Wchodzisz do słabo oświetlonego korytarza, gdzie spotykasz pozbawione środków do życia dusze dręczone bólem i cierpieniem. Ale nie zaznają tu spokoju, bo za każdymi drzwiami czeka na nich jeszcze większa udręka i strach, wypełniający wszystkie komórki ciała i wypełniający wszystkie myśli. Zbliżasz się do jednych z drzwi, za którymi słychać piekielne zgrzytanie i brzęczenie, które wywołuje dreszcze do szpiku kości. Zbierając resztki odwagi w pięść, wyciągasz zimną z przerażenia rękę do klamki, gdy nagle ktoś dotyka Twojego ramienia od tyłu, a Ty przestraszona ze zdziwienia odwracasz się. „Za kilka minut lekarz będzie wolny. Usiądź na razie, zadzwonimy do ciebie” – mówi łagodny głos pielęgniarki. Podobno tak właśnie niektórzy wyobrażają sobie wizytę u dentysty i mają skrajnie negatywny stosunek do tych „sadystów” w białych fartuchach. Ale dzisiaj nie będziemy rozmawiać o dentofobii, porozmawiamy o krokodylach. Tak, tak, chodzi o nich, a dokładniej o ich zęby, które nie wymagają leczenia stomatologicznego.
Naukowcy z Uniwersytetu Missouri (USA) przeprowadzili badania zębów krokodyli, które wykazały ciekawe cechy szkliwa tych nienagannych myśliwych, opierając się właśnie na ich szczękach. Czego odkryli naukowcy, czym zęby współczesnych krokodyli różnią się od ich prehistorycznych krewnych i jakie korzyści płyną z tych badań? Dowiadujemy się o tym z raportu grupy badawczej.
Baza badawcza
Dla większości kręgowców zęby są integralną cechą zdobywania i spożywania pożywienia (mrówkojady się nie liczą). Niektóre drapieżniki podczas polowania polegają na szybkości (gepardy), inne na drużynie (lwy), a dla niektórych ogromną rolę odgrywa siła ukąszenia. Dotyczy to również krokodyli, które podkradają się do swoich ofiar w wodzie i chwytają je potężnymi szczękami. Aby zapobiec ucieczce ofiary, chwyt musi być mocny, a to skutkuje dużymi obciążeniami struktury kostnej. Aby zneutralizować negatywny wpływ swoich potężnych ukąszeń, krokodyle mają wtórne podniebienie kostne, które jest trwale połączone z czaszką.
Wizualna demonstracja zamykania i otwierania szczęki krokodyla.
Jedną z głównych cech zębów krokodyla jest ich ciągła wymiana na nowe, gdy stare się zużywają. Faktem jest, że zęby krokodyli przypominają lalkę lęgową, wewnątrz której rozwijają się nowe zęby. Mniej więcej raz na 2 lata każdy z zębów w szczęce wymieniany jest na nowy.
Zwróć uwagę, jak szczelnie zamyka się ta „pułapka dentystyczna”.
Zęby krokodyli dzielą się na kilka kategorii w zależności od kształtu i odpowiadającej im funkcjonalności. Na początku szczęki znajdują się 4 duże kły, które są potrzebne do skutecznego chwytania ofiary. Pośrodku znajdują się grubsze zęby, które rosną wzdłuż szczęki. Ta część jest potrzebna do cięcia ofiary. U podstawy zęby rozszerzają się i stają się bardziej płaskie, co pozwala krokodylom przegryzać muszle mięczaków i żółwi niczym nasiona.
Jak silna jest szczęka krokodyla? Zależy to oczywiście od jego wielkości i rodzaju. Na przykład w 2003 roku odkryto, że 272-kilogramowy aligator z Mississippi gryzie z siłą ~9500 N (N - Newton, 1 N = 1 kg m/s2). Ale 1308-kilogramowy krokodyl słonowodny wykazał oszałamiającą siłę ~34500 N. Nawiasem mówiąc, bezwzględna siła ugryzienia u człowieka wynosi około 1498 N.
Siła zgryzu zależy nie tyle od zębów, ile od mięśni szczęki. U krokodyli te mięśnie są bardzo gęste i jest ich wiele. Istnieje jednak wyraźna różnica pomiędzy bardzo rozwiniętymi mięśniami odpowiedzialnymi za zamykanie ust (które dają taką siłę zgryzu) a słabymi mięśniami odpowiedzialnymi za otwieranie ust. To wyjaśnia, dlaczego zamknięty pysk krokodyla można przytrzymać zwykłą taśmą.
No dalej, pokaż mi, kto nazwał cię małym bachorem.
Ale krokodyle potrzebują szczęki nie tylko do bezlitosnego zabijania w celu zdobycia pożywienia, ale także do opieki nad potomstwem. Samice krokodyli często noszą młode w szczękach (trudno znaleźć dla nich bezpieczniejsze miejsce, bo kto by chciał się tam wspinać). Paszcza krokodyli wyposażona jest w bardzo czułe receptory, dzięki którym potrafią regulować siłę ugryzienia, co pozwala im lepiej trzymać ofiarę lub ostrożnie przenosić dzieci.
Ludzkie zęby niestety nie odrastają po wypadnięciu starych, mają jednak coś wspólnego z krokodylami – szkliwo.
Obraz #1: Ząb ogonowy aligatora Mississippiensis.
Szkliwo to zewnętrzna powłoka korony zęba. Jest to najsilniejsza część ciała człowieka, podobnie jak wielu innych kręgowców. Jednak jak wiemy nasze zęby nie zmieniają się na nowe, dlatego też nasze szkliwo musi być grubsze. Ale u krokodyli zużyte zęby zastępuje się nowymi, więc grube szkliwo nie jest potrzebne. Brzmi całkiem logicznie, ale czy rzeczywiście tak jest?
Naukowcy twierdzą, że zrozumienie zmian w szkliwie w obrębie jednego taksonu pozwoli nam w przyszłości lepiej zapamiętać, jak zmienia się struktura szkliwa w zależności od biomechaniki i diety zwierzęcia.
Krokodyle, tzn Alligator mississippiensis, doskonale nadają się do tego badania z wielu powodów. Po pierwsze, ich zęby, siła zgryzu i struktura szkliwa zmieniają się w zależności od wieku i wielkości osobnika, co wynika również ze zmian w diecie. Po drugie, zęby krokodyla mają różną morfologię w zależności od ich położenia w szczęce.
Zdjęcie nr 2: aib przedstawiają różnicę w uzębieniu dużych i małych osobników, c-f przedstawia zęby skamieniałych przodków współczesnych krokodyli.
Zęby donosowe są cienkie i służą do chwytania ofiary, podczas gdy zęby ogonowe są tępe i służą do miażdżenia z większą siłą ugryzienia. Innymi słowy, obciążenie zęba zależy od jego położenia w szczęce i wielkości właściciela tej szczęki.
W pracy przedstawiono wyniki analizy i pomiarów bezwzględnej grubości szkliwa (AET) oraz standaryzowanej pod względem wielkości (względnej) grubości szkliwa (RET) zębów krokodyla.
AET to szacunkowa średnia odległość od połączenia szkliwa z zębiną do zewnętrznej powierzchni szkliwa i jest pomiarem liniowym. RET to wartość bezwymiarowa, która pozwala porównać względną grubość szkliwa w różnych skalach.
Naukowcy ocenili AET i RET zębów donosowych (w „nosie” szczęki), pośrednich (w środku rzędu) i ogonowych (u nasady szczęki) u siedmiu osobników tego gatunku Alligator mississippiensis.
Należy również zauważyć, że struktura szkliwa może zależeć od diety osobnika i gatunku jako całości. Krokodyle mają bardzo rozbudowaną dietę (zjadają to, co złowią), ale różni się ona od diety ich krewnych, którzy już dawno wymarli. Aby przetestować to z punktu widzenia szkliwa, naukowcy przeprowadzili analizę skamieniałości AET i RET Protosuchidae (UCMP 97638), Iharkutozuch (MTM VER 2018.837) i Allognatozuch (YPM-PU 16989). Protosuchidae jest przedstawicielem okresu jurajskiego, Iharkutozuch - Okres kredowy i Allognatozuch z eocenu.
Przed rozpoczęciem rzeczywistych pomiarów badacze przeprowadzili burzę mózgów i zaproponowali kilka hipotez teoretycznych:
- Hipoteza 1a — Ponieważ AET jest miarą liniową i powinna zależeć od rozmiaru, oczekuje się, że wariancję AET najlepiej wyjaśni rozmiar czaszki;
- Hipoteza 1b — Ponieważ RET jest standaryzowany pod względem wielkości, oczekuje się, że wariancję RET najlepiej wyjaśni położenie zęba;
- Hipoteza 2a — Ponieważ AET i długość czaszki są liniowymi miarami wielkości, należy je skalować z nachyleniem izometrycznym;
- Hipoteza 2b - Ponieważ na zęby ogonowe działają największe siły zgryzu w łuku, dlatego RET będzie wyższy w zębach ogonowych.
Poniższe tabele przedstawiają przykładowe dane (czaszki krokodyli Alligator mississippiensis, pobrane z Rezerwatu Rockefellera w Grand Chenier w Luizjanie i skamieniałości).
Tabela nr 1: Dane ze skaningu zębów krokodyla (rostalnego, pośredniego i ogonowego).
Tabela nr 2: Dane stomatologiczne (LSkull – długość czaszki, hCrown – wysokość korony, VE – objętość szkliwa, VD – objętość zębiny, SAEDJ – powierzchnia styku szkliwo-zębina, AET – bezwzględna grubość szkliwa, RET – względna grubość szkliwa).
Wyniki badania
Na podstawie danych dentystycznych przedstawionych w Tabeli 2 naukowcy doszli do wniosku, że grubość szkliwa zmienia się izometrycznie wraz z długością czaszki, niezależnie od położenia zębów.
Tabela nr 3: Wartości AET i RET w zależności od zmiennych.
Obraz nr 3: Skalowanie AET/RET w zależności od długości czaszki.
Jednocześnie grubość szkliwa na zębach ogonowych jest znacznie większa niż na pozostałych, ale nie zależy to również od długości czaszki.
Tabela nr 4: Średnie wartości grubości szkliwa u kręgowców wyższych (Crocodyliform – pozataksonowa grupa krokodyli, Dinosaur – dinozaury, Parzystokopytne – parzystokopytne, Odontocete – podrząd waleni, Perissodactyl – parzystokopytne kopytne, Prymas – naczelne, Gryzonie - gryzonie).
Obraz #4: Grubość szkliwa zębów ogonowych jest większa niż pozostałych zębów.
Dane dotyczące skalowania (tab. nr 3) potwierdziły hipotezę 1a, wyjaśniającą zależność wartości AET od długości czaszki, a nie od położenia zęba. Natomiast wartości RET zależą od położenia zęba w rzędzie, a nie od długości czaszki, co potwierdza hipotezę 1b.
Pozostałe hipotezy (2a i 2b) również potwierdziły się, co wynika z analizy średniej grubości szkliwa zębów o różnym położeniu w rzędzie.
Porównanie grubości szkliwa współczesnego aligatora Mississippi i jego starożytnych przodków wykazało wiele podobieństw, ale były też różnice. Zatem u Allognathosuchus grubość szkliwa jest o około 33% większa niż u współczesnych krokodyli (zdjęcie poniżej).
Obraz #5: Porównanie średniej grubości szkliwa u aligatorów i krokodyli kopalnych na podstawie wysokości korony zęba.
Podsumowując wszystkie powyższe dane, naukowcy doszli do wniosku, że grubość szkliwa zależy bezpośrednio od, że tak powiem, roli zębów. Jeśli te zęby będą potrzebne do zmiażdżenia, ich szkliwo będzie znacznie grubsze. Wcześniej stwierdzono, że nacisk (siła ściskająca) zębów ogonowych jest wyższy niż zębów przednich. Wynika to właśnie z ich roli - trzymania ofiary i miażdżenia kości. Dzięki temu grubsze szkliwo zapobiega uszkodzeniom zębów, które podczas odżywiania narażone są na maksymalne obciążenia. Rzeczywiście, dowody sugerują, że zęby ogonowe u krokodyli łamią się znacznie rzadziej, pomimo silnego stresu.
Ponadto stwierdzono, że zęby Allognatozuch szkliwo jest znacznie grubsze niż u innych badanych krokodyli. Uważa się, że ten kopalny gatunek wolał żerować na żółwiach, a miażdżenie ich skorup wymaga mocnych zębów i grubego szkliwa.
Naukowcy porównali także grubość szkliwa krokodyli i niektórych dinozaurów, odpowiadającą jej szacunkową wagę i rozmiar. Analiza ta wykazała, że krokodyle miały grubsze szkliwo (schemat poniżej).
Obraz #6: Porównanie grubości szkliwa krokodyli i dinozaurów.
Ciekawe, że szkliwo tyranozaura miało prawie taką samą grubość jak u znacznie mniejszych Allognathosuchus, a nawet współczesnych krokodyli. Logiczne jest, że strukturę zębów krokodyli tłumaczy się ich nawykami w zakresie polowań i diety.
Jednak pomimo ich zapisów szkliwo archozaurów (krokodyli, dinozaurów, pterozaurów itp.) jest cieńsze niż u ssaków.
Obraz #7: Porównanie grubości szkliwa (AET) krokodyli i niektórych gatunków ssaków.
Dlaczego szkliwo myśliwych, którzy tak bardzo polegają na swoich szczękach, jest cieńsze niż u ssaków? Odpowiedź na to pytanie była już na początku – wymiana zużytych zębów na nowe. Chociaż krokodyle mają mocne zęby, nie potrzebują, że tak powiem, super mocnych zębów, ponieważ nowy ząb zawsze zastąpi złamany. Ssaki (w większości) nie mają tego talentu.
Zdjęcie #8: Porównanie grubości szkliwa (RET) krokodyli i niektórych gatunków ssaków.
Dokładniej, grubość szkliwa u archozaurów waha się od 0.01 do 0.314 mm, a u ssaków od 0.08 do 2.3 mm. Różnica, jak mówią, jest oczywista.
Aby uzyskać bardziej szczegółowe spojrzenie na niuanse badania, polecam rzucić okiem
Epilog
Zęby, choć może to zabrzmieć dziwnie, są niezwykle ważnym narzędziem w zdobywaniu pożywienia. Tak, współczesny człowiek zawsze może skorygować każdą wadę związaną z zębami, ale wśród przedstawicieli dzikiej przyrody nie ma dentystów. Nawet ludzie nie zawsze wiedzieli, na czym polega leczenie stomatologiczne. Dlatego niektóre gatunki wybierają mocne i trwałe zęby, inne natomiast wolą je zmieniać, niczym rękawiczki. Krokodyle i ich dalsi krewni można podzielić na obie grupy. Szkliwo zębów, które jest niezbędne do skutecznego trzymania ofiary i miażdżenia kości, jest u krokodyli dość grube, ale ze względu na duży stres ich zęby nadal się zużywają, a czasem łamią. W takich przypadkach nowy ząb zastępuje stary.
Dla osoby jedną z cech wyróżniających jest przeciwstawny kciuk, który bardzo nam pomógł w wielu przedsięwzięciach, począwszy od „weź kij i pieprz się z irytującym sąsiadem na gałęzi”, a skończywszy na „weź długopis i napisz sonet”. ” W przypadku krokodyli takim narzędziem są szczęki, a w szczególności zęby. To właśnie ta część ciała sprawia, że krokodyle są tak niebezpiecznymi i śmiercionośnymi łowcami, których należy unikać.
Piątek poza szczytem:
Bardzo ciekawa i estetycznie piękna krótka kreskówka, w której krokodyl nie jest całkiem krokodylem.
Kreskówka o tym, że nie można ufać podejrzanym „kłodom” w wodzie, zwłaszcza jeśli jest się gnu.
Dziękuję za przeczytanie, bądźcie ciekawi i miłego weekendu, chłopaki! 🙂
Dziękujemy za pobyt z nami. Podobają Ci się nasze artykuły? Chcesz zobaczyć więcej ciekawych treści? Wesprzyj nas składając zamówienie lub polecając znajomym, 30% zniżki dla użytkowników Habr na unikalny odpowiednik serwerów klasy podstawowej, który został przez nas wymyślony dla Ciebie: (dostępne z RAID1 i RAID10, do 24 rdzeni i do 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2 razy tańszy? Tylko tutaj w Holandii! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2 GHz 6C 128 GB DDR3 2x960 GB SSD 1 Gb/s 100 TB — od 99 USD! Czytać o
Źródło: www.habr.com