Palæontologer skaber den mest detaljerede virtuelle 3-D-model af endokraniel støbning og blodkar i hovedet af ankylosaurian

Palæontologer fra St. Petersborg Universitet har været de første til at studere i detaljer strukturen af ​​hjernen og blodkarrene i kraniet på ankylosauren Bissektipelta archibaldi, en planteædende dinosaur, der i udseende ligner en moderne bæltedyr. Forskere producerede den første tredimensionelle computerrekonstruktion af en dinosaur-endocast lavet i Rusland, en digital cast af sin hjernekasse. Det gjorde det muligt at fastslå, at ankylosaurer, og Bissektipelta i særdeleshed, var i stand til at afkøle deres hjerner, havde en ekstremt udviklet lugtesans, og hørte lavfrekvente lyde. Imidlertid, deres hjerner var halvanden gang mindre end moderne dyr af samme størrelse.

Ankylosaurer dukkede op på Jorden midt i juraen - for omkring 160 millioner år siden - og eksisterede indtil slutningen af ​​dinosaur-æraen, som sluttede for 65 millioner år siden. Disse planteædende dyr mindede lidt om moderne skildpadder eller bæltedyr, var dækket af tyk rustning, og havde nogle gange endda en knoglet kølle på halen. Forskerne blev interesserede i de unikt bevarede rester af ankylosaurer fra Usbekistan. Selvom disse fossiler har været kendt i 20 år, først nu har forskerne haft mulighed for at studere prøverne indefra ved hjælp af banebrydende metoder.

Under studiet, palæontologerne undersøgte tre fragmenter af fossile kranier fra ankylosauren Bissektipelta archibaldi. De blev fundet under en række internationale ekspeditioner URBAC (uzbekisk / russisk / britisk / amerikansk / canadiske fælles palæontologiske ekspeditioner) i slutningen af ​​1990'erne og begyndelsen af ​​2000'erne ved Dzharakuduk-lokaliteten i den centrale Kyzylkum-ørken, Usbekistan. Forskerne understreger, at det er unikt, i, at der findes talrige rester af repræsentanter for ~90 millioner år gammel fauna. Disse inkluderer dinosaurer, pterosaurer, krokodiller, fugle, pattedyr og andre hvirveldyr.

"Dette er virkelig et af de rigeste steder i verden. Faunaen i Dzharakuduk har nu mere end 100 arter af gamle hvirveldyr, " sagde Pavel Skutschas, lektor ved St Petersburg University og ekspert i mesozoiske hvirveldyr. "Selvfølgelig, en sådan mangfoldighed af liv ville ikke være blevet fundet uden store feltstudier. En serie på ni URBAC ekspeditioner, gennemført fra 1997 til 2006, samlede indsatsen fra palæontologer fra mange lande i søgen efter knogler fra gamle dyr."

Materialet, der blev indsamlet på det tidspunkt, omfatter snesevis af fragmenter af kranier og skeletter, og hundredtusindvis af isolerede knogler. Forskere bruger dem stadig i deres forskning og siger, at det vil give undersøgelser i mange år fremover. På nuværende tidspunkt de tre fragmenter af fossile ankylosaur-hjernekasser fra Usbekistan opbevares på Det Russiske Videnskabsakademis Zoologiske Institut. Imidlertid, de er blevet midlertidigt overført til forskning til afdelingen for hvirveldyrszoologi ved St. Petersborg Universitet.

Ankylosaurer levede på vores planet i 100 millioner år

"Takket være udviklingen af ​​computertomografi (CT) i løbet af de sidste 15 til 20 år, palæontologer er i stand til at lære mere og mere om dinosaurernes hjerne og dens struktur, " sagde Ivan Kuzmin, artiklens hovedforfatter og doktorand ved St. Petersborg Universitet.

"Vi besluttede at genbeskrive Bissektipelta archibaldi, og det lykkedes os at afklare dens plads på ankylosaurernes fylogenetiske træ. En 3-D rekonstruktion af endocasten af ​​dets hjernehulrum blev lavet ved hjælp af CT. Det er vigtigt at forstå, at den digitale 'cast' af hjernekassen ikke er hjernen selv. Det er nødvendigt at studere det omhyggeligt for at forstå, hvor stor den faktiske hjerne var, hvor dens dele var, hvordan karrene og nerverne blev anbragt."

Efter omhyggeligt arbejde, der varede i tre år, videnskabsmændene fastslog, at en betydelig del af hjernen i Bissektipelta archibaldi var optaget af lugteløg - omkring 60 % af størrelsen af ​​hjernehalvdelene. Bissektipelta havde sandsynligvis en ekstremt udviklet lugtesans, hvilket sikkert hjalp det med at lede efter mad, det modsatte køn, og at mærke rovdyrenes tilgang i tide. Det var af afgørende betydning at vide om enhver fare på forhånd, fordi ankylosaurer havde så tung rustning og en klodset figur. Duften af ​​ankylosaurer kan endda sammenlignes med lugten af ​​det berømte rovdyr Tyrannosaurus rex. Dens lugteløg var endnu større, da de optog omkring 65-70 % af størrelsen på de store halvkugler.

"En anden interessant færdighed hos ankylosauren, som vi lærte om, er evnen til at afkøle dens hjerner i bogstavelig forstand, " sagde Ivan Kuzmin. "Netværket af vener og arterier i dens hjernekasse viste sig at være meget kompliceret:De gik ikke i en enkelt retning, men konstant kommunikeret med hinanden, som et system af jernbanespor. Blodet kunne have strømmet i forskellige retninger og blevet omfordelt, samtidig med at dyrets optimale hjernetemperatur opretholdes. For eksempel, hvis toppen af ​​en ankylosaurs hoved blev varm, karrene afledte hurtigt det varme blod og skabte en screeningseffekt – som om en dinosaur tog en solhat på. I øvrigt, ankylosaurernes endokranielle vaskulatur viste sig at ligne noget mere karene hos nutidens firben end de tættere eksisterende slægtninge til dinosaurer - krokodiller eller fugle."

En anden vigtig konklusion vedrører høringen af ​​Bissektipelta archibaldi. Det lykkedes palæontologerne at undersøge det gamle dyrs indre øre. Dens anatomi antyder frekvensen af ​​lyde, som ankylosauren kunne høre. Området viste sig at have været fra omkring 300 til 3, 000 hertz - nutidens krokodiller hører i samme rækkevidde. Det er ret lave frekvenser, der svarer til den relativt store størrelse af ankylosaurer. Jo større nutidens dyr er, jo flere lavfrekvente lyde laver og hører de. Palæontologerne foreslog, at under evolutionen, ankylosaurer steg i størrelse, så danner senere opfattede lyde af endnu lavere frekvenser.

"Nutidens dyrearter er karakteriseret ved et bestemt forhold mellem hjerne og kropsstørrelse, " forklarede Ivan Kuzmin. "Hvis du ser på dinosaurer, så var ankylosaurer og deres nærmeste slægtninge (stegosaurer) næsten outsidere. Massen af ​​deres hjerne viste sig at være mindst halvdelen mindre end hvad vi ville forvente, baseret på en sammenligning med nutidens dyr. Det var omkring 26,5 gram for en tre meter Bissektipelta. Dens hjernestørrelse kan sammenlignes med to valnødder. Alligevel, ankylosaurer eksisterede på planeten i 100 millioner år. De var ret succesrige med hensyn til evolution. Imidlertid, at dømme efter størrelsen af ​​deres lugteløg, de snusede lidt hurtigere, end de troede."

I næste fase af deres forskning, forskerne vil gerne studere fossile hjernekamre hos andre arter af ankylosaurer for at teste de hypoteser, der er udtrykt i papiret. Derudover palæontologerne fortsætter med at bruge computertomografi og arbejder i øjeblikket med digitale endokranielle afstøbninger af hadrosaurer – andenæbbede dinosaurer, hvis rester blev fundet på samme lokalitet i Usbekistan.

Forskningen er publiceret i Biologisk kommunikation .