Vcházíte do chodby s tlumeným světlem, kde potkáváte zubožené duše, zmítané bolestí a utrpením. Tady pro ně ale nebude klid, protože za každým z dveří na ně čekají další muka a strach, naplní všechny buňky těla a naplní všechny myšlenky. Dojdete k jedněm ze dveří, za kterými je slyšet pekelné skřípání a bzučení, které si razí cestu až do kostí. Sebereš poslední zbytky odvahy v pěst, natáhneš chladnou hrůzou ruku ke klice dveří, když se najednou někdo zezadu dotkne tvého ramene a ty se otočíš a otřeseš se překvapením. „Doktor bude za pár minut volný. Zatím se posaďte, zavoláme vám, “říká vám jemný hlas sestry. Zřejmě tak si cestu k zubaři představují někteří lidé, kteří mají k těmto „sadistům“ v bílých pláštích krajně negativní vztah. Dnes ale nebudeme mluvit o dentální fobii, budeme mluvit o krokodýlech. Ano, ano, jde o ně, respektive o jejich zuby, které nepotřebují zubní ošetření.
Vědci z University of Missouri (USA) provedli studii zubů krokodýlů, která ukázala zábavné rysy skloviny těchto bezvadných lovců, kteří se spoléhali pouze na jejich čelisti. Co vědci zjistili, jak se liší zuby moderních krokodýlů od jejich pravěkých příbuzných a k čemu tato studie slouží? O tom se dozvídáme ze zprávy výzkumné skupiny.
Výzkumná základna
Pro většinu obratlovců jsou zuby základním atributem přijímání a přijímání potravy (mravenečníky se nepočítají). Někteří z dravců spoléhají při lovu na rychlost (gepardi), někteří na kolektiv (lvi), u některých hraje obrovskou roli síla kousnutí. To platí i pro krokodýly, kteří se ve vodě přikradou ke svým obětem a uchopí je svými mocnými čelistmi. Aby se zabránilo oběti v útěku, musí být sevření silné, což má za následek velké zatížení kostní struktury. Krokodýli mají sekundární kostěné patro, které je pevně spojeno s lebkou, aby neutralizovali negativní účinek svých silných kousnutí.
Názorná ukázka zavírání a otevírání čelisti krokodýla.
Jedním z hlavních rysů krokodýlích zubů je jejich neustálá výměna za nové, když se staré opotřebovávají. Faktem je, že zuby krokodýlů připomínají hnízdící panenku, uvnitř které se vyvíjejí nové zuby. Přibližně každé 2 roky je každý ze zubů v čelisti vyměněn za nový.
Věnujte pozornost tomu, jak pevně se tato "zubní past" uzavírá.
Krokodýlí zuby jsou rozděleny do několika kategorií podle jejich tvaru a odpovídající funkčnosti. Na začátku čelisti jsou 4 velké tesáky, které jsou potřebné pro efektivní zachycení kořisti. Uprostřed jsou silnější zuby, které se zvětšují podél čelisti. Tato část je potřebná k řezání kořisti. Na základně se zuby rozšiřují a stávají se ploššími, což umožňuje krokodýlům rozbíjet lastury měkkýšů a želví jako semena.
Jak silná je krokodýlí čelist? To samozřejmě závisí na jeho velikosti a typu. Například v roce 2003 zjistili, že aligátor Mississippi vážící 272 kilogramů kousne silou ～9500 N (N - Newton, 1 N = 1 kg m/s2). Ale 1308 kilogramů vážící česaný krokodýl ukázal ohromujících ～34500 N. Mimochodem, absolutní síla kousnutí u lidí je přibližně 1498 N.
Síla skusu nezávisí ani tak na zubech, jako spíše na čelistních svalech. U krokodýlů jsou tyto svaly velmi husté a je jich mnoho. Existuje však velký rozdíl mezi velmi vyvinutými svaly odpovědnými za zavírání úst (které poskytují takovou sílu kousnutí) a slabými svaly odpovědnými za otevírání úst. To vysvětluje, proč lze zavřenou tlamu krokodýla držet na místě pomocí jednoduché pásky.
Pojď, ukaž mi, kdo ti říkal malý.
Krokodýli ale potřebují čelist nejen k nemilosrdnému zabíjení kvůli potravě, ale také k péči o své potomky. Krokodýlí samice nosí svá mláďata často přesně v čelistech (těžko pro ně najít bezpečnější místo, protože kdo by si tam troufl lézt). Ústa krokodýlů jsou vybavena velmi citlivými receptory, díky kterým dokážou regulovat sílu kousnutí, což jim umožňuje lépe držet kořist nebo opatrně nosit miminka.
Lidské zuby po vypadnutí starých bohužel nedorůstají, ale s krokodýly mají něco společného – sklovinu.
Obrázek č. 1: Kaudální zub aligátora mississippského (Alligator mississippiensis).
Sklovina je vnější plášť korunky zubu. Jedná se o nejodolnější část lidského těla, stejně jako mnoho jiných obratlovců. Jak však víme, naše zuby se nemění za nové, proto by naše sklovina měla být silnější. Ale u krokodýlů jsou opotřebované zuby nahrazeny novými, takže není potřeba silná sklovina. Zní to celkem logicky, ale je tomu skutečně tak?
Vědci tvrdí, že pochopení změn skloviny v rámci jednoho taxonu nám umožní lépe si zapamatovat, jak se mění struktura skloviny v závislosti na biomechanice a stravě zvířete.
Krokodýli, jmenovitě Alligator mississippiensisse pro tuto studii dobře hodí z mnoha důvodů. Za prvé, jejich zuby, síla skusu a struktura skloviny se mění s věkem a velikostí jedince, což je také způsobeno změnou stravy. Za druhé, krokodýlí zuby mají různé morfologie v závislosti na jejich poloze v čelisti.
Obrázek č. 2: a a b ukazují rozdíl v zubech mezi velkými a malými jedinci, c-e ukazují zuby fosilních předků moderních krokodýlů.
Rostrální zuby jsou tenké a slouží k zachycení kořisti, zatímco ocasní zuby jsou tupé a používají se k drcení vyššími skusovými silami. Jinými slovy, zatížení zubu závisí na jeho poloze v čelisti a na velikosti majitele této čelisti.
Tato studie prezentuje výsledky analýzy a měření absolutní tloušťky skloviny (AET) a velikostně standardizované (relativní) tloušťky skloviny (RET) krokodýlích zubů.
AET je odhad průměrné vzdálenosti mezi sklovinou a dentinovým spojením k vnějšímu povrchu skloviny a je lineárním měřením. A RET je bezrozměrná hodnota, která umožňuje porovnávat relativní tloušťku skloviny na různých měřítcích.
Vědci hodnotili AET a RET rostrálních (na „nosu“ čelisti), intermediálních (uprostřed řady) a kaudálních (na bázi čelisti) zubů u sedmi jedinců tohoto druhu. Alligator mississippiensis.
Je také důležité poznamenat, že struktura skloviny může záviset na stravě jednotlivce a druhu jako celku. Krokodýli mají velmi rozsáhlou stravu (co chytnou, bude večeře), ale liší se od jejich příbuzných, kteří už dávno vymřeli. Aby to vědci otestovali z hlediska skloviny, analyzovali fosilie AET a RET. Protosuchidae (UCMP 97638), Iharkutosuchus (MTM VER 2018.837) a Allognathosuchus (YPM-PU 16989). Protosuchidae je představitelem jurského období, Iharkutosuchus - období křídy a Allognathosuchus z eocénu.
Před zahájením skutečných měření vědci vytvořili 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 vysvětlitelný velikostí lebky;
- Hypotéza 1b – protože RET je standardizován na velikost, předpokládá se, že rozptyl v RET bude nejlépe vysvětlitelný polohou zubu;
- Hypotéza 2a – protože AET a délka lebky jsou lineární míry velikosti, měly by být škálovány s izometrickým sklonem;
- hypotéza 2b - protože na kaudální zuby působí největší skusové síly v chrupu, bude RET vyšší u kaudálních zubů.
Níže uvedené tabulky představují vzorová data (lebky krokodýlů druhu Alligator mississippiensispřevzato z Rockefellerovy rezervace v Grand Chenieru v Louisianě a fosilie).
Tabulka č. 1: Data skenování zubů krokodýla (rostrální, střední a kaudální).
Tabulka 2: údaje o zubech (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
Podle dentálních údajů uvedených v tabulce 2 vědci dospěli k závěru, že tloušťka skloviny se izometricky měří s délkou lebky, bez ohledu na polohu zubu.
Tabulka 3: Hodnoty AET a RET v závislosti na proměnných.
Obrázek č. 3: Škálování AET/RET ve vztahu 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 - netaxonová skupina krokodýlů, Dinosauři - dinosauři, Artiodactyl - artiodaktyli, Odontocete - podřád kytovců, Perissodactyl - koňovití, Primáti - rodovci, Hlodavci ).
Obrázek č. 4: Kaudální zuby jsou silnější než ostatní zuby.
Údaje o škálování (tabulka 3) potvrdily hypotézu 1a, vysvětlující závislost hodnoty AET na délce lebky, nikoli na poloze zubu. Ale hodnoty RET naopak závisí na poloze zubu v řadě, nikoli na délce lebky, což potvrzuje hypotézu 1b.
Zbývající hypotézy (2a a 2b) byly rovněž potvrzeny, což vyplývá z analýzy průměrné tloušťky zubní skloviny s různými polohami v řadě.
Srovnání tloušťky skloviny mezi moderním aligátorem Mississippi a jeho dávnými předky ukázalo mnoho společného, ale byly zde také rozdíly. Takže u Allognathosuchus je tloušťka skloviny asi o 33% větší než u moderních krokodýlů (obrázek níže).
Obrázek č. 5: Porovnání průměrné tloušťky skloviny u aligátorů a fosilních krokodýlů podle výšky koruny.
Shrnutím všech výše uvedených údajů vědci dospěli k závěru, že tloušťka skloviny přímo závisí na, abych tak řekl, roli zubů. Pokud jsou tyto zuby potřebné pro drcení, jejich sklovina bude mnohem silnější. Dříve bylo zjištěno, že tlak (síla stlačení) kaudálních zubů je vyšší než u rostrálních. Je to dáno právě jejich úlohou – držet kořist a drtit kosti. Silnější sklovina tak zabraňuje poškození zubů, které jsou při výživě vystaveny maximálnímu namáhání. Důkazy skutečně naznačují, že ocasní zuby u krokodýlů jsou mnohem méně pravděpodobné, že se zlomí, a to navzdory silnému stresu.
Navíc bylo zjištěno, že zuby Allognathosuchus sklovina je podstatně silnější než u ostatních studovaných krokodýlů. Předpokládá se, že tato fosilie nejraději jedla želvy a drcení jejich krunýřů vyžaduje silné zuby a hustou sklovinu.
Vědci také porovnávali tloušťku skloviny krokodýlů a některých dinosaurů, odpovídající odhadované hmotnosti a velikosti. Tato analýza ukázala, že krokodýl měl silnější sklovinu (diagram níže).
Obrázek č. 6: srovnání tloušťky smaltu krokodýla a dinosaura.
Je zvláštní, že sklovina tyranosauridů byla téměř tak silná jako u mnohem menších Allognathosuchusů a dokonce i u moderních krokodýlů. Je logické, že struktura zubu krokodýlů je vysvětlena jejich zvyky z hlediska lovu a stravy.
Navzdory jejich záznamům je však sklovina archosaurů (krokodýlů, dinosaurů, pterosaurů atd.) tenčí než u savců.
Obrázek č. 7: Porovnání tloušťky skloviny (AET) mezi krokodýly a některými savci.
Proč je sklovina lovců, kteří tak silně spoléhají na své čelisti, tenčí než u savců? Odpověď na tuto otázku byla na začátku – výměna opotřebovaných zubů za nové. Krokodýli sice mají silné zuby, ale nepotřebují je takříkajíc těžkotonážní, vzhledem k tomu, že zlomený vždy přijde zub nový. Savci (většinou) takový talent nemají.
Obrázek č. 8: Porovnání tloušťky skloviny (RET) mezi krokodýly a některými savci.
Přesněji řečeno, tloušťka skloviny u archosaurů se pohybuje od 0.01 do 0.314 mm a u savců od 0.08 do 2.3 mm. Rozdíl, jak se říká, na obličeji.
Pro podrobnější informace o nuancích studie doporučuji podívat se na
Epilog
Zuby, jakkoli to může znít zvláštně, jsou nesmírně důležitým nástrojem při extrakci potravy. Ano, moderní člověk může vždy opravit jakoukoli vadu spojenou se zuby, ale mezi zástupci divoké přírody nejsou žádní zubaři. Ani člověk vždy nevěděl, co je to zubní ošetření. Některé druhy proto volí silné a odolné zuby, jiné je raději mění jako rukavice. Krokodýly a jejich vzdálené příbuzné lze zařadit do obou skupin. Sklovina na zubech, které jsou nezbytné pro účinné zadržování kořisti a drcení kostí, je u krokodýlů poměrně silná, ale vzhledem k velké zátěži se jejich zuby stále opotřebovávají a někdy se lámou. V takovém novém zubu nahradí starý zub.
Pro člověka je jedním z charakteristických znaků protilehlý palec, který nám nesmírně pomohl v mnoha snahách, počínaje „zvednout klacek a plácnout otravnému sousedovi o větev“ až po „vzít pero a napsat sonet“. Pro krokodýly jsou takovým nástrojem jejich čelisti, zejména zuby. Právě tato část těla dělá z krokodýlů tak nebezpečné a smrtící lovce, kterým je třeba se vyhnout.
Pátek off-top:
Velmi zvědavý a esteticky krásný krátký kreslený film, ve kterém krokodýl není tak docela krokodýl.
Karikatura o tom, jak nemůžete věřit podezřelým "kládám" ve vodě, zvláště pokud jste pakoně.
Děkujeme za sledování, zůstaňte zvědaví a přeji všem krásný víkend! 🙂
Děkujeme, že s námi zůstáváte. Líbí se vám naše články? Chcete vidět více zajímavého obsahu? Podpořte nás objednávkou nebo doporučením přátelům, 30% sleva pro uživatele Habr na unikátní obdobu entry-level serverů, kterou jsme pro vás vymysleli: (k dispozici s RAID1 a RAID10, až 24 jader a až 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2x levnější? Pouze zde V Nizozemsku! Dell R420 – 2x E5-2430 2.2 GHz 6C 128 GB DDR3 2 x 960 GB SSD 1 Gb/s 100 TB – od 99 $! Číst o
Zdroj: www.habr.com