salutació

A mi m'agraden els dinosaures i la paleontologia, ( i també l'arqueologia ) .... i a tu?

dissabte, 30 d’agost de 2014

Microestructura dels ossos dels dinosaures amb relació amb el metabolisme.

La capa externa d'os de molts ectoterms actuals conté pocs canals pels vasos sanguinis. Pel contrari, els ossos compactes de molts endoterms vivents contenen un gran nombre de vasos sanguinis. Això reflexa, segons es creu, el ràpid metabolisme dels endoterms, el qual precisa d'un àgil intercanvi dels elements emmagatzemats als ossos com el calci o el fòsfor. Es raonable suposar que si els ossos compactes dels dinosaures tenien molts canals pels vasos sanguinis, això indicaria endotèrmia.
Els ossos de dinosaure ben conservats es poden retallar en plaques fines, el que permet determinar l'estructura òssia a través d'un microscopi. Això s'ha fet per a tots els grups principals de dinosaures i revela que els seus ossos compactes tenen nombrosos canals pels vasos sanguinis semblants als de molts endoterms actuals. Això últim sembla que seria una prova concloent de l'endotèrmia en tots els dinosaures, però la correlació entre metabolisme i microestructura dels ossos compactes no es perfecta en els vertebrats actuals.  Els ossos tenen una estructura diferent segons les diferents parts de l'esquelet, com per exemple, les extremitats respecte de les vèrtebres, degut, en part, als diferents esforços que tenen que suportar les diferents parts del cos. A més, alguns ectoterms de gran mida, com tortugues i cocodrils, tenen ossos compactes amb molts canals, mentre que alguns endoterms petits actuals, com la majoria d'ocells, no en presenten gaires. Això suggereix que la microestructura òssia podria estar més relacionada amb la mida i la ubicació dins de l'esquelet que amb el metabolisme, amb el que deixa de ser una prova concloent de l'endotèrmia en els dinosaures.
Un altre aspecte de la microestructura òssia dels dinosaures és la recent identificació d'anells de creixement en els ossos. Aquests s'han trobat en moltes espècies, inclosos Ornitòpodes, Teròpodes i Ceratopsians. Els anell de creixament són característics dels ossos dels rèptils actuals, de metabolisme ectotèrmic. Les pauses periòdiques en el creixement de l'os degut a les fluctuacions tèrmiques estacionals o anuals causen la formacions dels anells. La seva presència en els ossos de alguns dinosaures podria ser una prova convincent de que eren ectotèrmics. Tot i això, alguns taxons, com l'Ornitòpode Driosaure, no els presenten i els seus ossos són més semblants als dels organismes endotèrmics. D'altra banda, la microestructura dels ossos de molts dinosaures s'assembla molt a la dels ossos d'aus, el que indica un creixement ràpid d'aquests.

Mostres microscòpiques de la tíbia d'un Parasaurolophus jove. Els canals vasculars, pels quals els vasos sanguinis s'introdueixen a l'os, són els orificis presents al llarg de la seva superfície.
Imatge: PeerJ.

dijous, 28 d’agost de 2014

Adaptacions alimentàries dels dinosaures amb relació amb el metabolisme.

Els endoterms actuals mantenen una temperatura corporal elevada constant i un ràpid metabolisme al consumir i processar grans quantitats de menjar, amb el qual obté energia. Això significa que mengen més per unitat de pes corporal i transformar aquest aliment de forma més ràpida que els ectoterms. La clau del processat ràpid en molts endoterms és la forma de les dents, les mandíbules i el crani, els quals permeten fragmentar el menjar en petits trossos amb molta rapidesa i incrementar així la superfície de l'aliment i alliberar nutrients importants perquè el sistema digestiu endotèrmic pugui assimilar-los amb rapidesa. Si els dinosaures haguessin tingut dents, mandíbules i estructures cranials que indiquessin un intens processat del menjar a la boca, això podria evidènciar que haurien tingut un metabolisme endotèrmic. No obstant això, quan examinem aquestes estructures en els dinosaures, trobem que els Ornitòpodes són els únics que les tenen suficientment semblants als "processors de menjar" dels endoterms actuals. Les potents mandíbules i les extenses bateries dentals d'Ornitòpodes tals com els Hadrosàurids tenen una retirada a les dels elefants o els cavalls, els quals molen exhaustivament la vegetació de la qual s'alimenten. Això es podria interpretar que si els Ornitòpodes eren els únics dinosaures que tenien unes mandíbules especialitzades per transformar grans quantitats de menjar, serien els únics dinosaures endoterms segons aquesta hipòtesi. Però els Sauròpodes i els Tireòfors tenien mandíbules i molins gàstrics que indiquen un processat dels aliments força semblant al de les aus. I la dentició dels Teròpodes tampoc sembla diferir molt de la dels mamifers carnívors, com Cànids i Fèlids, adaptada per tallar carn. També cal recordar que la gran mida de la majoria dels dinosaures els devia obligar a tractar una gran quantitat de menjar. Així doncs, que la dentició dels Ornitòpodes sigui semblant a la dels grans mamífers vegetarians realment només indica que aquests dinosaures també estaven adaptats a alimentar-se de vegetals durs i difícils de processar.
Simplement, els paleontòlegs no poden estar del tot segurs ,encara, del que indiquen els processadors de menjar dels dinosaures sobre el seu metabolisme. La necessitat de consumir grans quantitats d'aliments per sostenir enormes masses corporals, l'especialització en aliments corretjosos o durs, o la necessitat de nutrir un metabolisme ràpid i endotèrmic, podria explicar les estructures dentals, mandibulars i cranials d'alguns dinosaures i en especial dels Ornitòpodes.

L'Hadrosàurid Secernosaurus, del Cretaci superior d'Amèrica del Sud, alimentant-se d'una magnòlia.
Foto: NBC News.

dijous, 21 d’agost de 2014

La velocitat i els nivells d'activitat i d'agilitat amb relació amb el metabolisme.

Els nivells d'activitat elevats caracteritzen als endoterms, mentre que els ectoterms actuals són generalment més lents, més inactius i menys àgils, tot i que sempre hi ha excepcions com les tortugues marines, que poden ser molt ràpides i àgils, encara que només durant períodes molt breus.
La rapidesa, l'activitat sostinguda i l'agilitat en els dinosaures s'evidencien a partir de les seves estructures esquelètiques, la mida i complexitat de l'encèfal i les velocitats estimades a partir dels seus rastres.
L'esquelet d'alguns dinosaures, especialment Teròpodes i Ornitòpodes, s'assembla en molts aspectes al dels ocells i mamífers de carrera ràpida. Algunes característiques clau d'aquesta semblança són les potes allargades i esveltes i unes articulacions que indiquen la capacitat de flexionar en gran mesura el colze, el canell, el genoll i el turmell. Els ossos buits, les grans urpes i les proporcions de les extremitats indiquen un bipedisme habitual, així com una cua llarga i rígida per equilibrar-se amb precisió durant la carrera. Pel que sembla, aquests dinosaures serien tan ràpids i àgils com els mamífers i aus actuals, el que suggereix que podrien haver tingut un metabolisme endotèrmic. Alguns paleontòlegs afirmen que els dinosaures grans, com els Ceratopsians, galopaven com els rinoceronts actuals.  Aquest argument no és consistent amb l'estructura de les potes i els rastres d'icnites dels grans dinosaures fitòfags quadrúpedes, que indiquen que caminaven lentament. Per tant, les proves esquelètiques que justifiquen velocitat, alts nivells d'activitat i agilitat en els dinosaures i la inferència d'endotermia, es limiten per ara als Teròpodes i Ornitòpodes.
La mida encefàlica relativa i la seva complexitat aporten una segona sèrie de proves de la velocitat, els alts nivells d'activitat i agilitat en alguns dinosaures. Aquestes característiques dels endoterms vivents precisen un major control sensorial i motriu, exercit per un encèfal de mida major i més complex que el dels ectoterms. Si es comparen les mides encefàliques relatives dels dinosaures amb el d'un saure ectoterm actual, els Teròpodes i Ornitòpodes sembla que van ser relativament intel·ligents Però les mides encefàliques relatives dels Sauròpodes, Tireòfors i Marginocèfals són bastant inferiors als del saure.
La complexitat encefàlica dels dinosaures només es pot deduir a partir dels motlles endocranials dels cranis fòssils buits o endocasts. Aquests motlles reprodueixen la configuració general de l'encèfal, així com la ubicació i el nombre de nervis i vasos sanguinis relacionats amb ell. La majoria d'aquests revelen que moltes espècies de dinosaures tenien un nivell de complexitat encefàlica típicament reptilià, això es dedueix quan s'observa que en els endocasts no hi ha conservades estructures especials, com uns hemisferis cerebrals extremadament grans, que poden relacionar-se amb la velocitat i els alts nivells d'activitat i d'agilitat.
Una quarta línia d'evidències procedeix dels seus rastres, a partir dels quals es pot estimar la seva velocitat. La majoria d'aquests indiquen una marxa lenta, que es la velocitat normal de tots els vertebrats actuals tant ectoterms com endoterms, si bé n'hi ha alguns que documenten que alguns Teròpodes de mida petita podien córrer amb la mateixa rapidesa que un antílop actual.
Així doncs, les evidències a favor de la velocitat, l'activitat sostinguda i l'agilitat entre els dinosaures sembla que només recolza l'endotermia en els Teròpodes i els Ornitòpodes. Però, com ja s'ha comentat al principi, hi ha ectoterms actuals que són molt ràpids, actius i àgils i es possible que els dinosaures veloços també ho fossin sense la necessitat de ser endoterms.

Endocasts de quatre gèneres de Sauropodomorfs i la seva posició al crani de cadascun.
Foto: Universitat d'Ohio.

dissabte, 16 d’agost de 2014

La postura dels dinosaures amb relació amb el metabolisme.

Els ectoterms actuals tenen una postura de les extremitats estesa, mentre que els endoterms tenen, en general, una postura erecta. També hi ha excepcions, com els mamífers marins, que tenen les aletes esteses per poder-se moure per l'aigua.  Els vertebrats mostren una coordinació gairebé perfecta entre la postura i el metabolisme. Aquesta correlació podria indicar que els animals extingits amb una postura erecta, com els dinosaures, eren endoterms.
Dues objeccions es podrien fer a aquesta conclusió: 
En primer lloc, no s'ha pogut establir una relació de causa i efecte entre la postura i el metabolisme. És possible que els ectoterms del passat podessin tenir una postura erecta i que només sigui una coincidència que tots els ectoterms actuals tinguin una postura estesa.
Una segona contradicció és que no tots els dinosaures podien haver tingut una postura erecta. Els Estegosaures, Anquilosaures i Ceratopsians han estat reconstruïts amb les potes posteriors verticals i les potes anteriors esteses o semi-esteses. Què indica això sobre el seu metabolisme? Probablement, factors diferents del metabolisme, com l'armadura i el crani pesats d'aquests grups d'Ornitisquis, els van obligar a adoptar un caminar lent i una postura estesa de les seves potes anteriors.
Tot i aquestes crítiques, la correlació entre postura i metabolisme en els vertebrats actuals és impressionant. Un aspecte parcial d'aquesta correlació, -el de que tots els bípedes actuals siguin endoterms-, també suggereix que els dinosaures amb aquesta postura també ho eren. Però per acceptar que aquestes correlacions indiquen l'endotèrmia dels dinosaures, s'ha d'acceptar, també, que la postura ve controlada pel metabolisme, una conclusió que encara està subjecta a cert debat.
   
Reconstrucció de Henrich Harder d'un Estegosaure amb les potes semi-esteses.

dilluns, 11 d’agost de 2014

Laquintsaura, un nou Ornitisqui basal del Juràssic inferior de Veneçuela.

El Laquintasaura venezuelae ha estat nombrat a partir de varis fòssils fragmentaris trobats al jaciment del Juràssic Inferior de "La Quinta", d'on prové part del nom del gènere, junt amb saura, forma femenina de saurus. El nom de l'espècie, ve de Veneçuela, on està localitzat el jaciment. Entre els fòssils amb que s'ha pogut descriure el Laquintasaura es troben dents, varis ossos del crani (premaxil·lar, maxil·lar, jugals, parietals, frontals, postfrontal i exoccipital), vèrtebres cervicals, dorsals, sacres i caudals, costelles, l'escàpula, elements de la cintura pèlvica, un fèmur i un peroné, donant així una vista més o menys clara de com podria ser aquest Ornitisqui. Els ossos pertanyien a varis individus d'edats diferents. Les restes es van recollir en diverses campanyes d'excavació a "La Quinta" des de finals de la dècada de 1980. Al principi, es va atribuir a un Lesothosaurus, un gènere d'Ornitisqui basal de l'Àfrica meridional, el que en certa mesura podia ser cert, ja que Amèrica del Sud i Àfrica estaven unides en el supercontinent Gondwana, però al 2008, un equip de paleontòlegs britànics va comparar els fòssils de "La Quinta" amb el Lesothosaurus i van aclarir que no es tractava d'aquest. Des de llavors es van fer estudis de comparació amb altres Ornitisquis primitius del Triàsic superior i el Juràssic inferior de Gondwana, sense donar resultat, el que indicava que era una raça nova per a la paleontologia. El dimecres 6 d'agost del 2014, The Royal Society va presentar al món el Laquintasaura venezuelae. És, en general, força diferent d'altres Ornitisquis basals de la mateixa època, sobretot les dents, excepcionalment allargades, amb corones afilades que es recorben lleugerament, contorns amb forma de triangle isòsceles i estries prominents que s'estenen per la superfície labial (del llavi) i lingual (de la llengua). També presenta semblances amb altres tàxons en varis ossos del crani com el conjugal, el postorbital, el quadrat i elements neurocranials. El Laquintasaura és important per omplir el buit sobre els Ornitisquis del Triàsic superior i el Juràssic inferior, comprendre millor el comportament gregari en aquests animals i ha obert la porta dels dinosaures de les latituds equatorials, on es pensava que seria impossible trobar-hi fòssils.

Foto amb alguns dels ossos amb que s'ha descrit el Laquintasaura i la seva situació a l'esquelet.
Foto: The Royal Society. 

Reconstrucció d'un grup de Laquintasaura. Aquest és el primer dinosaure del qual es coneixen evidències de comportament social.
Foto: Paleovenezuela
 Font: The Royal Society i Paleovenezuela.

dijous, 7 d’agost de 2014

El metabolisme dels dinosaures: termes i conceptes bàsics.

Un dels grans dilemes de la paleontologia és el de determinar el metabolisme dels dinosaures. Els paleontòlegs van considerar durant molt de temps que els dinosaures tenien el típic metabolisme reptilià que popularment s'anomena de sang freda, però l'any 1970 l'investigador de la Universitat de Yale  John Ostrom va suggerir que els dinosaures serien de sang calenta com les aus i els mamífers. Poc després, un altre paleontòleg nord-americà, Robert Bakker va publicar a la revista Scientific American un article titulat "Dinosaur Renaiisance" ("El renaixement dels dinosaures"), on presentava les evidències i les anàlisis que recolzaven la hipòtesi de que tots els dinosaures eren de sang calenta. D'aquest manera, en Bakker va iniciar un debat, encara vigent, sobre la naturalesa del metabolisme d'aquests animals. Però abans d'entrar en aquest tema ens hem de familiaritzar amb alguns termes i conceptes bàsics.

ALGUNS TERMES I CONCEPTES

El metabolisme es pot definir com el conjunt de processos químics que proporcionen energia i reparen les cèl·lules d'un organisme. En termes populars, el metabolisme dels vertebrats pot ser de sang freda o de sang calenta. Els termes científics gairebé equivalents són ectotèrmic (per als animals de sang freda) i endotèrmic (pels de sang calenta), basats en les arrels gregues ectos ("enfora"), endos ("endins") i thermos ("temperatura").
Els ectoterms reben la major part de la seva calor corporal d'una font de calor externa, generalment directament del sol. Els endoterms, pel contrari, generen gairebé tot la seva calor internament. Els endoterms tenen taxes de producció de calor típicament elevades, mentre que el metabolisme dels ectoterms és més lent. Els vertebrats que mantenen una temperatura corporal gairebé constant (generalment, més o menys 2ºC) es denominen homeoterms, mentre que aquells en que la seva temperatura varia al llarg del dia, de l'estació o del seu cicle vital són heteroterms (del grec homeos "semblant" i heteros "diferent").
Actualment s'observen diferents tipus de metabolisme en els varis tipus d'animals vertebrats. Els mamífers i les aus, els vertebrats terrestres o Tetràpodes més diversificats i els dominants en gairebé tots els ecosistemes, són endoterms, mentre que els rèptils i amfibis, menys diversificats, són ectoterms. La gran diferència entre els dos tipus de metabolisme suggereix una marcada dicotomia en els vertebrats, amb l'endotèrmia per un costat i l'ectotèrmia per un altre. Tot i això, només descriuen els amplis extrems d'un espectre de metabolismes entre els vertebrats.  Alguns ectoterms, com per exemple la tonyina, mantenen temperatures corporals altes, mentre que a alguns endoterms, com els tenrecs, els costa mantenir una temperatura corporal constant. A vegades, a les espècies que presenten aquestes característiques se'ls classifica en un tipus de metabolisme intermig anomenat mesotèrmia (del grec mesos "mig"). Per tant, existeix una gran varietat en el metabolisme dels vertebrats actuals i no hi ha raó que impedeixi pensar en l'existència d'aquesta pluralitat en els dinosaures i altres criatures del Mesozoic.
El fet de que els vertebrats endoterms actuals siguin més exitosos que els ectoterms ha creat el concepte erroni de que la ectotèrmia és una forma inferior de metabolisme. Per això, com mamífers que som els humans, la majoria considera que els rèptils i els amfibis són repulsius. Però en comptes d'això, tenim que considerar que els dos tipus de metabolismes són igualment viables, cadascun amb les seus avantatges i desavantatges. Per exemple, un ectoterm que rep del sol la major part de la seva calor corporal necessita menjar molt menys que un endoterm de talla comparable, el que reduiria problemes relacionats amb l'obtenció de menjar. La majoria dels ectoterms poden suportar temperatures molt més altes que els endoterms perquè la seva temperatura corporal pot variar en gran mesura dins d'un rang molt més ampli. Aquestes avantatges expliquen, per exemple, perquè en alguns dels deserts més càlids de la Terra, abunden els rèptils mentre que hi ha molt pocs mamífers. Això es degut a que aquests últims no poden trobar aliments suficients per suportar les temperatures extremes d'aquests deserts. Encara que l'ectotèrmia no pot ser inferior a l'endotèrmia, la qüestió de la superioridad metabòlica s'ha esgrimit amb freqüència per mostrar que els dinosaures eren endotèrmics. La veritat es que alguns paleontòlegs no poden creure que haurien tingut tant d'èxit si haguessin estat ectotèrmics.
El metabolisme ve determinat per les reaccions químiques en els enzims, la sang i els òrgans interns. Pel que se sap, cap d'aquestes estructures es va fossilitzar, amb el que podria semblar que hi ha molt poca informació directa sobre el metabolisme dels dinosaures. Afortunadament, els fòssils conserven una apreciable varietat d'informació, encara que gran part d'aquesta sigui indirecta. Aquesta informació pot organitzar-se en vàries categories i la major part d'ella ha sigut interpretada de maneres diferents.

Representació gràfica sobre l'obtenció d'energia i l'absorció de calor exterior en un organisme ectoterm.
Foto: Universitat de Texas.

Relació entre la mida i la taxa de producció de calor corporal de llangardaixos, rates, cocodrils, elefants i dinosaures Teròpodes, Marginocèfals i Sauròpodes.
Foto: Viquipèdia.