Udforsker de evolutionære fordele ved knoglevægt

Hvis du har brug for at lure i bunden af ​​et vandområde og vente på bytte, er det klogt at forblive ubevægelig uden at gøre modstand mod vandets opdrift. For at gøre det har du brug for et slags dykkerbælte, der hjælper med at synke. En stor paddeart Metoposaurus krasiejowensis, der levede for mere end 200 millioner år siden, kompenserede for opdrift med en tung skulderbælte. Forskere fra universiteterne i Bonn og Opole (Polen) undersøgte knoglerne i bæltet under et mikroskop. Kompaktheden i mellemkravebenet viser en slående lighed med brystknoglerne på moderne søkøer. Resultaterne er nu offentliggjort i Journal of Anatomy .

For mellem 225 og 215 millioner år siden levede en stor temnospondyl paddeart i flodsletter i det sydvestlige Polen:Metoposaurus krasiejowensis. Derudover eksisterede en anden, endnu større Temnospondyli-art, Cyclotosaurus intermedius og en krokodille-lignende krybdyrart kendt som phytosaurs sammen med metoposaurerne. Metoposaurider er padder, der udviklede sig for 300 millioner år siden.

"Nogle forskere mener, at moderne frøer, tudser og salamandere kan være efterkommere af disse temnospondyli," siger førsteforfatter Sudipta Kalita, forskningsassistent i palæontologi ved Institut for Geovidenskab ved Universitetet i Bonn, Tyskland. Metoposaurider er slående forskellige fra andre Temnospondyli-arter på grund af deres store afrundede kranietoppe, massive skulderknogler og lille bækkenbælte med små ben.

I begyndelsen af ​​1900-tallet spekulerede den tyske palæontolog Eberhard Fraas for første gang i, at metoposaurider levede som bundbeboere i lavvandede ferskvandsøkosystemer. Hans antagelse var baseret på disse dyrs store skulderknogler, hvilket gjorde det lettere for dem at synke. En lignende strategi bruges af moderne søkøer. De bruger vægten af ​​deres brystknogler til at fordybe sig i deres lavvandede kysthabitat for at græsse på søgræs under vandet.

Store knogler behøver ikke at være tunge

"En stor knogle behøver ikke at være tung," siger seniorforfatteren Dr. Dorota Konietzko-Meier fra universitetet i Bonn's afdeling for palæontologi. "Tætheden af ​​knoglen er afgørende for at forstå en sådan tilpasning." Ligesom blyvægte ved dykning letter tunge knogler nedstigning. Ellers ville der skulle bruges en masse muskelenergi for at kompensere for at modstå opdrift gennem padlebevægelser under dykning.

Eberhard Fraas' formodning rejser spørgsmålet om, hvorvidt skulderknoglerne på metoposaurider faktisk var tunge. Forskere fra Institut for Geovidenskab ved Universitetet i Bonn undersøgte for første gang knoglernes indre mikrostruktur for at se, om der faktisk var meget knoglemasse der. De fokuserede på to spørgsmål:Bidrog Metoposaurus' skulderknogler til dens undervandsbund-livsstil? Indtog unge og gamle metoposaurider forskellige nicher på forskellige vanddybder?

Pixel-tællesoftware beregnede knoglernes kompakthed

For at teste disse hypoteser skar forskerne de to gigantiske elementer i skulderbæltet op:kravebenene og mellemkravebenet - en knogle placeret mellem de parrede kraveben. De tog meget tynde snit fra disse knogler og undersøgte dem under et mikroskop. Disse sektioner blev derefter scannet og konverteret til sort-hvide billeder. Using this data, a pixel-counting software calculated the percentage of compactness.

As a bone grows in size, so do the pores inside nullifying the added weight due to bone growth. These pores provide blood and oxygen supply to the bones when the animals are alive. However, the researchers found that the interclavicles of Metoposaurus krasiejowensis still contained a lot of bone, even in the largest of specimens. "This suggests that the compactness of the bone at some locations within the interclavicles bears a striking resemblance to the compactness of the thoracic bones of modern manatees," Kalita reported. Unlike Metoposaurus, this was not observed in Cyclotosaurus.

The researchers interpreted the results to mean that the interclavicles helped with sinking and allowed Metoposaurus to lead an underwater bottom dwelling lifestyle. "This interpretation supports the conjecture of Fraas and later paleontologists who described Metoposaurus as a bottom dwelling ambush predator," emphasized Dr. Dorota Konietzko-Meier.

"Moreover, young and old metoposaurs did not live at different depths of the waters, but in the same underwater ecosystem close to the substrate," said Elżbieta M. Teschner of the University of Opole. Considering the heavy interclavicles, the researchers assume that this animal only surfaced to catch its breath. It then slowly sank into the depths to wait for prey. Unlike the metoposaurid, Cyclotosaurus may have lived closer to the water surface like modern crocodiles and alligators. + Udforsk yderligere

Fossil growth reveals insights into the climate