L'analisi multicorpo e la resistenza dei tessuti molli confutano la coda supersonica del dinosauro

Sep 16, 2023

Scientific Reports volume 12, numero articolo: 19245 (2022) Citare questo articolo

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I dinosauri sauropodi sono ben noti per le loro enormi dimensioni e il collo e la coda lunghi. Tra i sauropodi, i dinosauri flagellicaudatani sono caratterizzati da un estremo allungamento della coda, che ha portato ad ipotesi sulla funzione della coda, spesso paragonata a una frusta. Qui, analizziamo la dinamica del movimento di un modello 3D di una coda flagellicaudatana di apatosaurina utilizzando la simulazione multicorpo e quantifichiamo le capacità di carico dei tessuti molli associati. Una struttura così allungata e snella consentirebbe di raggiungere velocità di punta dell'ordine di 30 m/s, ovvero 100 km/h, ben inferiori alla velocità del suono, per l'effetto combinato dell'attrito della muscolatura e delle articolazioni, nonché della resistenza aerodinamica. Anche le proprietà materiali della pelle, dei tendini e dei legamenti supportano tale evidenza, dimostrando che in vita la coda non avrebbe resistito alle sollecitazioni imposte viaggiando alla velocità del suono, indipendentemente dal congetturale "popper", un ipotetico tessuto molle struttura analoga alla porzione terminale di una frusta in grado di superare la velocità del suono.

Le code estremamente allungate dei sauropodi diplodocidi flagellicaudatani come il Brontosauro hanno sempre incuriosito ricercatori e appassionati1,2. Sebbene finora non sia stata trovata alcuna coda completa del diplodocide, la morfologia generale e il numero approssimativo di elementi possono essere raccolti da reperti parziali sovrapposti. Questi mostrano che la coda del diplodocide era costituita da circa 80 vertebre caudali che diminuiscono gradualmente in dimensioni complessive e complessità morfologica verso la punta posteriore3. Circa 10 elementi grandi e complessi formano la base, seguiti da circa 40 elementi intermedi e infine da 30 vertebre progressivamente più piccole, simili a bastoncini. Questa peculiare morfologia ha ispirato molte ipotesi per spiegare la funzione della coda. Questi includono (i) la funzione di "terza gamba" durante una postura eretta bipede4, un'interpretazione che si è rivelata discutibile in base all'anatomia delle vertebre caudali5; (ii) fungere da contrappeso al lungo collo6; (iii) fornire punti di inserzione per il muscolo lungo caudofemorale7; (iv) come arma difensiva; (v) come struttura fonoassorbente8; e (vi) come dispositivo tattile per la consapevolezza spaziale9.

A differenza della maggior parte degli altri sauropodi, i diplodocidi possedevano vertebre posteriori-caudali allungate e simili a bastoncini, prive di arco neurale e con superfici articolari biconvesse, che consentivano una grande mobilità degli interelementi2,8,10. Fin dai primi ritrovamenti di vertebre terminali caudali delle code dei diplodocidi, i ricercatori hanno suggerito il possibile utilizzo della coda distale come arma difensiva2,8,11,12. Questa ipotesi storica è supportata dalle somiglianze morfologiche tra la struttura anatomica della coda e quella di una frusta, con una porzione prossimale spessa e una porzione terminale stretta e leggera, il colpo di frusta8. Questa ipotesi funzionale difensiva è stata testata con simulazioni al computer8,13, una delle quali ha portato all'ulteriore ipotesi che la coda fosse adattata anche per produrre rumore8.

La prima simulazione al computer del movimento della coda dei sauropodi utilizzava una coda di apatosaurina modellata con 82 segmenti13, ciascuno corrispondente a una vertebra. Questo studio ha imposto una condizione iniziale di coda arrotolata, simulandone lo spiegamento; e durante la simulazione, la punta della coda non riusciva a raggiungere la velocità supersonica. In un lavoro successivo basato su un diverso approccio di modellazione, Myhrvold e Currie8 hanno approssimato la morfologia della coda in 14 segmenti, ciascuno rappresentante gruppi di 5-8 vertebre, e hanno aggiunto un ipotetico "popper" all'estremità della coda, una struttura ipotetica dei tessuti molli che potrebbe rendere la coda più lunga di 1 m. Durante le simulazioni, applicando il movimento al primo segmento alla base della coda, la punta della coda, ed in particolare il popper, hanno superato la velocità del suono, raggiungendo circa 560 m/s in aria standard.