10 Minute
Vederea familiară a cangurilor care sar prin peisajele Australiei pare atemporală — dar oare cangurii imensi ai Pleistocenului de pe continent ar fi putut să facă salturi asemănătoare cu rudele lor moderne? Cercetări recente care îmbină anatomia fosilă cu analiza biomecanică sugerează că aceste giganto-macropode poate nu erau limitate la un mers greoi și lent.
Cangurii moderni sar — dar au sărit și strămoșii lor gigantici?
Rethinking a prehistoric stereotype
Timp de decenii, paleontologii au presupus că megafauna australiană, inclusiv cel mai mare cangur cunoscut, Procoptodon goliah, era mult prea grea pentru a sări. Cu o înălțime estimată la aproximativ 2 metri și o masă corporală ce putea ajunge până la circa 250 kilograme, Procoptodon era mult mai mare decât cangurii mari din prezent (care ajung, în medie, la ~90 kg). Viziunea intuitivă a fost simplă: mase corporale extreme ar fi suprasolicitat tendoanele și oasele membrelor în timpul săriturilor repetate, ceea ce i-ar fi obligat pe acești animale să adopte un mers mai vertical, aproape biped, asemănător unei plimbări mai lente.
Această interpretare a fost susținută de ideea că mecanica elastică care face posibile săriturile eficiente la cangurii moderni — stocarea și eliberarea energiei elastice în tendoanele lungi, în special în echivalentul „tendonului lui Ahile” — ar fi avut limite fiziologice imposibil de depășit pentru animale mult mai grele. Totuși, ipotezele bazate pe analogii simple cu corpuri mai mici nu iau întotdeauna în calcul modul în care morfologia osoasă, raporturile proporționale și strategiile energetice pot evolua allometric (nu proporțional) odată cu dimensiunea corpului.
Reevaluarea acestor stereotipuri are implicații pentru înțelegerea evoluției macropodelor, ecologiei Pleistocenului australian și pentru interpretarea traseelor de fosile sau urmelor fosile, care pot părea incompatibile cu un comportament de sare. Prin urmare, examinarea detaliată a elementelor osoase și a zonelor de inserție muscular-tendinoasă oferă o fereastră esențială spre capacitățile locomotorii ale acestor specii dispărute.
Bones, tendons and a surprising capability
O echipă de cercetători de la Universitățile din Manchester, Bristol și de la University of Melbourne a revizitat această presupunere printr-un studiu comparativ de anatomie și biomecanică. Ei au măsurat elemente ale membrelor provenite din 63 de specii de canguri și wallaby — incluzând 94 de exemplare moderne și 40 de oase fosile — pentru a estima dacă tendoanele și oasele tarsiene ale speciilor gigantice ar fi putut tolera forțele generate de săritură.
Abordarea combină date morfometrice clasice cu principii din biomecanică: aria de inserție a tendonului oferă un indicator al secțiunii transversale probabile a tendonului; secțiunea și momentul de inerție al osului indică rezistența la încovoiere; iar raporturile longitudinale și diametrale ale metatarsienelor reflectă modul în care forțele axiale și de torsiune se distribuie în timpul contactului cu solul.
What the team measured
- Zonele de atașare ale călcâiului, care indică probabil secțiunea transversală a tendoanelor de tip Ahile;
- Lungimea și diametrul metatarsianului IV, un os al piciorului predispus la solicitări de încovoiere în timpul săriturii;
- Compararea cu specii actuale pentru a scala mărimea tendoanelor și rezistența osoasă în funcție de masa corporală.
Metodele au inclus măsurători directe ale ariilor de inserție folosind imagini digitale și scanări 3D acolo unde fosilele permit, aplicarea relațiilor de scalare (allometrice) pentru a extrapola secțiuni de tendon estimate și calcularea momentelor de încovoiere și a factorilor de siguranță mecanică pentru os. Aceste analize permit deducții despre capacitatea elementelor tisulare — în special a tendonului și a osului metatarsian — de a suporta solicitările asociate cu săriturile.
Rezultatele au fost surprinzătoare: fosilele prezentau zone de inserție tendonară mari pe oasele calcaneene și metatarsiene suficient de robuste pentru a rezista momentelor de încovoiere generate de un salt. Pe scurt, componentele scheletice necesare pentru a susține cel puțin explozii scurte de săritură par să fi fost prezente în Procoptodon și în alți canguri gigantici din registrul fosil.
Interpretarea acestor date trebuie făcută cu grijă: o capacitate structurală a oaselor și zonei de inserție nu implică neapărat că aceasta era folosită frecvent în comportament cotidian. Totuși, ea indică o potențială capacitate mecanică — un set de «componente hardware» care ar fi permis executarea salturilor în anumite contexte ecologice sau comportamentale.
Din punct de vedere biomecanic, cheia este raportul dintre forțele generate la impact și rezistența mecanică a sistemului tendon-os. Dacă aceste elemente structurale aveau un factor de siguranță rezonabil (de exemplu, o rezistență suficientă pentru a evita fracturi sau rupturi în explozii scurte), atunci salturile ocazionale pentru evadare sau traversare teren accidentat rămân plauzibile chiar și la mase mari.
How they probably moved in real life
Constatarea că scheletul ar fi putut suporta sărituri nu înseamnă însă că aceste megafaune își petreceau zilele într-un salt continuu ca macropodele agile din zilele noastre. Studiul sugerează, mai degrabă, un repertoriu locomotor mixt: predominant pași grei, puternici și mai lenti atunci când se hrăneau sau se deplasau pe teren plat, combinate cu capacitatea de a genera salturi rapide pe porțiuni scurte pentru a negocia teren accidentat, obstacole sau pentru a se salva de prădători.
Un model comparativ cu speciile actuale arată că, pe măsură ce dimensiunea corpului crește, strategiile energetice și mecanice pot oscila între optimizare pentru eficiență la mers și pentru rezistență la solicitări bruște. La cangurii moderni, economisirea energetica în timpul alergării prin stocarea energiei elastice în tendoane este un avantaj important; la formele gigantice, aceeași strategie ar putea fi utilizată doar pentru explozii scurte, rezervate contextelor de urgență.
De asemenea, este probabil ca Procoptodon și alte canguri mari să fi prezentat adaptări morfologice complementare — de exemplu, mase musculare diferit distribuite, articulații cu geometrie adaptată pentru stabilitate la greutate mare și talpa piciorului modificată pentru amortizare — care ar fi facilitat atât mersul puternic, cât și salturile ocazionale. În plus, comportamentul social și ecologia (spre exemplu, plasarea într-un habitat fragmentat, prezența prădătorilor de mari dimensiuni sau nevoia de a traversa zone complexe) ar fi influențat frecvența și tipul de salturi efectuate.
După cum autorii afirmă, „deși săritul poate să nu fi fost modul lor principal de locomotie, rezultatele noastre sugerează că acesta ar fi putut face parte dintr-un repertoriu locomotor mai larg, de exemplu pentru explozii scurte de viteză.” Această nuanță este importantă: comportamentul locomotor este de multe ori plastic și context-dependent, iar capacitățile anatomice deschid posibilități pe care ecologia reală le poate valorifica doar parțial.
.avif)
Un model CGI al lui Procoptodon goliah.
Why this matters
Reevaluarea locomotiei la speciile dispărute afectează modul în care reconstruim comportamentul, ecologia și dinamica prădător-pradă în medii antice. Dacă cangurii gigantici puteau să sară în situații de urgență, atunci ei ar fi fost mai bine adaptați la habitate fragmentate sau la amenințări bruște decât se considera anterior. Aceasta schimbă ipoteze despre mobilitatea populațiilor, dispersia geografică și capacitatea de evitare a prădătorilor, având implicații pentru modelele de paleo-ecologie și pentru interpretarea cauzelor extincțiilor înregistrate la sfârșitul Pleistocenului.
Studiul evidențiază, de asemenea, valoarea sinergiei dintre biomecanica modernă și anatomia fosilă: utilizarea de modele biologice comparative, tehnici de scanare 3D, analize de rezistență mecanică și extrapolări allometrice poate răsturna presupuneri vechi și poate genera ipoteze testabile despre comportamentul speciilor dispărute.
Impactul științific se extinde dincolo de o simplă curiozitate: înțelegerea capabilităților locomotorii influențează reconstrucții ale rețelelor trofice (cine vâna pe cine, ce fel de prădători ar fi fost eficienți) și modele privind modul în care vegetația și structura terenului au modelat adaptările morfologice. În plus, pentru paleontologi și modelatori, aceste rezultate pot ghida căutarea de noi urme fosile sau interpretarea urmelor de pași (trackways) care până acum au fost considerate incompatibile cu comportamentul de săritură la animale mari.
Viitoarele cercetări vor rafina aceste modele biomecanice, vor incorpora reconstrucții de țesuturi moi (mușchi, tendoane, ligamente) și vor simula cum s-au scalat solicitările de săritură în funcție de viteză și tipul terenului. Tehnici precum analiza cu element finit (FEA), modelarea mușculo-scheletică dinamică și experimentul cu animale moderne ca analogi vor fi instrumente cheie. De asemenea, integrarea datelor izotopice, a paleobotanicii și a studiilor privind microhabitatele ar putea oferi un context ecologic mai detaliat pentru interpretarea acestor capacități locomotorii.
Pentru moment, imaginea unui cangur impunător, sărind pe câmpia Pleistocenului, pare puțin mai plauzibilă — chiar dacă ar fi fost un fenomen rar. Această nuanțare a comportamentului adaugă profunzime reconstrucțiilor noastre ale faunei preistorice și subliniază că adaptările morfologice pot oferi flexibilitate comportamentală importantă în fața provocărilor de mediu.
Limitările studiului rămân totuși realiste: estimările se bazează pe extrapolări anatomo-biomecanice și pe conservarea incompletă a fosilelor. Reconstrucțiile de țesuturi moi sunt întotdeauna inferențiale; utilizarea comparațiilor cu speciile vii oferă o marjă de eroare. De aceea interpretările sunt formulate în termeni de „capacitate posibilă” și nu de certitudine absolută. Totuși, astfel de rezultate deschid direcții de cercetare care pot fi validate sau contestate prin date noi — de exemplu, descoperiri de schelete mai complete, urme fosile bine conservate sau modele biomecanice dinamice sofisticate.
În final, integrarea datelor provenite din anatomie, biomecanică, paleoecologie și modelare computațională oferă o metodă robustă pentru a pune sub semnul întrebării narațiunile long-acceptate despre modul în care se mișcau animalele preistorice. Pentru cercetătorii interesați de evoluția macropodelor, de biomecanică și de istoria mediilor australiene, concluziile despre posibila capacitate de a sări a cangurilor gigantice reprezintă un stimul pentru investigații suplimentare și o exemplificare a modului în care știința interdisciplinară poate redefini trecutul natural.
Sursa: sciencealert
Lasă un Comentariu