Studija na 16 taksona iz Zapadnog unutrašnjeg moreuzdeljka koristi 3D skeniranje i konačno-elementnu analizu kako bi pokazala da su mosasaurske lobanje bile robusne i prilagođene snažnom ugrizu, dok su polikotilidi imali duge, tanke njuške i fleksibilnije vilice za hvatanje brzog i mekog plena. Različite biomehaničke strategije objašnjavaju koegzistenciju više velikih grabljivaca bez direktne konkurencije za isti plen. Rad ističe vrednost kombinovanja FEA, analize zuba i stabilnih izotopa za rekonstrukciju drevnih ekosistema.
Kako su drevni morski grabljivci delili plen: 3D analiza otkriva različite strategije ujeda
Engineering simulations of 16 Cretaceous marine reptile jaws show mosasaurs and polycotylid plesiosaurs had fundamentally different biting capabilities that allowed them to coexist. (CREDIT: Université de Liège / F. Della Giustina)
Pre otprilike 80 miliona godina Zapadni unutrašnji moreuzdeljak (Western Interior Seaway) razdvajao je Severnu Ameriku i bio dom bogatog morskog života. Među stanovnicima su bili i veliki mosasaurski gmizavci i dugonjušne polikotilidne plesiosauri. Novo međunarodno istraživanje zasnovano na 3D skenovima, inženjerskim simulacijama i eksperimentima otkriva kako su te vrste koegzistirale bez direktnog iscrpljivanja istih izvora hrane.
Bite performance of North American mosasaurs and plesiosaurs, showing the bite performance as optimal (bright colors) or suboptimal (darker colors). (CREDIT: Université de Liège / F.Della Giustina)
Metode: Od 3D skena do konačno-elementne analize
Istraživači su površinski skenirali lobanje i donje vilice 16 taksona iz kasne krede (13 vrsta mosasaura i 3 vrste polikotilida) i konstruisali modele sa do 10 miliona elemenata. Koristili su konačno-elementnu analizu (FEA) — uobičajenu metodu u strukturnom inženjeringu — da simuliraju opterećenja pri ugrizu. Mišići su rekonstruisani na osnovu tragova na kostima i poređenja sa živim srodnicima, a simulacije su urađene za dve pozicije duž zubnog niza i za dve vrednosti otvora usta (gape angles).
Mosasaurid and polycotylid craniomandibular morphology and myology, and graphical synthesis of the simulated jaw mechanics. Muscle map for the mosasaurid Clidastes propython (A; FHSM VP17576 in left anterolateral view), the polycotylid plesiosaurian Dolichorhynchops osborni. (CREDIT: Palaeontology)
Ključni nalazi
Analiza je pokazala jasnu podelu strategija ujeda:
Performance surfaces for each performance trait (A–D) and optimized biting adaptive landscape. The adjusted internal energy surfaces are represented in A and C, while the mechanical efficiency surfaces are represented in B and D. (CREDIT: Palaeontology)
- Polikotilidi su imali duge, tanke njuške i igličaste zube. Njihove vilice su apsorbovale više energije pri ugrizu, bile su fleksibilnije i efikasnije za hvatanje brzog ili mekog plena, ali manje pogodne za zadržavanje velikog, tvrdog ili snažno opirućeg plena. Mandibularni simfizis je relativno čvrst, ali i najslabije mesto kod ovih plesiosaura.
- Mosasaurske lobanje bile su robusnije, sa manjom unutrašnjom apsorpcijom energije pri ujedu i većom efikasnošću prenosa sile na plen. Produžen koronoidni proces povećava polugu mišića i mehaničku prednost, dok široke površine za privezivanje mišića raspoređuju naprezanja i smanjuju koncentrisane tačke loma.
- Unutar mosasaura postoji velika varijabilnost: od univerzalnih apex-predatora poput Mosasaurus hoffmanni i Tylosaurus proriger (veliki ugriz, širok spektar plena) do specijalista kao što je durofagni Globidens koji je prilagođen lomljenju tvrdih školjki.
„Mehanička izvedba lobanje izvrstan je način za bolje razumevanje ekoloških uloga ovih životinja. Sada možemo izvoditi analize i testove u virtuelnom okruženju koji ne bi bili dostupni iz samog fosilnog materijala,” rekao je Francesco Della Giustina, vodeći autor studije iz EDDy Laba na Univerzitetu u Liègeu.
Evolutivni trendovi
Upoređujući zajednice iz Coniacian–Santon (oko 86–84 Ma) sa kasnijim iz Campanian–Maastrichtian perioda, tim je zabeležio trend pojačanja čvrstoće i optimizacije dizajna vilice kod kasnijih mosasaura. Rani oblici iz Niobrara prikazivali su tačke naprezanja koje ukazuju na potencijalnu slabost, dok su kasniji Navesink uzorci bili robusniji, naročito među mosasaurinima.
Average simulated bite force and respective mandibular length for mosasaurids and polycotylid plesiosaurians from the Western Interior Seaway. Modified silhouette image of Platecarpus tympaniticus. (CREDIT: Johan Lindgren, Michael W. Caldwell, Takuya Konishi, Luis M. Chiappe CC BY-SA 3.0)
Širi značaj i integracija metoda
Autori ističu da nijedna metoda nije dovoljna sama za sebe: kombinacija FEA, analize mikrohabanja zuba i stabilnih izotopa daje sveobuhvatniji pogled na ishranu i ekološku specijalizaciju. Takav multidisciplinarni pristup omogućava izgradnju vremenske linije specijalizacije hranjenja i objašnjava kako su različite vrste delile ekološke niše.
Zaključak: Umesto da su drevna mora bila ispunjena istovetnim „čudovištima” koja su se međusobno nadmetala, razlike u veličini, obliku lobanje, zubima i mehanici ujeda omogućile su višestrukim velikim grabljivcima da koegzistiraju milioni godina. Rezultati su objavljeni u časopisu Palaeontology, a prvobitna vest je izašla u The Brighter Side of News.
Pomozite nam da budemo bolji.
