Je komt binnen in een gang met gedempt licht, waar je ontmoedigende zielen tegenkomt, gekweld door pijn en lijden. Maar hier zullen ze geen rust vinden, want achter elke deur wacht nog meer smart en angst, die alle cellen van hun lichaam vullen en al hun gedachten overnemen. Je nadert een van de deuren, waar een hels gekreun en gezoem doordringt tot op het bot. Terwijl je je laatste restje moed verzamelt en je koude, van angst bevende hand naar de deurknop uitsteekt, voel je plotseling iemand die je op je schouder tikt. Geschrokken draai je je om. "De dokter is over een paar minuten klaar. Ga alsjeblieft zitten, wij roepen je wel," zegt een zachte stem van de verpleegster. Dit is waarschijnlijk hoe sommige mensen de bezoekjes aan de tandarts voorstellen, waarbij ze deze 'sadisten' in witte jassen uiterst negatief beschouwen. Maar vandaag gaan we het niet over dentofobie hebben, we gaan het hebben over krokodillen. Ja, echt over hen, meer bepaald over hun tanden, die geen tandheelkundige behandeling nodig hebben.
Wetenschappers van de Universiteit van Missouri (VS) hebben onderzoek gedaan naar de tanden van krokodillen, waarbij interessante kenmerken van het tandglazuur van deze onberispelijke jagers blootgelegd zijn, die juist op hun kaken vertrouwen. Wat hebben de wetenschappers ontdekt over de verschillen tussen de tanden van moderne krokodillen en hun prehistorische verwanten, en wat is de nuttigheid van dit onderzoek? Dit zullen we ontdekken in het rapport van de onderzoeksgroep.
De basis van het onderzoek
Voor de meeste gewervelde dieren zijn tanden een onmisbaar attribuut voor het verkrijgen en consumeren van voedsel (miereneters daargelaten). Sommige roofdieren vertrouwen tijdens de jacht op snelheid (zoals cheeta's), andere op samenwerking (zoals leeuwen), en voor weer anderen speelt de kracht van hun beet een grote rol. Dit geldt ook voor krokodillen, die zich stilletjes naar hun prooi in het water sluipen en deze met hun krachtige kaken vastgrijpen. Om ervoor te zorgen dat de prooi niet kan ontsnappen, moet de greep sterk zijn, wat resulteert in hoge belasting van de botstructuur. Om het negatieve effect van hun krachtige beten te verminderen, hebben krokodillen een secundaat botgehemelte dat onbeweeglijk verbonden is met de schedel.
Een duidelijke demonstratie van het openen en sluiten van de kaken van een krokodil.
Een van de belangrijkste kenmerken van krokodillentanden is hun constante vervanging door nieuwe, zodra de oude versleten zijn. Het is zo dat de tanden van krokodillen lijken op een matroesjka, waarin nieuwe tanden zich ontwikkelen. Ongeveer om de 2 jaar wordt elke tand in de kaak vervangen door een nieuwe.
Let op hoe stevig deze 'tandval' sluit.
Krokodillentanden worden ingedeeld in verschillende categorieën op basis van hun vorm en bijbehorende functionaliteit. Aan het begin van de kaak bevinden zich 4 grote hoektanden, die nodig zijn voor een effectieve vangst van prooi. In het midden bevinden zich dikkere tanden die langs de kaak toenemen. Dit deel is bedoeld voor het snijden van prooi. Aan de basis worden de tanden breder en platter, wat krokodillen in staat stelt om de schelpen van schelpdieren en de schalen van schildpadden te kraken zoals zaadjes.
Hoe sterk is de kaak van een krokodil? Natuurlijk hangt dit af van zijn grootte en soort. In 2003 werd bijvoorbeeld vastgesteld dat een 272-kilogram zware Mississippi-alligator met een kracht van ongeveer 9500 N bijt (N is Newton, 1 N = 1 kg·m/s²). Aan de andere kant bewees een 1308-kilogram zware zoutwaterkrokodil indrukwekkende 34500 N. Ter info, de absolute bijtkracht van een mens bedraagt ongeveer 1498 N.
De bijtkracht hangt niet zozeer af van de tanden, maar van de kaakspieren. Bij krokodillen zijn deze spieren zeer sterk en talrijk. Er is echter een groot verschil tussen zeer ontwikkelde spieren die verantwoordelijk zijn voor het sluiten van de bek (wat die bijtkracht geeft) en zwakkere spieren die verantwoordelijk zijn voor het openen van de bek. Dit verklaart waarom de gesloten bek van een krokodil eenvoudig met tape kan worden vastgehouden.
Kom op, laat zien wie jou een kleintje heeft genoemd.
Maar de kaak van krokodillen is niet alleen nodig voor genadeloze moorden voor voedsel, maar ook om voor hun nageslacht te zorgen. Vrouwelijke krokodillen dragen vaak hun jongen in hun bek (het is moeilijker om een veiliger plek voor hen te vinden, want wie zou daar durven komen). De bek van krokodillen is uitgerust met zeer gevoelige receptoren, waardoor ze de kracht van hun beet kunnen reguleren, wat hen in staat stelt om prooi beter vast te houden of voorzichtig hun jongen te vervoeren.
Helaas groeien menselijke tanden niet terug na het verliezen van oude, maar er is wel iets gemeenschappelijks met krokodillen — het glazuur.
Afbeelding №1: caudale tand van de Mississippi-alligator (Alligator mississippiensis).
Glazuur is de buitenste laag van het kroon gedeelte van de tand. Dit is het sterkste onderdeel van het menselijk lichaam, net als bij veel andere gewervelden. Echter, zoals we weten, veranderen onze tanden niet in nieuwe, daarom moet ons glazuur dikker zijn. Crocodillen daarentegen vervangen versleten tanden door nieuwe, waardoor er geen behoefte is aan dik glazuur. Het klinkt heel logisch, maar is dat ook echt zo?
Wetenschappers stellen dat het begrijpen van de veranderingen in glazuur binnen één taxa ons in de toekomst beter zal helpen herinneren hoe de structuur van glazuur verandert afhankelijk van de biomechanica en dieet van het dier.
Krokodillen, en specifiek Alligator mississippiensis, zijn uitstekend geschikt voor dit onderzoek om verschillende redenen. Ten eerste veranderen hun tanden, bijtkracht en glazuurstructuur afhankelijk van de leeftijd en grootte van het individu, wat ook beïnvloed wordt door de verandering in dieet. Ten tweede hebben de tanden van krokodillen verschillende morfologie, afhankelijk van hun positie in de kaak.
Afbeelding №2: a en b tonen het verschil in tanden tussen grote en kleine individuen, c-e tonen de tanden van fossiele voorouders van moderne krokodillen.
Rostralen tanden zijn dun en worden gebruikt om prooi te grijpen, terwijl caudale tanden stomp zijn en worden gebruikt voor het malen met hogere bijtkrachten. Met andere woorden, de belasting op de tand hangt af van de positie in de kaak en van de grootte van de eigenaar van die kaak.
In dit onderzoek worden de resultaten gepresenteerd van de analyse en metingen van de absolute glazuurdikte (AET) en de gestandaardiseerde (relatieve) glazuurdikte (RET) van de krokodillentanden.
AET is een schatting van de gemiddelde afstand van de glazuur-dentin-overgang tot de buitenste oppervlakte van het glazuur en is een lineaire meting. RET is een dimensieloze grootheid die de relatieve glazuurdikte in verschillende schalen mogelijk maakt.
Wetenschappers hebben de AET en RET van de rostrale (in de 'neus' van de kaak), intermediaire (in het midden van de rij) en caudale (aan de basis van de kaak) tanden van zeven individuen van de soort beoordeeld. Alligator mississippiensis.
Het is ook belangrijk op te merken dat de structuur van het glazuur kan afhangen van het dieet van het individu en van de soort als geheel. Krokodillen hebben een zeer gevarieerd dieet (wat ze vangen, dat wordt de lunch), maar dit verschilt van dat van hun verwanten die al lang zijn uitgestorven. Om dit vanuit het perspectief van het glazuur te controleren, hebben wetenschappers analyses van AET en RET van fossielen uitgevoerd. Protosuchidae (UCMP 97638), Iharkutosuchus (MTM VER 2018.837) en Allognathosuchus (YPM-PU 16989). Protosuchidae is een vertegenwoordiger van de Jura-periode, Iharkutosuchus de krijtperiode, en Allognathosuchus uit het Eoceen.
Voor de daadwerkelijke metingen hebben de onderzoekers een brainstormsessie gehouden en verschillende theoretische hypothesen voorgesteld:
- hypothese 1a - aangezien AET een lineaire maat is en afhankelijk moet zijn van de grootte, wordt verondersteld dat de spreiding in AET het beste kan worden verklaard door de grootte van de schedel;
- hypothese 1b - aangezien RET gestandaardiseerd is op grootte, wordt verondersteld dat de spreiding in RET het beste kan worden verklaard door de positie van de tand;
- hypothese 2a - aangezien AET en schedellengte lineaire maatstaven van grootte zijn, moeten ze schalen met een isometrische helling;
- hypothese 2b - aangezien de caudale tanden de grootste bijtkrachten ervaren in het tandrij, zal RET daarom hoger zijn bij caudale tanden.
In de onderstaande tabellen zijn de gegevens van de monsters (schedels van krokodillen van de soort Alligator mississippiensis, verzameld uit het Rockefeller-reservaat in Grand Chenier, Louisiana, en fossielen).
Tabel nr. 1: gegevens van de scantekeningen van krokodillentanden (rostale, intermediaire en caudale).
Tabel nr. 2: gegevens van de tanden (LSkull - schedellengte, hCrown - kroonhoogte, VE - glazuurvolume, VD - dentinevolume, SAEDJ - oppervlakte van de glazuur-dentine interface, AET - absolute glazuurdikte, RET - relatieve glazuurdikte).
Onderzoeksresultaten
Overeenkomstig de dentale gegevens gepresenteerd in tabel nr. 2 kwamen de wetenschappers tot de conclusie dat de glazuurdikte isometrisch schaalt met de schedellengte, ongeacht de positie van de tand.
Tabel nr. 3: waarden van AET en RET in relatie tot de variabelen.
Afbeelding nr. 3: schaling van AET/RET ten opzichte van schedellengte.
Tegelijkertijd is de glazuurdikte bij caudale tanden aanzienlijk groter dan bij andere, maar dit hangt ook niet af van de schedellengte.
Tabel №4: gemiddelde waarden van de glazuur dikte bij hogere gewervelden (Crocodyliform — taxon groep van krokodillen, Dinosaur — dinosauriërs, Artiodactyl — evenhoevigen, Odontocete — onderorde van walvissen, Perissodactyl — onevenhoevigen, Primate — primaten, Rodent — knaagdieren).
Afbeelding №4: de glazuurdikte van de caudale tanden is groter dan die van andere tanden.
Gegevens over schaling (tabel №3) bevestigden hypothese 1a, die de afhankelijkheid van de AET-waarde van de schedellengte verklaart, en niet van de positie van de tand. De RET-waarden daarentegen zijn afhankelijk van de positie van de tand in de rij, en niet van de schedellengte, wat hypothese 1b bevestigt.
De overige hypotheses (2a en 2b) werden ook bevestigd, zoals blijkt uit de gegevens van de analyse van de gemiddelde glazuurdikte van tanden met verschillende posities in de rij.
De vergelijking van de glazuurdikte van de moderne Mississippi-alligator met die van zijn oude voorouders toonde veel overeenkomsten, maar er waren ook verschillen. Zo is de glazuurdikte van Allognathosuchus ongeveer 33% groter dan die van moderne krokodillen (afbeelding hieronder).
Afbeelding №5: vergelijking van de gemiddelde glazuurdikte tussen alligator en fossiele krokodillen op basis van de hoogte van de tandkroon.
Samenvattend kwamen de wetenschappers tot de conclusie dat de glazuurdikte rechtstreeks afhankelijk is van, zo te zeggen, de rol van de tanden. Als deze tanden nodig zijn voor het malen, zal hun glazuur aanzienlijk dikker zijn. Eerder was vastgesteld dat de druk (samendrukking) op de caudale tanden hoger is dan op de rostro-tanden. Dit hangt samen met hun rol — het vasthouden van de prooi en het malen van botten. Dikkere glazuur voorkomt beschadiging van de tanden die onder maximale belasting staan tijdens het voeden. Inderdaad wijzen de gegevens erop dat caudale tanden bij krokodillen significant minder vaak breken, ondanks de ernstige belasting.
Bovendien werd vastgesteld dat de tanden Allognathosuchus glazuur aanzienlijk dikker zijn dan bij andere onderzochte krokodillen. Men denkt dat deze fossiele soort de voorkeur gaf aan het voeden met schildpadden, en voor het malen van hun schalen zijn sterke tanden en dikke glazuur nodig.
Wetenschappers vergeleken ook de glazuurdikte van krokodillen met die van sommige dinosauriërs, met een bij benadering gelijkwaardige gewicht en grootte. Deze analyse toonde aan dat de glazuur bij krokodillen dikker was (grafiek hieronder).
Afbeelding №6: vergelijking van de dikte van het email van krokodillen en dinosaurussen.
Het is interessant dat het email van de tyrannosaurus bijna dezelfde dikte had als dat van de aanzienlijk kleinere Allognathosuchus en zelfs moderne krokodillen. Het is logisch dat de structuur van het gebit van krokodillen verklaard kan worden door hun gedrag op het gebied van jagen en dieet.
Echter, ondanks hun records, is het email van archosauriërs (krokodillen, dinosaurussen, pterosauriërs, enz.) dunner dan dat van zoogdieren.
Afbeelding №7: vergelijking van de dikte van het email (AET) van krokodillen en sommige soorten zoogdieren.
Waarom is het email van jagers, die sterk afhankelijk zijn van hun kaken, dunner dan dat van zoogdieren? Het antwoord ligt al in het begin: het vervangen van versleten tanden door nieuwe. Hoewel krokodillen stevige tanden hebben, zijn ze niet zo sterk nodig, omdat een nieuwe tand altijd de gebroken kan vervangen. Dit talent hebben zoogdieren (in de meeste gevallen) niet.
Afbeelding №8: vergelijking van de dikte van het email (RET) van krokodillen en sommige soorten zoogdieren.
Als we het specifieker bekijken, varieert de dikte van het email bij archosauriërs van 0,01 tot 0,314 mm, en bij zoogdieren van 0,08 tot 2,3 mm. Het verschil is, zoals men zegt, duidelijk te zien.
Voor een meer gedetailleerde kennismaking met de nuances van het onderzoek raad ik aan om te kijken in
Epilog
Tanden, hoe vreemd het ook klinkt, zijn een uiterst belangrijk hulpmiddel bij het verkrijgen van voedsel. Ja, de moderne mens kan altijd een defect in zijn tanden verhelpen, maar onder de wilde dieren is er geen tandarts. Zelfs de mens heeft niet altijd geweten wat tandbehandeling is. Daarom kiezen sommige soorten voor sterke en duurzame tanden, terwijl anderen hun tanden verwisselen als handschoenen. Zowel krokodillen als hun verre verwanten kunnen tot beide groepen worden gerekend. Het email op de tanden, die essentieel zijn voor het effectief vasthouden van prooi en het vermalen van botten, is bij krokodillen behoorlijk dik, maar gezien de zware belasting slijten hun tanden wel en breken soms. In zo'n geval komt er een nieuwe tand op de plaats van de oude.
Voor mensen is een van de kenmerkende eigenschappen de tegenovergestelde grote teen, die ons enorm heeft geholpen bij veel ondernemingen, variërend van "een stok oppakken en de vervelende buurman op de tak slaan" tot "een pen oppakken en een sonnet schrijven". Voor krokodillen fungeren hun kaken, en in het bijzonder hun tanden, als zo'n gereedschap. Het is dit lichaamsdeel dat krokodillen tot gevaarlijke en dodelijke jagers maakt, die je beter kunt vermijden.
Vrijdag off-topic:
Een zeer intrigerende en esthetisch mooie kortfilm waarin de krokodil - niet helemaal een krokodil is.
Een cartoon over hoe je geen vertrouwen moet hebben in verdachte "bomen" in het water, vooral als je een gnoe-antilope bent.
Bedankt voor uw aandacht, blijf nieuwsgierig en een fijn weekend, allemaal! 🙂
Bedankt dat je bij ons blijft. Vind je onze artikelen leuk? Wil je meer interessante inhoud zien? Steun ons door een bestelling te plaatsen of ons aan vrienden aan te bevelen. 30% korting voor Habr-gebruikers op een unieke variant van entry-level servers, speciaal voor jou ontworpen: (opties beschikbaar met RAID1 en RAID10, tot 24 cores en tot 40GB DDR4).
Dell R730xd voor de helft van de prijs? Alleen bij ons in Nederland! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — vanaf $99! Lees over hoe
Bron: habr.com
