Vstupujete do koridoru s tlumeným světlem, kde se setkáváte s opuštěnými dušemi, sužovanými bolestí a utrpením. Ale nemají tu klid, neboť za každými dveřmi na ně čekají ještě větší muka a strach, naplňující každou buňku těla a zaplňující všechny myšlenky. Přistupujete k jedněm z dveří, za nimiž se ozývá pekelné skřípání a bzučení, pronikající až do kostí. S posledními zbytky odvahy v ruce dosahujete na studenou kliku dveří, když vás náhle někdo zezadu osloví na rameni a vy trhnete při překvapení. "Doktor bude mít brzy volno. Prosím, posaďte se, zavoláme vás," říká vám jemný hlas sestry. Tak si zřejmě někteří lidé představují návštěvu zubaře, kteří tyto "sadisty" v bílých pláštích vnímají velmi negativně. Ale dnes nebudeme hovořit o dentofobii, budeme hovořit o krokodýlech. Ano, o nich, a konkrétně o jejich zubech, které nepotřebují zubní ošetření.
Vědci z univerzity v Missouri (USA) provedli výzkum krokodýlích zubů, který ukázal zajímavé vlastnosti skloviny těchto bezchybně lovících predátorů, kteří spoléhají právě na své čelisti. Co vědci zjistili, jak se moderní zuby krokodýlů liší od jejich prehistorických předků a jaký přínos to má z tohoto výzkumu? O tom se dozvíme z zprávy výzkumné skupiny.
Základ výzkumu
Pro většinu obratlovců jsou zuby nedílnou součástí příjmu a konzumace potravy (mravenečníci se nepočítají). Někteří predátoři se při lovu spoléhají na rychlost (gepardi), někteří na týmovou strategii (lvi), a pro některé má velkou roli síla jejich kousnutí. To platí i pro krokodýly, kteří se skrývají před svými oběťmi ve vodě a uchopují je svými mocnými čelistmi. Aby se oběť nemohla uvolnit, musí být úchop silný, což se promítá do velkých zátěží na kostní strukturu. Aby se minimalizoval negativní dopad jejich silných kousnutí, mají krokodýli sekundární kostní patro, které je pevně spojeno s lebkou.
Přehledná demonstrace uzavření a otevření čelisti krokodýla.
Jednou z hlavních vlastností krokodýlích zubů je jejich neustálé nahrazování novými, když se staré opotřebovávají. U krokodýlích zubů totiž zuby připomínají matrjošku, uvnitř které se vyvíjejí nové zuby. Přibližně každé 2 roky se každý zub v čelisti vymění za nový.
Všimněte si, jak těsně se zavírá tento „zubní past“.
Zuby krokodýlů se dělí do několika kategorií podle tvaru a odpovídající funkce. Na začátku čelisti jsou čtyři velké špičáky, které slouží pro efektivní uchopení kořisti. Ve středu se nacházejí silnější zuby, které se zvětšují podél čelisti. Tato část slouží k rozřezávání kořisti. U základny se zuby rozšiřují a stávají se plochějšími, což krokodýlům umožňuje rozkousávat skořápky měkkýšů a pancíře želv jako semínka.
Jak silná je čelist krokodila? To samozřejmě závisí na jeho velikosti a druhu. Například v roce 2003 bylo zjištěno, že 272kilogramový aligátor z Mississippi kousne silou přibližně 9500 N (N – Newton, 1 N = 1 kg·m/s²). Na druhou stranu, 1308kilogramový krokodila se podíval s ohromující silou přibližně 34500 N. Pro srovnání, absolutní síla kousnutí člověka činí přibližně 1498 N.
Síla kousnutí závisí nejen na zubech, ale také na svalech čelisti. U krokodýlů jsou tyto svaly velmi silné a je jich hodně. Nicméně existuje značný rozdíl mezi velmi vyvinutými svaly, které odpovídají za uzavírání čelisti (což dodává sílu kousnutí), a slabými svaly, které odpovídají za otevírání čelisti. To vysvětluje, proč se zavřená čelist krokodila dá udržet pomocí obyčejné pásky.
Tak ukaž, kdo tě malým říkal.
Čelist krokodila není potřebná jen pro bezohledné zabíjení kvůli obživě, ale také pro péči o své potomstvo. Samice krokodýlů často přenášejí své mláďata právě v čelisti (těžko najít pro ně bezpečnější místo, protože kdo by se tam odvážil jít). Čelisti krokodýlů jsou vybaveny velmi citlivými receptory, díky nimž mohou regulovat sílu kousnutí, což jim umožňuje lépe udržovat kořist nebo jemně přenášet děti.
Zuby člověka, bohužel, nenarůstají po vypadnutí starých, ale mají s krokodýly něco společného – sklovinu.
Obrázek č. 1: kaudální zub aligátora mississippi (Alligator mississippiensis).
Sklovina je vnější obal korunky zubu. Je to nejpevnější část těla člověka, stejně jako mnoha dalších obratlovců. Jak víme, naše zuby se nemění na nové, a proto musí být naše sklovina silnější. U krokodýlů se však opotřebované zuby mění na nové, takže silná sklovina není nezbytná. Zní to logicky, ale je to skutečně tak?
Vědci říkají, že pochopení změn skloviny uvnitř jednoho taxonu umožní lépe si v budoucnu pamatovat, jak se struktura skloviny mění v závislosti na biomechanice a dietě zvířete.
Krokodýli, zejména Alligator mississippiensis, jsou ideální pro tento výzkum z řady důvodů. Za prvé, jejich zuby, síla skusu a struktura skloviny se mění v závislosti na věku a velikosti jedince, což je dáno i změnou diety. Za druhé, zuby krokodýlů mají různou morfologii v závislosti na jejich umístění v čelisti.
Obrázek č. 2: a a b ukazují rozdíl mezi zuby velkých a malých jedinců, c a e ukazují zuby fosilních předků moderních krokodýlů.
Rostrální zuby jsou tenké a používají se k uchopení kořisti, zatímco kaudální zuby jsou tupé a používají se k drcení s vyššími silami skusu. Jinými slovy, zatížení zubu závisí na jeho umístění v čelisti a na velikosti majitele této čelisti.
V této studii jsou uvedeny výsledky analýzy a měření absolutní tloušťky skloviny (AET) a standardizované podle velikosti (relativní) tloušťky skloviny (RET) zubů krokodýla.
AET představuje odhad průměrné vzdálenosti od přechodu sklovina-dentin k vnějšímu povrchu skloviny a představuje lineární měření. RET je bezrozměrná veličina, která umožňuje porovnat relativní tloušťku skloviny v různých měřítkách.
Vědci provedli hodnocení AET a RET rostrálních (v „nose“ čelisti), intermediálních (ve středu řady) a kaudálních (u základny čelisti) zubů u sedmi jedinců tohoto druhu. Alligator mississippiensis.
Je také důležité zmínit, že struktura skloviny může záviset na stravě jedince a celého druhu jako takového. Krokodýli mají velmi rozmanitou stravu (co chytili, to bude obědem), ale liší se od stravy jejich příbuzných, kteří již dávno vyhynuli. Aby to mohli ověřit z hlediska skloviny, vědci provedli analýzu AET a RET fosílií Protosuchidae (UCMP 97638), Iharkutosuchus (MTM VER 2018.837) a Allognathosuchus (YPM-PU 16989). Protosuchidae je zástupcem jury, Iharkutosuchus — období křídy, a Allognathosuchus z eocénu.
Před zahájením skutečných měření vědci uskutečnili brainstorming a navrhli několik teoretických hypotéz:
- hypotéza 1a — protože AET je lineární míra a měla by záviset na velikosti, předpokládá se, že rozptyl v AET bude nejlépe vysvětlen velikostí lebky;
- hypotéza 1b — protože RET je standardizován podle velikosti, předpokládá se, že rozptyl v RET bude nejlépe vysvětlen polohou zubu;
- hypotéza 2a — protože AET a délka lebky jsou lineární míry velikosti, měly by se měnit s izometrickým sklonem;
- hypotéza 2b — protože kaudální zuby zažívají největší síly kousání v zubním řadu, tedy RET bude vyšší u kaudálních zubů.
V tabulkách níže jsou uvedena data vzorků (lebky krokodýlů druhu Alligator mississippiensis, odebraných z rezervace Rockefeller v Grand Chêne, Louisiana, a fosílií).
Tabulka č. 1: data skenování zubů krokodýlů (rostrální, intermediární a kaudální).
Tabulka č. 2: data zubů (LSkull — délka lebky, hCrown — výška korunky, VE — objem skloviny, VD — objem dentinu, SAEDJ — plocha rozhraní sklovina-dentin, AET — absolutní tloušťka skloviny, RET — relativní tloušťka skloviny).
Výsledky výzkumu
V souladu se zubními daty uvedenými v tabulce č. 2 vědci dospěli k závěru, že tloušťka skloviny se izometricky mění s délkou lebky bez ohledu na polohu zubu.
Tabulka č. 3: hodnoty AET a RET v závislosti na proměnných.
Obrázek č. 3: měřítko AET/RET vzhledem k délce lebky.
Zároveň je tloušťka skloviny na kaudálních zubech výrazně větší než na ostatních, ale to také nezávisí na délce lebky.
Tabulka č. 4: průměrné hodnoty tloušťky skloviny u vyšších obratlovců (Crocodyliform - nadřazená skupina krokodýlů, Dinosaur - dinosauři, Artiodactyl - sudokopytníci, Odontocete - podřád kytovců, Perissodactyl - lichokopytníci, Primate - primáti, Rodent - hlodavci).
Obrázek č. 4: tloušťka skloviny kaudálních zubů je větší než u jiných.
Data týkající se škálování (tab. č. 3) potvrdila hypotézu 1a, která vysvětluje závislost hodnoty AET na délce lebky, a ne na umístění zubu. Naopak hodnoty RET závisí na umístění zubu v řadě, a ne na délce lebky, což potvrzuje hypotézu 1b.
Další hypotézy (2a a 2b) byly rovněž potvrzeny, jak vyplývá z analýzy průměrné tloušťky skloviny zubů s různým umístěním v řadě.
Srovnání tloušťky skloviny u současného aligátora z Mississippi a jeho dávných předků ukázalo mnoho společného, ale byly i odlišnosti. Například u Allognathosuchus je tloušťka skloviny zhruba o 33 % větší než u současných krokodýlů (obrázek níže).
Obrázek č. 5: srovnání průměrné tloušťky skloviny u aligátora a fosilních krokodýlů podle výšky korunky zubu.
Shrnutím všech výše uvedených dat vědci dospěli k závěru, že tloušťka skloviny přímo závisí na, tak říkajíc, roli zubů. Pokud jsou tyto zuby nezbytné pro drcení, pak bude jejich sklovina významně silnější. Dříve bylo zjištěno, že tlak (síla stlačení) kaudálních zubů je vyšší než u rostrálních. To souvisí právě s jejich rolí - udržovat kořist a drtit kosti. Tím pádem silnější sklovina chrání zuby, které během krmení podléhají maximálnímu zatížení. A skutečně, data ukazují, že kaudální zuby u krokodýlů se lámou výrazně méně, navzdory značným zatížením.
Kromě toho bylo zjištěno, že u zubů Allognathosuchus je sklovina výrazně silnější než u ostatních zkoumaných krokodýlů. Předpokládá se, že tento fosilní druh preferoval potravu v podobě želv, a k drcení jejich krunýřů jsou potřeba pevné zuby a silná sklovina.
Vědci rovněž provedli srovnání tloušťky skloviny krokodýlů a některých dinosaurů, odpovídající předpokládané váze a velikosti. Tato analýza ukázala, že u krokodýlů byla sklovina silnější (diagram níže).
Obrázek č. 6: srovnání tloušťky zubní skloviny krokodýlů a dinosaurů.
Zajímavé je, že sklovina tyranosaura byla téměř stejně silná jako u mnohem menšího Allognathosuchus a dokonce i současných krokodýlů. Je logické, že struktura zubu krokodýlů je vysvětlitelná jejich chováním v souvislosti s lovem a dietou.
Nicméně, navzdory svým rekordům, je sklovina u archosaurů (krokodýli, dinosauři, pterosauři atd.) tenčí než u savců.
Obrázek č. 7: srovnání tloušťky zubní skloviny (AET) krokodýlů a některých druhů savců.
Proč je sklovina predátorů, kteří se silně spoléhají na své čelisti, tenčí než u savců? Odpověď na tuto otázku byla známa už na začátku — výměna opotřebovaných zubů za nové. I když mají krokodýli silné zuby, nepotřebují je mít tak pevné, protože nový zub vždy nahradí zlomený. Savci (většinou) tuto schopnost nemají.
Obrázek č. 8: srovnání tloušťky zubní skloviny (RET) krokodýlů a některých druhů savců.
Pokud jsme přesnější, tloušťka skloviny u archosaurů se pohybuje od 0,01 do 0,314 mm, zatímco u savců od 0,08 do 2,3 mm. Rozdíl je, jak se říká, na očích.
Pro podrobnější seznámení s nuancemi výzkumu doporučuji nahlédnout do
Epilog
Zuby, jakkoli to zní podivně, jsou nesmírně důležitým nástrojem při shánění potravy. Ano, moderní člověk může vždy opravit jakoukoliv vadu spojenou se zuby, ale ve volné přírodě není žádný zubní lékař. Dokonce ani člověk ne vždy věděl, co takové zubní ošetření obnáší. Proto si některé druhy vybírají silné a odolné zuby, zatímco jiné preferují měnit je jako rukavice. Krokodýli a jejich vzdálení příbuzní patří do obou skupin. Sklovina na zubech, které jsou nezbytné pro efektivní uchopení kořisti a drcení kostí, je u krokodýlů dost silná, ale s ohledem na těžké zatížení se jejich zuby stále opotřebovávají a někdy lámou. Na místo starého zubu přichází nový.
Pro člověka je jedním z charakteristických rysů protilehlý palec, který nám velmi pomáhal v mnoha začátcích, od "vzít klacek a udeřit otravnému sousedovi na větvi" až po "vzít pero a napsat sonet". Pro krokodýly jsou však takovým nástrojem jejich čelisti, konkrétně zuby. Právě tato část těla dělá z krokodýlů tak nebezpečné a smrtící lovce, kterým je dobré se vyhýbat.
Páteční off-topic:
Velmi zajímavý a esteticky krásný krátkometrážní animovaný film, ve kterém krokodýl — není úplně krokodýlem.
Animace o tom, jak nelze důvěřovat podezřelým "kládám" ve vodě, zejména když jsi — antilopa gnu.
Děkuji za pozornost, zůstaňte zvědaví a přeji všem skvělé víkendy, kamarádi! 🙂
Děkujeme, že s námi zůstáváte. Líbí se vám naše články? Chcete vidět více zajímavých materiálů? Podpořte nás objednávkou nebo doporučením známým, 30 % sleva pro uživatele Habra na jedinečný analog entry-level serverů, který jsme pro vás vymysleli: (k dispozici varianty s RAID1 a RAID10, až 24 jader a až 40GB DDR4).
Dell R730xd za polovinu ceny? Jen u nás v Nizozemsku! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2GHz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — od 99 $! Čtěte o tom
Zdroj: habr.com
