϊστορικός παράωρος ρινόκερος Paraceratherium - το μεγαλύτερο χερσαίο θηλαστικό ποτέ - είχε μήκος μόλις 40 πόδια και ζύγιζε 17 τόνους και οι σημερινοί αφρικανοί θάμνοι, σε 5 τόνους, θα φαινόταν κομψό δίπλα στους μεγαλύτερους δεινοσαύρους σαυροπόδων. (Μπλε φάλαινες, στα 100 πόδια και 200 ​​τόνους, είναι λίγο πιο μαζικές από τα σαυροπόδα, αλλά είναι ευκολότερο, φυσιολογικά, να είναι μεγάλο σε ένα υδάτινο περιβάλλον.)

Τι συνέβη με αυτούς τους δεινόσαυρους που τους επέτρεψαν να γίνουν τα μεγαλύτερα χερσαία ζώα όλων των εποχών; Οι παλαιοντολόγοι έχουν προβληματίσει για το θέμα εδώ και πάνω από έναν αιώνα. Ακόμη και γιγάντες σχετικά μέτριου μεγέθους όπως οι Apatosaurus και Diplodocus, οι πρώτοι φυσιοδίφες πίστευαν, ήταν τόσο τεράστιες ώστε έπρεπε να έχουν περιοριστεί σε ποτάμια και λίμνες αρκετά βαθιά για να στηρίξουν το μέγεθος των δεινοσαύρων. Στο έδαφος, το επιχείρημα πήγε, αυτοί οι δεινόσαυροι θα κατέρρεαν με το δικό τους βάρος. Μέχρι τη δεκαετία του 1970, οι σκελετικές αποδείξεις και τα διατηρημένα ίχνη των διαδρόμων επιβεβαίωσαν ότι οι sauropods ήταν κάτοικοι της γης. Αλλά μόνο πρόσφατα οι παλαιοντολόγοι κατάφεραν να ξεκλειδώσουν τα μυστικά του πώς αυτά τα φαινομενικά απίθανα ζώα αναπτύχθηκαν κατά τη διάρκεια της ζωής τους και πώς εξελίχθηκαν κατά πρώτο λόγο.

Η κατανόηση της φυσικής ιστορίας των σαυροπόδων έχει καθοριστική σημασία για να διαπιστωθεί πώς έχουν γίνει τόσο μεγάλοι. Αν και μερικά από τα πρώτα μέλη της γραμμής σαυροπόδων -όπως η 230χρονη Panfagia από την Αργεντινή- ήταν λιγότερο από πέντε πόδια, ακόμη και είχαν ένα μοναδικό συνδυασμό χαρακτηριστικών που τελικά επέτρεψαν στην ομάδα να επιτύχει τεράστια μεγέθη.

Ο τρόπος αναπαραγωγής των sauropods μπορεί να ήταν το κλειδί της ικανότητάς τους να μεγαλώνουν σε τέτοια τεράστια μεγέθη. Τα σαυρόποδα της μητέρας τοποθετούσαν περίπου 10 αυγά κάθε φορά σε μικρές φωλιές. έχουν βρεθεί πολλά απολιθωμένα συμπλέγματα αυγών, όπως και χιλιάδες αυγά από περιοχές σε όλο τον κόσμο. (Κάποιοι ακόμα διατηρούσαν έμβρυα μέσα, επιτρέποντας στους παλαιοντολόγους να προσδιορίσουν οριστικά τα αυγά σαυροπόδων από το σχήμα τους.) Αυτό σημαίνει ότι αυτοί οι δεινόσαυροι μεγάλωσαν έξω από τα σώματα της μητέρας τους. Σύμφωνα με την Christine Janis του Πανεπιστημίου Brown και τον Matthew Carrano του Εθνικού Μουσείου Φυσικής Ιστορίας του Smithsonian, η τοποθέτηση αυγών άνοιξε εξελικτικές δυνατότητες για αυτούς τους δεινόσαυρους.

Για τα μεγάλα θηλαστικά, η μεταφορά ενός εμβρύου αποτελεί σημαντική επένδυση. Οι αναπτυσσόμενοι ελέφαντες των αφρικανικών θάμνων κυριαρχούν μέσα στις μητέρες τους για ένα συγκλονιστικό 22μηνο, για παράδειγμα, και τα μεγαλύτερα είδη θηλαστικών παίρνουν, όσο πιο καιρό οι απόγονοί τους πρέπει να αναπτυχθούν πριν από τη γέννηση. Πολλά μπορούν να πάνε στραβά κατά τη διάρκεια μιας μακράς κύησης, συμπεριλαμβανομένης της αποβολής, και τρέφοντας ένα τέτοιο μεγάλο έμβρυο για τόσο πολύ καιρό, είναι μια τεράστια απώλεια ενέργειας σε μια μέλλουσα μητέρα (να μην πούμε τίποτα για τη νοσηλεία του μωρού και την παροχή φροντίδας μετά τη γέννηση). Καθώς τα θηλαστικά μεγαλώνουν, αυξάνονται οι κίνδυνοι και το κόστος της μετακίνησης των απογόνων και έτσι μπορεί να υπάρχει κάποιο όριο μεγέθους που τα χερσαία θηλαστικά δεν μπορούν να περάσουν.

Τα θηλυκά σαυροπόδια, από την άλλη πλευρά, δεν έπρεπε να μεταφέρουν τα αναπτυσσόμενα μωρά τους για σχεδόν δύο χρόνια και θα μπορούσαν να βάζουν πολλά αυγά σε σχετικά σύντομα χρονικά διαστήματα. Ορισμένα είδη μπορεί να έχουν φροντίσει για τη γονική μέριμνα μετά την εκκόλαψη: οι σπάνιες διαδρομές δείχνουν ότι ορισμένες αγέλες πιθανόν περιλάμβαναν σαυρόποδα διαφόρων ηλικιών. Αλλά οι οπαδοί της κινούμενης ταινίας The Land Before Time μπορεί να απογοητευθούν για να ξέρουν ότι οι άλλοι πιθανώς δεν νοιάζονται για τους νέους τους. Οι παλαιοντολόγοι έχουν βρει επίσης οστά κρεβατιών που περιέχουν μόνο μικρά σαυρόποδα ειδών όπως Alamosaurus, υποδεικνύοντας ότι αυτοί οι δεινόσαυροι ήταν μόνοι τους μετά την έξοδο από τη φωλιά.

Ανεξάρτητα από το αν οι νεαροί σαυροπόδες είχαν κρεμαστεί σε μεγάλες αγέλες ή σε μικρότερες ομάδες δεινοσαύρων την ηλικία τους, οι νεαροί δεινόσαυροι ήταν μάλλον επιλεκτικοί τρώγοντες. Θα έπρεπε να είναι αν θα αυξηθούν σε μέγεθος ενηλίκων. Το Diplodocus είναι ένας από τους πιο διάσημους δεινοσαύρους σαυροπόδων και οι ενήλικες αυτού του φυτού Jurassic είχαν ευρείες τετράγωνες κοιλότητες που υποδεικνύουν μια αδιάκριτη διατροφή. Εκτός από τα πλούσια σε ενέργεια δέντρα και τα κωνοφόρα που ονομάζονται παζλ μαϊμού, θα μπορούσαν να επιβιώσουν και σε κακά τρόφιμα χαμηλότερης ποιότητας όπως τα cycads και τα σκληρά μέρη των κωνοφόρων. Το κρανίο ενός νεαρού, που περιγράφεται από τον John Whitlock, τον Jeffrey Wilson και τον Matthew Lamanna πέρυσι, υπονοεί ότι οι νέοι Diplodocus είχαν διαφορετικά γούστα.

Οι παλαιοντολόγοι έχουν αναγνωρίσει ότι οι διαφορές στην επιλογή μενού ανάμεσα στη βόσκηση και την περιήγηση των φυτοφάγων μπορούν γενικά να παρατηρηθούν σε σχήμα κρανίου. Ενώ οι βοσκοτόπιοι έχουν ευρείες λαβίδες για να φτιάξουν μια μεγάλη ποικιλία τροφίμων, τα επιλεκτικά προγράμματα περιήγησης έχουν στενότερα και στρογγυλεμένα ρύγχος που τους επιτρέπουν να επιλέγουν συγκεκριμένα φυτά ή τμήματα φυτών. (Ορισμένες φανταχτερές ανακατασκευές έδωσαν στους Diplodocus και άλλους κορμούς που μοιάζουν με ελέφαντες, με τις οποίες θα έπαιρνε φαγητό, αλλά αυτή η ιδέα έχει απολυμανθεί.) Καθώς το κρανίο του νεανικού Diplodocus είχε πιο στρογγυλεμένο σχήμα, οι Whitlock και οι συνάδελφοί του πρότειναν να επιλέξει την πιο ζουμερή περιήγηση - το νεανικό Diplodocus μπορεί να έχει επικεντρωθεί σε τρόφιμα όπως τα αλογοουρά, τις φτέρες και τα αιθέρια έλαια υψηλής ενέργειας, αντί να απορροφούν ό, τι ήταν διαθέσιμο, όπως έκαναν οι ενήλικες.

Από ενεργειακή σκοπιά, ήταν λογικό οι νέοι σαυροπόδες να είναι επιλεκτικοί. Οι μικροί δεινόσαυροι χρειάζονταν το πιο κτύπημα για το δολάριο τους από την άποψη του φαγητού. ήταν ειδικευμένοι να επιλέγουν μονάδες υψηλής ενέργειας για να τροφοδοτήσουν την ταχεία ανάπτυξή τους. Οι ενήλικες, οι οποίοι ήταν ήδη μεγάλοι και απλώς έπρεπε να διατηρούν -και όχι να μεγαλώνουν- μεγάλα σώματα, θα μπορούσαν να αντέξουν οικονομικά να βγάλουν μεγάλες ποσότητες καυσίμων χαμηλότερης ποιότητας. Ενώ καταναλώνουν περισσότερα τρόφιμα σε απόλυτους όρους, τα ενήλικα sauropods θα μπορούσαν να καταναλώνουν τρόφιμα χαμηλότερης ποιότητας, ενώ τα μικρότερα sauropods απαιτούσαν υψηλής ποιότητας τρόφιμα. (Αυτό είναι ένα συνηθισμένο μοτίβο που παρατηρείται ακόμα και σήμερα στα ζώα: ένα μικροσκοπικό κορίτσι πρέπει να τρώει θρεπτικά έντομα σχεδόν συνεχώς, αλλά οι Αφρικανοί ελέφαντες μπορούν να υπομείνουν σε μια διατροφή χαμηλής ποιότητας χόρτου και άλλων φυτικών τροφών.) Η διατροφική διαφορά μπορεί να επέτρεπε στους νέους ώριμος Diplodocus για να ζήσει στην ίδια περιοχή μέσω ενός φαινομένου που οι οικολόγοι ονομάζουν "εξισορρόπηση θέσεων". Η εξειδίκευση των νεαρών και η γενικότερη διατροφή των ενηλίκων τους έδιωξαν από τον συνεχή ανταγωνισμό για φαγητό, πράγμα που σημαίνει ότι οι νέοι και οι ηλικιωμένοι Diplodocus τρέφονταν σχεδόν ως αν ήταν δύο διαφορετικά είδη.

Οι πρώτοι φυσιοδίφες πίστευαν ότι οι σαυροπόδες ήταν τόσο τεράστιες ώστε έπρεπε να έχουν περιοριστεί σε ποτάμια και λίμνες αρκετά βαθιά για να στηρίξουν το μεγαλύτερο μέρος τους. Μόνο στη δεκαετία του 1970, όταν τα σκελετικά στοιχεία και τα διατηρημένα αποτυπώματα επιβεβαίωσαν ότι οι sauropods ήταν κάτοικοι της γης. (© Julius T. Csotonyi, csotonyi.com) Argentinosaurus και Futalognkosaurus, που απεικονίζονται από την προϊστορική Νότια Αμερική, τεντώθηκαν περισσότερο από 100 πόδια και ζύγιζαν πάνω από 70 τόνους. (© Julius T. Csotonyi, csotonyi.com)

Για να καταναλώσουν όλα αυτά τα τρόφιμα, όμως, τα σαυροπόδα έπρεπε να τα φτάσουν. Οι μακρινοί λαιμοί ήταν μια κρίσιμη, πρώιμη προσαρμογή που επέτρεψε στα sauropods να αποκτήσουν μεγάλα σωματικά μεγέθη, σύμφωνα με πρόσφατη ανασκόπηση του Martin Sander και 15 άλλων επιστημόνων. Σκεφτείτε ένα Apatosaurus που στέκεται στην άκρη ενός προϊστορικού δάσους. Ο μακρύς λαιμός του δεινοσαύρου θα του επέτρεπε να φτάσει σε μια ευρεία περιοχή βλάστησης - υψηλή και χαμηλή, αριστερά και δεξιά - χωρίς να κινεί το σώμα του καθόλου. Από νωρίς στην εξέλιξη του sauropod, οι μακρύι λαιμοί έκαναν τους δεινοσαύρους αποτελεσματικούς τροφοδότες που μπορούσαν να φτάσουν σε πόρους που ήταν απρόσιτοι σε άλλα φυτοφάγα ζώα και ακόμη και με μικροσκοπικά κεφάλια, τα μεγάλα sauropods θα μπορούσαν εύκολα να αναρροφήσουν τεράστιες ποσότητες τροφής.

Ακριβώς πώς αυτοί οι δεινόσαυροι μεταμόρφωσαν όλα αυτά τα πράσινα τρόφιμα σε ενέργεια και ιστούς είναι μια πιο δύσκολη υπόθεση. Τα Sauropods δεν είχαν ισχυρές μπαταρίες γομφίων για να μασήσουν το φαγητό τους. Πολλοί είχαν μόνο λίγα δόντια σε σχήμα μολυβιού ή κουταλιού για να βγάλουν τα τρόφιμα πριν τα καταπιούν ολόκληρα. Δεδομένων των κακών επιτραπέζιων ταχυτήτων των sauropods, οι επιστήμονες πίστευαν ότι οι δεινόσαυροι θα μπορούσαν να έχουν καταπιεί πέτρες για να αλέθουν τα τρόφιμα ακόμα στο στομάχι, όπως κάνουν μερικά πουλιά. Οι παλαιοντολόγοι Oliver Wings και Martin Sander ισχυρίστηκαν ότι αυτό πιθανότατα δεν ήταν η περίπτωση - οι αποκαλούμενες "πέτρες στομάχου" που βρέθηκαν με μερικά απολιθωμένα απολιθώματα δεν δείχνουν ένα μοντέλο φθοράς σύμφωνο με αυτό που θα περίμενε κανείς αν χρησιμοποιούσαν αυτόν τον τρόπο. Αντ 'αυτού, οι δεινόσαυροι εξήγαγαν όσο το δυνατόν περισσότερη διατροφή από το φαγητό τους διατηρώντας τους για μεγάλο χρονικό διάστημα στο πεπτικό τους σύστημα.

Κάποιες λεπτομέρειες σχετικά με την πέψη με sauropod σχεδιάστηκαν πειραματικά από τον Jürgen Hummel και τους συναδέλφους του το 2008. Οι επιστήμονες τοποθετούσαν τα μοντέρνα δείγματα της πιο άφθονης γεύσης sauropod από τις μεσοζωικές φτέρες, τα αγκάθια, τα γκίνγκο και τα κωνοφόρα - σε απλά τεχνητά στομάχια. Επωάστηκαν τα ψεύτικα έντερα με μικρόβια που λαμβάνονται από το μέρος των πεπτικών συστημάτων των προβάτων όπου αρχικά διασπάστηκαν τα φυτικά τρόφιμα. Καθώς τα φυτά ζυμώθηκαν, οι επιστήμονες παρακολούθησαν πόση διατροφή απελευθέρωσαν.

Σε αντίθεση με ό, τι είχε υποτεθεί, πολλά από αυτά τα φυτά υποβαθμίστηκαν σχετικά εύκολα στο περιβάλλον του ακατέργαστου στομάχου. Οι άλογο και τα παζλ μαϊμού ήταν ιδιαίτερα θρεπτικά. Τα πραγματικά στομάχια των δεινοσαύρων θα μπορούσαν να ήταν ακόμα καλύτερα εξοπλισμένα για την καταστροφή αυτών των φυτών και υπήρχε σίγουρα αρκετή διαθέσιμη ενέργεια στα φυτά της εποχής για να μεγαλώσουν τα σαυροπόδα. Τα Sauropods πιθανότατα δεν χρειάζονταν εξαιρετική αρχιτεκτονική για να επιβιώσουν.

Ένα άλλο σημαντικό χαρακτηριστικό γνώρισμα επέτρεψε σε αυτούς τους τιτάνους να μπαλόνι σε μέγεθος. Είναι ένα χαρακτηριστικό που μοιράζονται με τα πουλιά. Τα πουλιά είναι οι άμεσοι απόγονοι των μικρών δεινοσαύρων των θεροπόδων που σχετίζονται με είδη όπως οι Velociraptor και Anchiornis, αλλά δεν συνδέονται στενά με τους δεινοσαύρους sauropod. μοιράστηκαν τελευταία έναν κοινό πρόγονο πριν από περισσότερα από 230 εκατομμύρια χρόνια. Ακόμα κι έτσι, τόσο οι σειρές των θροπόδων όσο και των sauropod μοιράστηκαν ένα ιδιόμορφο χαρακτηριστικό που ήταν εξαιρετικά σημαντικό στην εξέλιξή τους - ένα δίκτυο εσωτερικών αερόσακων που συνδέονται με τους πνεύμονες.

Οι μαλακοί αερόσακοι δεν εμφανίστηκαν απευθείας στο αρχείο απολιθωμάτων, αλλά οι δομές άφησαν τσέπες για να φανερώσουν όπου εισέβαλαν στα οστά. Οι φυσιοδίφες αναγνώρισαν τις εσοχές περισσότερο από έναν αιώνα πριν, αλλά οι σύγχρονοι παλαιοντολόγοι αρχίζουν μόλις να κατανοούν τη σημασία τους. Όπως και στα πουλιά, οι πνευμονοί των σαυροπόδων πιθανότατα συνδέονταν με μια σειρά αερόσακων, ενώ σε αυτά τα όργανα συνδέονταν ένα δίκτυο μικρότερων θυλάκων - αποκαλούμενος diverticula - το οποίο διείσδυσε τα οστά στο λαιμό, το στήθος και την κοιλιά των δεινοσαύρων. Από δομική άποψη, αυτό το δίκτυο γεμάτων με αέρα δομές μείωσε την πυκνότητα του σκελετού σαυροπόδων και επέτρεψε σε αυτούς τους δεινόσαυρους να έχουν σχετικά ελαφριά κατασκευή για το μέγεθός τους. Αντί να έχουμε οστά με εξαιρετική αντοχή, όπως προτάθηκε κάποτε, οι σκελετοί του sauropod έγιναν ελαφρύτεροι με ένα χαρακτηριστικό που μοιράζονται με τα πουλιά και το δίκτυο των αερόσακων πιθανότατα είχε και άλλα οφέλη.

Στα πουλιά, οι αερόσακοι αποτελούν μέρος μιας διάταξης αναπνοής που είναι πολύ πιο αποτελεσματική στην εξαγωγή οξυγόνου από ό, τι το αναπνευστικό σύστημα των θηλαστικών. Δεν γνωρίζουμε ακόμη αν τα σαυρόποδα αναπνέουν τον ίδιο τρόπο με τον οποίο έκαναν τα πουλιά - ο βαθμός στον οποίο οι σκελετοί τους τροποποιήθηκαν από τους σάκους του αέρα ποικίλλουν μεταξύ των ειδών - αλλά είναι πιθανό οι αερόσακοι των γιγάντιων δεινοσαύρων να είναι καλύτερα εξοπλισμένοι για την παροχή οξυγόνου από την εναλλακτική λύση που παρατηρείται στα γιγαντιαία θηλαστικά. Τα πτηνά έχουν υψηλό μεταβολικό ρυθμό που απαιτεί πολύ οξυγόνο για συνεχή πτήση. ομοίως, το μέγεθος και η ενεργός ζωή των σαυροπόδων θα απαιτούσε μεγάλη ποσότητα οξυγόνου και το σύστημα αερόσακου θα τους παρείχε βασικά οφέλη αναπνοής.

Δεν ήταν όλοι οι δεινοσαύροι σαυροπόδων γίγαντες. Ορισμένα είδη - όπως το Magyarosaurus από τα στρώματα της Ρουμανίας - ήταν μικροί απόγονοι πολύ μεγαλύτερων ειδών. Έχουν συρρικνωθεί σε μέγεθος λόγω της απομόνωσής τους στα νησιά, αν και ο ακριβής λόγος για την εξέλιξη αυτών των νησιωτικών νάνων συζητείται από επιστήμονες. Ακόμα, τα sauropods που ζυγίζουν περισσότερους από 40 τόνους εξελίχθηκαν ανεξάρτητα σε τουλάχιστον τέσσερις γενεαλογικούς κλάδους κατά τη διάρκεια της μακράς θητείας αυτής της ομάδας δεινοσαύρων, χάρη σε μια σειρά χαρακτηριστικών που επέτρεψαν μεγάλο μέγεθος σώματος.

Οι παλαιοντολόγοι εξακολουθούν να ερευνούν τις εξελικτικές πιέσεις που έκαναν τις μεγάλες μορφές αυτές πλεονεκτικές. Το μέγεθός τους έδωσε κάποια προστασία από τους θηρευτές, πιθανώς, και οι μακρινοί λαιμοί τους άφηναν να φτάσουν στο φαγητό που τα μικρότερα πλάσματα κοίταζαν πεινασμένα αλλά δεν μπορούσαν να φτάσουν. Ποια άλλα πλεονεκτήματα μπορεί να έχει το γιγαντιαίο μέγεθος παραμένουν ασαφή. Παρόλα αυτά, οι σαυροπόδες ήταν εκπληκτικά πλάσματα που θα μπορούσαν να υπήρχαν μόνο χάρη σε μια περίεργη συρροή γεγονότων. Ήταν φανταστικές μορφές σε αντίθεση με οτιδήποτε ήρθε πριν ή έχει εξελιχθεί από τότε.

Πώς να οικοδομήσουμε ένα γιγαντιαίο δεινόσαυρο