Forskere sætter ichthyosaurer i virtuelle vandtanke

Brug af computersimuleringer og 3D-modeller, palæontologer fra University of Bristol har afsløret flere detaljer om, hvordan mesozoiske havdrager svømmede.

Forskningen, offentliggjort i dag i tidsskriftet Proceedings of the Royal Society B , kaster nyt lys over deres energibehov under svømning, viser, at selv de første ichthyosaurer havde kropsformer, der var godt tilpasset til at minimere modstand og maksimere volumen, på samme måde som moderne delfiner.

Ichthyosaurs er en uddød gruppe af havgående krybdyr, der levede under den mesozoiske æra, omkring 248-93,9 millioner år siden.

Under deres udvikling, de ændrede form væsentligt, fra at have smal, øgle-lignende kroppe til mere strømlinede fiskeformede kroppe.

Det blev antaget, at ændringen i kropsform gjorde dem mere effektive svømmere, især ved at reducere kroppens modstand, med andre ord, modstanden mod bevægelse.

Hvis de kunne producere mindre modstand for en given kropsmasse, de ville have mere kraft til at svømme, eller svømning ville kræve mindre indsats. Så kunne de svømme længere distancer eller nå hurtigere hastigheder.

Susana Gutarra, en ph.d. studerende i palæobiologi ved University of Bristol's School of Earth Sciences, sagde:"For at teste, om fiskeformede kroppe hjalp ichthyosaurer med at reducere energikravene til svømning, vi lavede 3-D modeller af flere forskellige ichthyosaurer.

"Vi lavede også en model af en flaskenæsedelfin, en levende art, der kan observeres i naturen, så vi kunne teste, om metoden virkede."

Dr. Colin Palmer, en hydrodynamikekspert og en samarbejdspartner, tilføjede:"Susana brugte klassiske metoder fra skibsdesign til at teste disse gamle krybdyr.

"Softwaren bygger en "virtuel vandtank", hvor vi kan styre variabler som temperaturen, tæthed og hastighed eller vand, og det giver os mulighed for at måle alle resulterende kræfter.

"Model ichthyosaurerne blev sat ind i denne "tank", og væskestrømningsforhold modelleret, på samme måde tester skibsdesignere forskellige skrogformer for at minimere modstand og forbedre ydeevnen."

Professor Mike Benton, også fra Bristol's School of Earth Sciences og en samarbejdspartner, sagde:"Til vores store overraskelse, vi fandt ud af, at de drastiske ændringer af ichthyosaurs kropsform gennem millioner af år ikke reducerede modstanden ret meget.

"Alle havde design med lavt træk, og kropsformen må have ændret sig fra lang og slank til delfinagtig af en anden grund. Det ser ud til, at kropsstørrelse også betød noget."

Susana Gutarra tilføjede:"De første ichthyosaurer var ret små, på størrelse med en odder, og senere nåede de størrelser på 5-20 meter i længden.

"Når vi målte flow over forskellige kropsformer i forskellige størrelser, vi fandt ud af, at store kroppe reducerede det massespecifikke energibehov ved konstant svømning."

Dr. Benjamin Moon, en anden samarbejdspartner fra Bristol's School of Earth Sciences, sagde:"Der skete et skift i svømmestil under ichthyosaur-evolutionen. De mest primitive ichthyosaurer svømmede ved kropsbølger og senere erhvervede de brede haler til svømning ved at slå på halen (mere effektiv til hurtig og vedvarende svømning).

Imidlertid, vi fandt ud af, at nogle meget tidlige ikthyosaurer, synes godt om Utatsusaurus , kunne have været velegnet til udholdenhedssvømning takket være deres store størrelse, på trods af svømning ved kropsbølger. Vores resultater giver et meget interessant indblik i ichthyosaurernes økologi."

Susana Gutarra konkluderede:"Svømning er et meget komplekst fænomen, og der er nogle aspekter af det, som er særligt svære at teste i fossile dyr, som bevægelse.

"I fremtiden, vi vil sandsynligvis se simuleringer af ichthyosaurer, der bevæger sig gennem vand.

"I øjeblikket, simulering af ichthyosaurerne i en statisk glidende position, sætter os i stand til at fokusere vores undersøgelse på morfologien, minimerer vores antagelser om deres bevægelse og giver os også mulighed for at sammenligne et relativt stort udvalg af modeller."