Вы заходзіце ў калідор з прыглушаным святлом, у ім вам сустракаюцца бяздольныя душы, якія раздзіраюцца болем і пакутамі. Але ім не будзе тут спакою, бо за кожнымі з дзвярэй іх чакае яшчэ больш пакут і страху, якія напаўняюць усе клетачкі цела і запаўняюць усе думкі. Вы падыходзіце да адной з дзвярэй, за якой чуецца пякельны скрыгат і гудзенне, якія прабіраюць да костак. Сабраўшы рэшткі смеласці ў кулак, вы працягваеце халодную ад жаху руку да ручкі дзвярэй, як раптам хтосьці ззаду дакранаецца вашага пляча, і вы, здрыгануўшыся ад нечаканасці, абарочваецеся. «Доктар вызваліцца праз некалькі хвілін. Прысядзьце пакуль, мы вас паклічам», - паведамляе вам далікатны голас медсёстры. Мабыць менавіта так сабе ўяўляюць паход да стаматолага некаторыя людзі, якія да гэтых "садыстаў" у белых халатах ставяцца вельмі адмоўна. Але мы сёння не будзем казаць пра дэнтафобію, мы будзем казаць пра кракадзілаў. Так-так, менавіта пра іх, а дакладней пра іх зубкі, якія ў стаматалагічным лячэнні не патрабуюцца.
Навукоўцы з універсітэта Місуры (ЗША) правялі даследаванне зубоў кракадзілаў, якое паказала забаўныя асаблівасці эмалі гэтых бездакорных паляўнічых, якія належаць якраз на свае сківіцы. Што высветлілі навукоўцы, чым адрозніваюцца зубы сучасных кракадзілаў ад іх дагістарычных сваякоў і якая ад гэтага даследавання карысць? Пра гэта мы даведаемся з даклада даследчай групы.
Аснова даследавання
Для большасці пазваночных зубы з'яўляюцца неад'емным атрыбутам атрымання і ўжывання ежы (мурашкаеды не ў рахунак). Некаторыя з драпежнікаў належаць падчас палявання на хуткасць (гепарды), некаторыя - на калектыў (ільвы), а для некаторых велізарную ролю гуляе сіла іх укусу. Гэта адносіцца і да кракадзілаў, якія падкрадваюцца да сваіх ахвяр у вадзе і хапаюць іх сваімі магутнымі сківіцамі. Каб ахвяра не змагла вырвацца, захоп павінен быць магутны, а гэта выліваецца ў вялікія нагрузкі на касцяную структуру. Каб нівеліраваць адмоўны эфект сваіх магутных укусаў у кракадзілаў маецца другаснае касцяное неба, якое нерухома злучана з чэрапам.
Наглядная дэманстрацыя закрыцця і адкрыцці сківіцы кракадзіла.
Адной з асноўных асаблівасцю кракадзільных зубоў з'яўляецца іх сталая замена на новыя, калі старыя зношваюцца. Справа ў тым, што зубы кракадзілаў нагадваюць матрошку, усярэдзіне якой развіваюцца новыя зубы. Прыкладна раз у 2 гады кожны з зубоў у сківіцы мяняецца на новыя.
Звярніце ўвагу, наколькі шчыльна замыкаецца гэтая «зубная пастка».
Зубы кракадзілаў падзяляюцца на некалькі катэгорый па форме і які адпавядае функцыяналу. У пачатку сківіцы ёсць па 4 вялікіх ікла, якія патрэбны для эфектыўнага захопу здабычы. У сярэдзіне размешчаны таўсцейшыя зубкі, якія павялічваюцца ўздоўж сківіцы. Гэтая частка патрэбна для разразання здабычы. У падставы зубы пашыраюцца і становяцца больш плоскімі, што дазваляе кракадзілам раскусваць ракавіны малюскаў і панцыры чарапах, як семечкі.
Наколькі ж моцная сківіца кракадзіла? Натуральна, гэта залежыць ад яго памераў і віду. Напрыклад, у 2003 годзе высветлілі, што 272-кілаграмовы місісіпскі алігатар кусае з сілай 9500 Н (Н — Ньютан, 1 Н = 1 кг·м/с2). А вось 1308-кілаграмовы грабністы кракадзіл прадэманстраваў ашаламляльныя ～34500 Н. Дарэчы, абсалютная сіла ўкусу ў чалавека складае прыкладна 1498 Н.
Сіла ўкусу залежыць не столькі ад зубоў, колькі ад сківічнай цягліц. У кракадзілаў гэтыя мышцы вельмі шчыльныя і іх шмат. Аднак існуе моцная розніца паміж вельмі развітымі цягліцамі, якія адказваюць за зачыненне пашчы (што і дае такую сілу ўкусу), і слабымі цягліцамі, якія адказваюць за адкрыццё пашчы. Гэта тлумачыць чаму закрытую пашчу кракадзіла можна ўтрымаць з дапамогай простага скотчу.
Ану, пакажы, хто цябе маляўкай назваў.
Але сківіца кракадзілам патрэбна не толькі для бязлітасных забойстваў дзеля пражытак, але і для клопату аб сваім нашчадстве. Самкі кракадзілаў часта пераносяць сваіх дзіцянят менавіта ў сківіцы (складана знайсці больш бяспечнае для іх месца, бо хто захоча туды лезці). Пашча кракадзілаў абсталявана вельмі адчувальнымі рэцэптарамі, дзякуючы якім яны могуць рэгуляваць сілу прыкусу, што дазваляе ім лепш утрымліваць здабычу або акуратна пераносіць дзетак.
Зубы чалавека, нажаль, не адрастаюць пасля выпадзення старых, але маецца нешта агульнае з кракадзіламі - эмаль.
Выява №1: каудальный зуб місісіпскага алігатара (Alligator mississippiensis).
Эмаль гэта знешняя абалонка каронкавай часткі зуба. Гэта самая трывалая частка цела чалавека, як і многіх іншых пазваночных. Аднак у нас, як мы ведаем, зубы не мяняюцца на новыя, таму наша эмаль павінна быць таўсцейшай. А вось у кракадзілаў зношаныя зубы мяняюцца на новыя, таму ў тоўстай эмалі няма неабходнасці. Гучыць цалкам лагічна, ці так усё насамрэч?
Навукоўцы кажуць, што разуменне змен эмалі ўсярэдзіне аднаго таксона дазволяць у далейшым лепш памятаць як змяняецца структура эмалі ў залежнасці ад біямеханікі і дыеты жывёлы.
Кракадзілы, а менавіта алігатар Місісіпіенскі, выдатна падыходзяць для гэтага даследавання па шэрагу прычын. Па-першае, іх зубы, сіла ўкусу і структура эмалі мяняюцца ў залежнасці ад узросту і памераў асобіны, што абумоўлена яшчэ і зменай дыеты. Па-другое, зубы кракадзілаў маюць розную марфалогію ў залежнасці ад становішча ў сківіцы.
Выява №2: а і b паказваюць розніцу зубоў паміж буйнымі і дробнымі асобінамі, з-е паказваюць зубы выкапняў продкаў сучасных кракадзілаў.
Ростральныя зубы тонкія і выкарыстоўваюцца для захопу здабычы, у той час як каудальный зубы тупыя і выкарыстоўваюцца для драбнення з больш высокімі сіламі ўкусу. Гэта значыць нагрузка на зуб залежыць ад яго становішча ў сківіцы і ад памераў гаспадара гэтай сківіцы.
У дадзеным даследаванні прадстаўлены вынікі аналізу і вымярэнняў абсалютнай таўшчыні эмалі (AET) і стандартызаванай па памеры (адноснай) таўшчыні эмалі (RET) зубоў кракадзіла.
AET уяўляе сабой ацэнку сярэдняй адлегласці ад эмалі-дэнцінавага пераходу да знешняй паверхні эмалі і ўяўляе сабой лінейнае вымярэнне. А RET - гэта безразмерная велічыня, якая дазваляе параўноўваць адносную таўшчыню эмалі ў розных маштабах.
Навукоўцы правялі адзнаку AET і RET ростральнага (у «носе» сківіцы), прамежкавага (у сярэдзіне шэрагу) і каудальнага (у падставы сківіцы) зубоў у сямі асобін выгляду алігатар Місісіпіенскі.
Важна таксама адзначыць, што структура эмалі можа залежаць ад дыеты асобіны і ўсяго віду ў цэлым. У кракадзілаў дыета вельмі шырокая (што злавілі, тое і будзе абедам), але яна адрозніваецца ад той, што была ў іх сваякоў, якія ўжо даўно вымерлі. Каб праверыць гэта з пункту гледжання эмалі, навукоўцы правялі аналіз AET і RET выкапняў. Protosuchidae (UCMP 97638), Iharkutosuchus (MTM VER 2018.837) і Allognathosuchus (YPM-PU 16989). Protosuchidae з'яўляецца прадстаўніком юрскага перыяду, Iharkutosuchus - крэйдавага перыяду, а Allognathosuchus з эацэна.
Перад пачаткам фактычных вымярэнняў даследнікі правялі мазгавы штурм і прапанавалі некалькі тэарэтычных гіпотэз:
- гіпотэза 1а - паколькі AET з'яўляецца лінейнай мерай і павінна залежаць ад памеру, мяркуецца, што дысперсія ў AET будзе лепш за ўсё тлумачыцца памерам чэрапа;
- гіпотэза 1b - паколькі RET стандартызаваны па памеры, мяркуецца, што дысперсія ў RET будзе лепш за ўсё растлумачаная становішчам зуба;
- гіпотэза 2а - паколькі AET і даўжыня чэрапа з'яўляюцца лінейнымі мерамі памеру, яны павінны маштабавацца з ізаметрычным нахілам;
- гіпотэза 2b - паколькі каудальный зубы адчуваюць найбольшыя сілы прыкус у зубным шэрагу, такім чынам RET будзе вышэй у каудальный зубоў.
У табліцах ніжэй прадстаўлены дадзеныя ўзораў (чарапы кракадзілаў выгляду алігатар Місісіпіенскі, узятыя з запаведніка Ракфелера ў Гранд Шэнье, Луізіяна, і выкапняў).
Табліца №1: дадзеныя сканавання зубоў кракадзілаў (растральныя, прамежкавыя і каудальный).
Табліца № 2: дадзеныя зубоў (LSkull – даўжыня чэрапа, hCrown – вышыня каронкі, VE – аб'ём эмалі, VD – аб'ём дэнціну, SAEDJ – плошча інтэрфейсу эмаль-дэнцін, AET – абсалютная таўшчыня эмалі, RET – адносная таўшчыня эмалі).
вынікі даследавання
У адпаведнасці з дэнтальнымі дадзенымі, прадстаўленымі ў табліцы №2, навукоўцы прыйшлі да высновы, што таўшчыня эмалі маштабуецца ізаметрычна з даўжынёй чэрапа незалежна ад становішча зуба.
Табліца №3: значэнні AET і RET у залежнасці ад зменных.
Выява №3: маштабаванне AET/RET па стаўленні да даўжыні чэрапа.
У той жа час, таўшчыня эмалі на каудальных зубах значна больш, чым на іншых, але гэта таксама не залежыць ад даўжыні чэрапа.
Табліца № 4: сярэднія значэнні таўшчыні эмалі ў вышэйшых пазваночных (Crocodyliform - пазатаксонавы група кракадзілаў, Dinosaur - дыназаўры, Artiodactyl - парнакапытныя, Odontocete - падатрад кітападобных, Perissodactyl - непарнокопытные, Primate - прыматы, Rodent.
Выява №4: таўшчыня эмалі каудальных зубоў больш, чым іншых.
Дадзеныя датычна маштабавання (таб. № 3) пацвердзілі гіпотэзу 1а, якая тлумачыць залежнасць значэння AET ад даўжыні чэрапа, а не ад становішча зуба. А вось значэнні RET, наадварот, залежаць ад становішча зуба ў шэрагу, а не ад даўжыні чэрапа, што пацвярджае гіпотэзу 1b.
Астатнія гіпотэзы (2а і 2b) таксама былі пацверджаны, што вынікае з дадзеных аналізу сярэдняй таўшчыні эмалі зубоў з розным размяшчэннем у шэрагу.
Параўнанне таўшчыні эмалі ў сучаснага місісіпскага алігатара і яго старажытных прабацькоў паказала шмат агульнага, але былі і адрозненні. Так, у Allognathosuchus таўшчыня эмалі прыкладна на 33% больш, чым у сучасных кракадзілаў (малюнак ніжэй).
Выява №5: параўнанне сярэдняй таўшчыні эмалі ў алігатара і выкапняў кракадзілавых па вышыні зубной каронкі.
Падсумоўваючы ўсе вышэйпералічаныя дадзеныя, навукоўцы дашлі да высновы, што таўшчыня эмалі напроста залежыць ад, так бы мовіць, ролі зубоў. Калі гэтыя зубы неабходны для драбнення, то іх эмаль будзе значна тоўшчы. Раней было ўстаноўлена, што ціск (сіла сціску) каудальных зубоў вышэй, чым ростральных. Гэта звязана менавіта з іх роляй - утрымліваць здабычу і драбніць косткі. Такім чынам, таўсцейшая эмаль прадухіляе пашкоджанне зубоў, якія падчас сілкавання падвяргаюцца максімальнай нагрузцы. Дадзеныя кажуць аб тым, што каудальный зубы ў кракадзілаў ламаюцца значна радзей, нягледзячы на сур'ёзныя нагрузкі.
Акрамя таго, было выяўлена, што ў зубоў Allognathosuchus эмаль значна тоўшчы, чым у астатніх даследаваных кракадзілавых. Лічыцца, што гэты выкапнёвы выгляд аддаваў перавагу сілкавацца чарапахамі, а для драбнення іх панцыраў патрэбныя трывалыя зубкі і тоўстая эмаль.
Навукоўцы таксама правялі параўнанне таўшчыні эмалі кракадзілавых і некаторых дыназаўраў, які адпавядае меркаванай вагі і памеру. Гэты аналіз паказаў, што ў кракадзілавых эмаль была тоўшчы (дыяграма ніжэй).
Выява №6: параўнанне таўшчыні эмалі кракадзілавых і дыназаўраў.
Цікаўна, што эмаль у тыраназаўрыда была практычна такой жа таўшчыні, што і ў значна меншага па памерах Allognathosuchus і нават сучасных кракадзілаў. Лагічна, што структура зуба кракадзілаў тлумачыцца іх звычкамі ў аспектах палявання і дыеты.
Аднак, нягледзячы на свае рэкорды, эмаль у архазаўра (кракадзілы, дыназаўры, птэразаўры і г.д.) танчэй, чым у млекакормячых.
Выява №7: параўнанне таўшчыні эмалі (AET) кракадзілаў і некаторых відаў млекакормячых.
Чаму ж эмаль паляўнічых, так моцна належаць на свае сківіцы, танчэй, чым у сысуноў? Адказ на гэтае пытанне быў яшчэ ў пачатку - замена зношаных зубоў на новыя. Хоць у кракадзілаў і трывалыя зубкі, але ім не патрэбныя, так бы мовіць, звышмоцныя, з прычыны таго, што новы зуб заўсёды прыйдзе на замену зламанаму. У сысуноў (па большай ступені) такога таленту няма.
Выява №8: параўнанне таўшчыні эмалі (RET) кракадзілаў і некаторых відаў млекакормячых.
Калі дакладней, то таўшчыня эмалі ў архазаўра вар'іруецца ў дыяпазоне ад 0.01 да 0.314 мм, а ў млекакормячых ад 0.08 да 2.3 мм. Розніца, як той казаў, на твар.
Для больш падрабязнага азнаямлення з нюансамі даследавання рэкамендую зазірнуць у
Эпілог
Зубы, як бы дзіўна гэта не гучала, з'яўляюцца вельмі важнай прыладай у здабычы ежы. Так, сучасны чалавек заўсёды можа выправіць які-небудзь дэфект, злучаны з зубамі, але сярод прадстаўнікоў дзікай прыроды стаматолагаў няма. Нават чалавек не заўсёды ведаў, што такое лячэнне зубоў. Таму адны выгляды выбіраюць дужыя і даўгавечныя зубы, іншыя ж аддаюць перавагу змяняць, іх як пальчаткі. Кракадзілаў і іх далёкіх сваякоў можна аднесці да абедзвюх груп. Эмаль на зубах, якія неабходны для эфектыўнага ўтрымання здабычы і драбненні костак, у кракадзілаў досыць тоўстая, але, улічваючы сур'ёзныя нагрузкі, іх зубы ўсё роўна зношваюцца і часам ламаюцца. У такіх на месца старога зуба прыходзіць новы.
Для чалавека адной з адметных рыс з'яўляецца супрацьпастаўлены вялікі палец, які вельмі моцна дапамагаў нам у шматлікіх пачынаннях, пачынальна ад «узяць палку і дзюбнуць надакучлівага суседа па галінцы» і сканчаючы «узяць пяро і напісаць санет». Для кракадзілаў жа такой прыладай з'яўляюцца іх сківіцы, у прыватнасці зубы. Менавіта гэтая частка цела робіць з кракадзілаў гэтак небяспечных і смяротных паляўнічых, якіх варта абыходзіць бокам.
Пятнічны оф-топ:
Вельмі цікаўны і эстэтычна прыгожы кароткаметражны мульт, у якім кракадзіл - не зусім кракадзіл.
Мульт аб тым, як нельга давяраць падазроным «бярвёнам» у вадзе, асабліва калі ты - антылопа гну.
Дзякую за ўвагу, заставайцеся цікаўнымі і выдатных усім выходных, хлопцы! 🙂
Дзякуй, што застаяцеся з намі. Вам падабаюцца нашыя артыкулы? Жадаеце бачыць больш цікавых матэрыялаў? Падтрымайце нас аформіўшы замову або парэкамендаваўшы знаёмым, 30% зніжка для карыстальнікаў Хабра на ўнікальны аналаг entry-level сервераў, які быў прыдуманы намі для Вас: (даступныя варыянты з RAID1 і RAID10, да 24 ядраў і да 40GB DDR4).
Dell R730xd у 2 разы танней? Толькі ў нас у Нідэрландах! Dell R420 – 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB – ад $99! Чытайце аб тым
Крыніца: habr.com