O endokraniální anatomii teropodů a ankylosaurů...podruhé

O studii paleontologů L. Witmera a R. Ridgelyho z tohoto roku jsem na blog napsal již 29. října - tady. Z českého paleontologického fóra jsem se ale dozvěděl o novém článku na stránkách Ohio University, kde je výzkum o endokraniální anatomii lambeosaurinů popsán s více detaily. Tento článek tak obsahuje mnoho informací, které se čtenář mohl dozvědět již z onoho říjnového článku. Přesto si myslím, že jeho napsání má smysl, a bude úplným shrnutím této zajímavé studie.

Přestože článek začíná poněkud zjednodušujícími a senzačními informacemi o malých mozcích a "vzdušných hlavách", obsahuje i zajímavá fakta. Pro začátek si připomeňme, že paleontologové Lawrence Witmer a Ryan Ridgely z Ohio University objevili větší počet nasálních dutin, než se původně předpokládalo. Díky metodě počítačové tomografie dokázali vědci vyvinout trojrozměrný model dinosauří lebky, který ukazuje fyziologii dýchacích cest. Witmer, který je na Ohio University profesorem paleontologie v koleji osteopatické medicíny, v článku přiznává, že jeho dlouhé studium těchto dutin dokonce vzbuzovalo posměch těch, podle kterých je pozorování prázdných prostor v lebce zbytečné. Předmětem zájmu paleontologů se staly lebky dvou dinosauřích predátorů z rodů Tyrannosaurus a Majungasaurus a lebky dvou obrněných býložravců z kladu Ankylosauria - rodů Panoplosaurus a Euoplocephalus. Pro srovnání byly rovněž zkoumány lebky krokodýlů, jediných dnes žijících nedinosauřích archosaurů, a recentního dinosaura - pštrosa. Přibrán byl rovněž člověk. Analýza krania dravých teropodů odhalila velké oblasti čichové sliznice, vyklenutou dýchací cestu vedoucí z nozder do hrdla a také velký počet dutin. Celkově objem vzduchem vyplněných prostorů v lebce teropodů daleko překračoval objem mozkové dutiny.


CT skeny rovněž Witmerovi a Ridgelymu dovolily vypočítat celkový objem kostí, vzduchem vyplněných prostorů, svaloviny a jiných měkkých tkání, což paleontologům poskytne relativně přesný odhad hmotnosti hlavy za života zvířete. Hlava populárního "T-rexe", plně obalená masem, například vážila celých 515,5 kilogramů. Taková hmotnost se bezpochyby může zdát až neuvěřitelná, připomeňme si ale, že Tyrannosaurus měl na poměry teropodů lebku neobyvkle masivní (podrobnosti ve výborném článku Vladimíra Sochy zde). Witmer na základě těchto faktů předpokládá, že nasální dutiny významně přispívaly k odlehčení lebky. Podle odhadu byla dokonce "T-rexova" lebka díky vzduchem vyplněným prostorům o celých 18% lehčí, což umožňovalo úsporu v hmotnosti využít např. pro svaly pomáhající rozmělňovat potravu (a skus měl Tyrannosaurus skutečně drtivý, podle poslední studie na toto téma dokázaly jeho čelisti působit silou 3100 kg) nebo pro uchopení těžší kořisti do tlamy. Další možná biomechanická role dutin spočívala v pneumatizaci kostí, které by se tak svou stavbou podobaly dutému nosníku. Výhody takového řešení jsou zjevné - obojí zůstává stále velmi pevné, ale umožňuje dosáhnout nižší hmotnosti. Pevná a zároveň lehká lebka podle Witmera predátorům umožňovala pohybovat hlavou rychleji a odlehčila silně namáhanému krku.


Přestože většina paleontologů předpokládala, že nasální a paranasální dutiny obrněných dinosaurů byly v zásadě podobné jednoduchým dýchacím cestám teropodů, Witmer a Ridgely odhalili, že ve skutečnosti šlo o velmi spletitý a komplikovaný systém. Dýchací cesty v čenichu těchto zvířat byly složitě zkroucené a stočené, místo aby jednoduše a přímo vedly do plic nebo vzdušných vaků. Witmer rovněž zdůrazňuje vysokou úroveň cévního zásobení čenichu zkoumaných ankylosaurů. Nasální prostory se táhly napravo od velkých krevních cév. Podle Witmera tento fakt mohl hrát úlohu při výměně tepla. Pokaždé, když se dinosaurus nadechl, ochladil vzduch procházející přes vlhký povrch nosní sliznice krev, a ta zároveň ohřála vdechovaný vzduch. Zdá se, že byla u dinosaurů konečně nalezena nosní skořepa ohřívající vzduch. Doposud nezaznamenaná přítomnost těchto struktur byla jedním z nejsilnějších argumentů pro odpůrce dinosauří endotermie. Na tento fakt naráží i samotný Witmer, který zdůrazňuje, že podobné fyziologické mechanismy mají dnes všichni teplokrevní živočichové. Spletité nasální prostory mohly sloužit i jako rezonanční komory a ovlivňovat tak vydávané zvuky. V detailech oné komplikované struktury se mohli ankylosauři lišit jedinec od jedince, a to se mohlo promítnout i do jejich "hlasů". Na základě těchto drobných odchylek mohli živočichové rozeznat jiné členy stáda od sebe navzájem. Připomeňme si, že k naprosto témuž závěru došli Witmer a Ridgely již ve své minulé studii o lambeosaurinech, na které spolupracovali spolu s paleontology Evansem a Hornerem a o které jsem napsal zde. Podle Witmera dokonce model prokázal, že stejně jako lambeosaurini, i ankylosaurům stavba jejich vnitřního ucha dovolovala zachytit drobné nuance v "hlasech" ostatních zvířat.

Zatímco lidské nasální dutiny připomínají odpovídající struktury u dinosaurů jen na úrovni velmi obecných znaků (naše mozková dutina například zabírá daleko více objemu než vzduchem vyplněné prostory v lebce), mezi dinosaury a krokodýly - případně pštrosy - byla v oblasti endokraniální anatomie zjištěna určitá podobnost, která se zřejmě stane tématem příštích studií. Witmer také upozorňuje, že ačkoli přítomnost rozsáhlých vzduchových dutin mohla být společným znakem široké skupiny živočichů, u různých druhů mohly mít dutiny různé funkce a nelze tedy příliš zobecňovat. Přesto se nyní lebečním dutinám bude zřejmě věnovat více prostoru než dříve, kdy se paleontologové zaměřovali hlavně na svalstvo a kosti.


Zdroj:

http://news.research.ohiou.edu/news/index.php?item=531

Zdroj obrázků:

Witmer & Ridgely, 2008