I dinosauri sauropodi - i più grandi animali terrestri di tutti i tempi - pesavano fino a 80-100 tonnellate e raggiungevano i 40-50 metri di lunghezza. Riassumendo tutti i dati disponibili, i paleontologi hanno nominato cinque fattori principali che hanno reso possibile lo sviluppo del gigantismo nei sauropodi: rifiuto di masticare il cibo, rapida riproduzione mediante la deposizione di molte piccole uova, rapida crescita, un perfetto sistema respiratorio e una diminuzione del tasso metabolico negli animali adulti rispetto a quelli giovani
La rivista Science ha pubblicato un articolo dei paleontologi Martin Sander dell'Università di Bonn e Marcus Clauss dell'Università di Zurigo, in cui gli autori riassumono i risultati di anni di studio sui dinosauri sauropodi giganti. In termini di massa, questi animali erano un ordine di grandezza più grande dei più grandi mammiferi terrestri, nonché rappresentanti di altri gruppi di dinosauri (teropodi e ornitischidi).
I sauropodi sono apparsi alla fine del periodo Triassico (circa 210 milioni di anni fa). Ad oggi, i paleontologi hanno descritto circa 120 generi di sauropodi. Questi giganti erbivori hanno dominato molti ecosistemi terrestri dalla metà del Giurassico alla fine del Cretaceo, cioè per circa 100 milioni di anni, il doppio del periodo di massimo splendore dei grandi mammiferi erbivori. Quindi, i sauropodi erano un gruppo fiorente e di grande successo, per niente un "errore evolutivo".
È abbastanza naturale che gli scienziati, così come il grande pubblico, siano interessati alla domanda: perché i sauropodi sono diventati così enormi?
Non è possibile spiegare il gigantismo del sauropode per ragioni esterne, sebbene tali tentativi siano stati fatti ripetutamente. Ad esempio, hanno cercato di trovare una correlazione tra le dinamiche evolutive delle dimensioni dei sauropodi e fattori come la concentrazione di ossigeno e anidride carbonica nell'atmosfera, i cambiamenti nel clima, nel livello del mare e nella superficie terrestre - e in tutti i casi si è scoperto che non c'erano correlazioni significative. Da ciò, gli autori concludono che la chiave del mistero del gigantismo dei sauropodi deve essere cercata nella loro biologia.
Diagramma che illustra la relazione tra caratteristiche primitive e avanzate nei più grandi animali erbivori: mammiferi, sauropodi, dinosauri ornithisch e rettili moderni. Da sinistra a destra: mammiferi (elefante africano, giraffa, rinoceronte fossile indricotherium), sauropodi (Argentinosaurus, Brachiosaurus), dinosauri ornithischian (Shantungosaurus, Triceratops), tartaruga gigante delle Galapagos. Figura: dall'articolo discusso su Science
Video promozionale:
La struttura dei denti, della bocca e del collo dei sauropodi è piuttosto varia, il che indica che non avevano una dieta stabilita una volta per tutte (sebbene tutti indubbiamente mangiassero solo cibi vegetali). Tuttavia, tutti i sauropodi hanno una caratteristica primitiva che li distingue nettamente dagli altri grandi fitofagi: mammiferi e dinosauri ornitischi. I sauropodi non masticavano mai cibo: i loro denti e le mascelle erano piccoli e completamente inadatti alla masticazione. Inoltre, non avevano l'abitudine di ingoiare pietre per macinare la vegetazione inghiottita nello stomaco, come facevano altri dinosauri e uccelli. Apparentemente, l'assenza di un apparato masticatorio era compensata dal fatto che il tratto digerente dei sauropodi, a causa delle loro dimensioni mostruose, era molto lungo, così che anche il cibo non masticato aveva il tempo di digerirci.
Evitare di masticare il cibo ha permesso alla testa del sauropode di rimanere piccola, il che a sua volta ha permesso di sviluppare un collo molto lungo, grazie al quale i sauropodi potevano raggiungere senza sforzo fonti di cibo inaccessibili ad altri animali. Si presume che il collo lungo possa essere utilizzato anche per attrarre partner sessuali; forse i sauropodi maschi combattevano con il collo come le giraffe moderne. In questo caso, la selezione sessuale avrebbe dovuto contribuire all'allungamento del collo.
Al contrario, la maggior parte dei grandi mammiferi erbivori e dei dinosauri ornitischi hanno sviluppato denti, mascelle e muscoli masticatori molto potenti, con un conseguente aumento drammatico delle dimensioni della testa. Ciò ha imposto restrizioni significative sulla lunghezza del collo accettabile.
Le grandi dimensioni del corpo danno luogo a una serie di problemi fisiologici, il più importante dei quali è il problema del surriscaldamento. Inoltre, la presenza di un collo lungo rende difficile l'ingresso di aria fresca nei polmoni (è necessario inspirare molto profondamente in modo che non solo l'aria che è rimasta nella trachea lunga dopo la precedente espirazione entri nei polmoni). I sauropodi sembrano aver risolto entrambi questi problemi attraverso lo sviluppo di un sistema di sacche d'aria molto sofisticato e sofisticato.
Le sacche d'aria, molto probabilmente, apparivano negli antenati comuni di tutti i dinosauri simili a lucertole, cioè sauropodi e teropodi carnivori, e da questi ultimi furono ereditati dagli uccelli. Negli uccelli, grazie alle sacche d'aria collegate ai polmoni da un complesso sistema di tubi e valvole, l'aria fresca viene forzata attraverso i polmoni sia durante l'inspirazione che nell'espirazione. Oltre a intensificare la respirazione, le sacche d'aria forniscono un raffreddamento efficace del corpo. Il fatto che i dinosauri simili a lucertole avessero anche sacche d'aria è evidenziato dai risultati dello studio delle loro ossa (molte sacche d'aria penetrano nelle ossa o lasciano impronte caratteristiche su di esse). Per le ultime informazioni sulle sacche d'aria nei dinosauri, vedere un articolo pubblicato di recente: Sereno PC, Martinez RN, Wilson JA, Varricchio DJ, Alcober OA, et al.(2008) Evidence for Avian Intrathoracic Air Sacs in a New Predatory Dinosaur from Argentina // PLoS ONE 3 (9): e3303.
Affinché le dimensioni gigantesche fossero di reale beneficio per i sauropodi e per essere supportate dalla selezione, i sauropodi dovevano crescere il più velocemente possibile. Se l'animale ha già fatto affidamento sul gigantismo - per proteggersi dai predatori o per accedere alle chiome di alberi ad alto fusto - vuol dire che essere piccolo non è vantaggioso per lui, e il periodo dell'infanzia deve essere superato il prima possibile. I sauropodi, nel frattempo, hanno dovuto aumentare la loro massa di 100.000 volte per raggiungere la loro dimensione massima: una cifra record per i rettili, per non parlare di uccelli e mammiferi (un vitello schiuso pesava solo pochi chilogrammi e un dinosauro adulto e indurito - molte decine di tonnellate). L'analisi istologica delle ossa dei sauropodi conferma generalmente l'ipotesi di una rapida crescita, sebbene questi dati non siano del tutto univoci. Apparentemente, i sauropodi hanno raggiunto la maturità sessuale nel secondo,e la dimensione massima - nella terza decade.
Una crescita così rapida è possibile solo a condizione di un metabolismo molto intenso, lo stesso degli uccelli e dei mammiferi moderni. Tuttavia, se il tasso metabolico nei sauropodi adulti rimanesse alto, inevitabilmente si surriscalderebbero e nessuna quantità di sacche d'aria potrebbe salvarli. Inoltre, avrebbero bisogno di una quantità di cibo completamente inimmaginabile. Gli autori vedono solo una via d'uscita da questa contraddizione: apparentemente, il tasso metabolico nei sauropodi era alto nei giovani e diminuito significativamente con l'età. Sfortunatamente, i paleontologi non hanno ancora dati diretti sul tasso metabolico dei sauropodi.
Tutti i dinosauri sono noti per essere ovipari. I loro cuccioli sono nati piccoli e non protetti, ma ce n'erano molti. I grandi mammiferi erbivori, invece, danno alla luce giovani grandi e ben protetti, ma in numero molto ridotto. Per questo motivo, lo sviluppo del gigantismo nei mammiferi aumenta notevolmente la probabilità di estinzione della specie: più grande è l'animale, meno produce cuccioli e più tempo impiega per ripristinare la dimensione della popolazione dopo il suo temporaneo declino. I sauropodi non erano vincolati da questa limitazione: il gigantismo in loro non portava a una diminuzione della fertilità e la dimensione della popolazione poteva crescere molto rapidamente in condizioni favorevoli.
Pertanto, secondo gli autori, il gigantismo nei sauropodi è diventato possibile grazie a una speciale combinazione di caratteristiche primitive e avanzate. I tratti primitivi che hanno contribuito al gigantismo sono l'incapacità di masticare il cibo e di deporre le uova; avanzato: crescita rapida, sistema respiratorio perfetto e tasso metabolico che cambia con l'età.
