Intrați într-un coridor cu lumină slabă, unde întâlniți suflete neajutorate, chinuite de durere și suferință. Dar nu vor găsi liniște aici, căci în spatele fiecărei uși îi așteaptă și mai multe chinuri și frici, umplând fiecare celulă a corpului și umple toate gândurile. Vă apropiați de una dintre uși, din spatele căreia se aude un zgomot infernal și un zumzet care pătrunde până în oase. Adunând ultimele rămășițe de curaj, întindeți mâna rece de frică spre clanța ușii, când dintr-o dată cineva vă atinge umărul din spate, și, zgribulind de surpriză, vă întoarceți. „Doctorul se va elibera în câteva minute. Între timp, vă rog să luați loc, vă vom chema”, vă spune o voce blândă a asistentei. Se pare că așa își închipuie unele persoane vizita la dentist, care au o părere extrem de negativă despre acești „sadici” în halate albe. Dar astăzi nu vom vorbi despre dentofobie, ci despre crocodili. Da, da, exact despre ei, și mai precis despre dinții lor, care nu necesită tratament stomatologic.
Cercetătorii de la Universitatea din Missouri (SUA) au realizat un studiu asupra dinților crocodililor, care a arătat caracteristici interesante ale smalțului acestor vânători ireproșabili, care se bazează tocmai pe maxilarele lor. Ce au descoperit cercetătorii, cum diferă dinții crocodililor moderni de cei preistorici și ce beneficii aduce acest studiu? Aici vom afla din raportul echipei de cercetare.
Baza cercetării
Pentru majoritatea vertebratelor, dinții sunt un atribut indispensabil pentru obținerea și consumul hranei (anteaterii nu sunt incluși). Unii dintre prădători se bazează pe viteză în timpul vânătorii (ghepardele), alții – pe cooperare (lei), iar pentru alții, o mare influență o are puterea mușcăturii lor. Acest lucru se aplică și crocodililor, care se apropie sinistru de victimele lor în apă și le prind cu maxilarele lor puternice. Pentru ca victima să nu poată scăpa, prinderea trebuie să fie puternică, ceea ce se traduce prin încărcări mari asupra structurii osoase. Pentru a compensa efectul negativ al mușcăturilor lor puternice, crocodilii au palate secundare osoase, care sunt conectate rigid la craniu.
O demonstrație vizuală a închiderii și deschiderii maxilarului crocodilului.
Una dintre principalele caracteristici ale dinților de crocodil este înlocuirea continuă a acestora cu altele noi, pe măsură ce cele vechi se uzează. Este vorba că dinții crocodililor seamănă cu o matriță, în interiorul căreia se dezvoltă dinți noi. Aproximativ o dată la 2 ani, fiecare dinte din maxilar este înlocuit cu unul nou.
Observați cât de bine se închide această "capcană dentară".
Dinții crocodililor sunt împărțiți în mai multe categorii, în funcție de formă și funcționalitate. La începutul maxilarului se află 4 colți mari, necesari pentru capturarea eficientă a prăzii. În mijloc se află dinți mai groși, care se măresc pe parcursul maxilarului. Această parte este destinată tăierii prăzii. La baza, dinții se lărgesc și devin mai plați, ceea ce le permite crocodililor să spargă cochiliile melcilor și carapacele țestoaselor, ca pe semințe.
Cât de puternică este maxilarul unui crocodil? Evident, aceasta depinde de dimensiunile și speciile sale. De exemplu, în 2003 s-a descoperit că un alligator din Mississippi, cu o greutate de 272 de kilograme, mușcă cu o forță de aproximativ 9500 N (N – Newton, 1 N = 1 kg·m/s2). Pe de altă parte, un crocodil de 1308 kilograme a demonstrat o forță impresionantă de aproximativ 34500 N. Ca un termen de comparație, forța absolută de mușcătură a unui om este de aproximativ 1498 N.
Forța mușcăturii depinde mai mult de mușchii maxilarului decât de dinți. La crocodili, acești mușchi sunt foarte densi și numeroși. Totuși, există o diferență semnificativă între mușchii foarte dezvoltați, care sunt responsabili de închiderea maxilarului (ceea ce oferă acea forță de mușcătură), și mușchii slabi, care sunt responsabili de deschiderea maxilarului. Acesta este motivul pentru care maxilarul închis al unui crocodil poate fi ținut cu ajutorul unei simple benzi adezive.
Hai să vedem cine te-a numit „băiețandru”.
Dar maxilarul crocodililor nu este necesar doar pentru ucideri fără milă în căutarea hranei, ci și pentru îngrijirea puilor. Femelele de crocodil adesea își transportă puii tocmai în maxilar (este greu să găsești un loc mai sigur pentru ei, deoarece cine ar avea curajul să se apropie). Maxilarele crocodililor sunt echipate cu receptori foarte sensibili, care le permit să regleze forța mușcăturii, ceea ce le permite să țină mai bine prada sau să transporte delicat puii.
Dinții oamenilor, din păcate, nu cresc înapoi după ce cei vechi cad, dar au ceva în comun cu crocodilii – smalțul.
Imaginile nr. 1: dintele caudal al aligatorului din Mississippi (Alligator mississippiensis).
Emailul este învelișul extern al părții coronare a dintelui. Este cea mai rezistentă parte a corpului uman, la fel ca și la multe alte vertebrate. Totuși, după cum știm, dinții noștri nu se schimbă cu alții noi, astfel că emailul nostru trebuie să fie mai gros. În schimb, crocodilii își înlocuiesc dinții uzati cu unii noi, așa că nu este necesar să aibă un email atât de gros. Se pare că are sens, dar este totuși adevărat?
Oamenii de știință spun că înțelegerea modificărilor emailului în cadrul unei taxa ne va permite să ne amintim mai bine cum se schimbă structura emailului în funcție de biomecanica și dieta animalului.
Crocodilii, mai exact Alligator mississippiensis, sunt foarte potriviți pentru această cercetare din mai multe motive. În primul rând, dinții lor, forța mușcăturii și structura emailului se schimbă în funcție de vârstă și dimensiunea individului, ceea ce este influențat și de schimbarea dietei. În al doilea rând, dinții crocodililor au o morfologie diferită în funcție de poziția din maxilar.
Imaginile nr. 2: a și b arată diferența dintre dinții indivizilor mari și mici, c și e arată dinții fossililor strămoși ai crocodililor moderni.
Dinții rostali sunt subțiri și sunt utilizați pentru a prinde prada, în timp ce dinții caudali sunt obtuzi și sunt utilizați pentru a zdrobi cu o forță de mușcătură mai mare. Cu alte cuvinte, sarcina asupra dintelui depinde de poziția sa în maxilar și de dimensiunile proprietarului acestui maxilar.
În această cercetare sunt prezentate rezultatele analizei și măsurărilor grosimii absolute a emailului (AET) și grosimii relative standardizate (RET) a dinților crocodilului.
AET reprezintă o estimare a distanței medii de la tranziția email-dentină până la suprafața exterioară a emailului și reprezintă o măsurare liniară. RET este o mărime adimensională care permite compararea grosimii relative a emailului la diferite scale.
Oamenii de știință au evaluat AET și RET a dinților rostali (în «nasul» maxilarului), intermediari (în mijlocul rândului) și caudali (la baza maxilarului) la șapte indivizi ai speciei. Alligator mississippiensis.
Este important de asemenea de menționat că structura smalțului poate depinde de dieta individului și de întreaga specie în general. Crocodilele au o dietă destul de diversificată (ce prind, aceea va fi prânzul), dar aceasta diferă de cea a rudelor lor care au dispărut de mult. Pentru a verifica acest lucru din perspectiva smalțului, oamenii de știință au realizat analize AET și RET ale fosilelor. Protosuchidae (UCMP 97638), Iharkutosuchus (MTM VER 2018.837) și Allognathosuchus (YPM-PU 16989). Protosuchidae este reprezentant al perioadei jurasice, Iharkutosuchus — perioadei cretacice, iar Allognathosuchus din eocen.
Înainte de a începe măsurătorile efective, cercetătorii au realizat o sesiune de brainstorming și au propus câteva ipoteze teoretice:
- ipoteza 1a — deoarece AET este o măsură liniară și ar trebui să depindă de dimensiune, se presupune că dispersia în AET va fi explicată cel mai bine de dimensiunea craniului;
- ipoteza 1b — deoarece RET este standardizat în funcție de dimensiune, se presupune că dispersia în RET va fi explicată cel mai bine de poziția dinților;
- ipoteza 2a — deoarece AET și lungimea craniului sunt măsuri liniare ale dimensiunii, acestea ar trebui să se scaleze cu înclinație izometrică;
- ipoteza 2b — deoarece dinții caudali suportă cele mai mari forțe de mușcătură în rândul dinților, prin urmare RET va fi mai mare la dinții caudali.
În tabelele de mai jos sunt prezentate datele mostrelor (craniile crocodililor din specia Alligator mississippiensis, prelevate din rezervația Rockefeller din Grand Chenier, Louisiana, și fosile).
Tabelul nr. 1: datele de scanare a dinților de crocodil (rostale, intermediare și caudale).
Tabelul nr. 2: datele dinților (LSkull — lungimea craniului, hCrown — înălțimea coroanei, VE — volumul smalțului, VD — volumul dentinei, SAEDJ — suprafața interfeței smalț-dentină, AET — grosimea absolută a smalțului, RET — grosimea relativă a smalțului).
Rezultatele cercetării
Conform datelor dentare prezentate în tabelul nr. 2, cercetătorii au concluzionat că grosimea smalțului se scalează izometric cu lungimea craniului, indiferent de poziția dinților.
Tabelul nr. 3: valorile AET și RET în funcție de variabile.
Imaginea nr. 3: scalarea AET/RET în raport cu lungimea craniului.
În același timp, grosimea smalțului pe dinții caudali este semnificativ mai mare decât pe ceilalți, dar aceasta nu depinde nici de lungimea craniului.
Tabelul Nr. 4: valorile medii ale grosimii smalțului la vertebrate superioare (Crocodyliform — grup taxonomic de crocodili, Dinosaur — dinozauri, Artiodactyl — paranocoprieni, Odontocete — subordonarea cetaceelor, Perissodactyl — nepărcoprin, Primate — primate, Rodent — rozătoare).
Imaginea Nr. 4: grosimea smalțului dinților caudali este mai mare decât la ceilalți.
Datele referitoare la scalare (tabelul Nr. 3) au confirmat ipoteza 1a, care explică dependența valorii AET de lungimea craniului, nu de poziția dinților. În schimb, valorile RET depind de poziția dinților în rând, nu de lungimea craniului, ceea ce confirmă ipoteza 1b.
Celelalte ipoteze (2a și 2b) au fost, de asemenea, confirmate, conform datelor analizei grosimii medii a smalțului dinților cu diferite poziții în rând.
Compararea grosimii smalțului la alligatorul modern din Mississippi și strămoșii săi antici a arătat multe asemănări, dar și diferențe. Astfel, la Allognathosuchus grosimea smalțului este cu aproximativ 33% mai mare decât la crocodilii moderni (imaginea de mai jos).
Imaginea Nr. 5: compararea grosimii medii a smalțului la aligator și la crocodilii fosili în funcție de înălțimea coronarei dentare.
Sumarizând toate datele de mai sus, cercetătorii au concluzionat că grosimea smalțului depinde direct de rolul dinților. Dacă acești dinți sunt necesari pentru zdrobire, atunci smalțul lor va fi semnificativ mai gros. S-a stabilit anterior că presiunea (forța de comprimare) dinților caudali este mai mare decât la cei rostrali. Aceasta se leagă de rolul lor — de a prinde prada și de a zdrobi oasele. Așadar, smalțul mai gros previne deteriorarea dinților care sunt supuși unei sarcini maxime în timpul hrănirii. Și într-adevăr, datele sugerează că dinții caudali la crocodili se rup semnificativ mai rar, în ciuda sarcinilor serioase.
În plus, s-a descoperit că dinții Allognathosuchus au smalț semnificativ mai gros decât al celorlalte crocodile studiate. Se consideră că această specie fosilă prefera să se hrănească cu țestoase, iar pentru zdrobirea carapacei lor sunt necesari dinți puternici și smalț gros.
Cercetătorii au efectuat, de asemenea, o comparație a grosimii smalțului crocodilelor și unor dinozauri, corespunzător greutății și dimensiunii presupuse. Această analiză a arătat că smalțul la crocodili a fost mai gros (diagramă de mai jos).
Imaginea nr. 6: comparația grosimii smalțului crocodililor și dinozaurilor.
Este curios că smalțul la tiranosaurus a fost aproape la fel de gros ca și la considerably mai micul Allognathosuchus și chiar la crocodilii moderni. Este logic că structura dinților crocodililor este explicată prin comportamentele lor în aspectele vânătorii și dietei.
Cu toate acestea, în ciuda recordurilor sale, smalțul arcosaurilor (crocodili, dinozauri, pterosauri etc.) este mai subțire decât la mamifere.
Imaginea nr. 7: comparația grosimii smalțului (AET) crocodililor și a unor specii de mamifere.
De ce are smalțul vânătorilor, care se bazează atât de mult pe fălci, o grosime mai mică decât la mamifere? Răspunsul la această întrebare a fost prezentat la început — înlocuirea dinților uzați cu unii noi. Deși crocodilii au dinți rezistenți, nu au nevoie de dinți extrem de duri, având în vedere că un dinte nou va veni întotdeauna să-l înlocuiască pe cel rupt. Mamiferele (în mare parte) nu au acest talent.
Imaginea nr. 8: comparația grosimii smalțului (RET) crocodililor și a unor specii de mamifere.
Mai exact, grosimea smalțului la arcosauri variază între 0,01 și 0,314 mm, iar la mamifere între 0,08 și 2,3 mm. Diferența, așa cum se spune, este evidentă.
Pentru o mai bună înțelegere a detaliilor studiului, vă recomand să consultați
Epilog
Dinții, oricât de ciudat ar suna, sunt un instrument extrem de important în obținerea hranei. Da, omul modern poate întotdeauna să corecteze orice defect legat de dinți, dar în rândul animalelor sălbatice nu există stomatologi. Chiar și omul nu a știut întotdeauna ce înseamnă tratamentul dinților. De aceea unele specii aleg dinți puternici și durabili, în timp ce altele preferă să-i schimbe, ca pe mănuși. Crocodilii și rudele lor îndepărtate pot fi incluse în ambele grupuri. Smalțul dinților, care sunt esențiali pentru prinderea eficientă a prăzii și zdrobirea oaselor, la crocodili este destul de gros, dar, având în vedere sarcinile serioase, dinții lor se uzează și uneori se rup. În astfel de cazuri, un nou dinte vine să înlocuiască pe cel vechi.
Pentru oameni, una dintre trăsăturile distinctive este degetul mare opus, care ne-a ajutat enorm în multe începuturi, de la "a lua o bâtă și a lovi vecinul enervant de pe cracă" până la "a lua o pană și a scrie un sonet". Pentru crocodili, însă, acest instrument sunt maxilarele lor, în special dinții. Această parte a corpului îi face pe crocodili vânători atât de periculoși și mortali, de care ar trebui să ne ferim.
Off-topic de vineri:
Un scurtmetraj foarte curios și estetic frumos, în care crocodilul nu este chiar un crocodil.
Un desen animat despre cum să nu ai încredere în "bârnele" suspecte din apă, mai ales dacă ești o antilopă gnu.
Mulțumesc pentru atenție, rămâneți curioși și să aveți un weekend minunat, băieți! 🙂
Vă mulțumim că rămâneți cu noi. Vă plac articolele noastre? Doriți să vedeți mai multe materiale interesante? Susțineți-ne făcând o comandă sau recomandându-ne prietenilor. 30% reducere pentru utilizatorii Habr pentru un server entry-level unic, creat special pentru tine: (sunt disponibile opțiuni cu RAID1 și RAID10, până la 24 nuclee și până la 40GB DDR4).
Dell R730xd la jumătate de preț? Numai la noi în Olanda! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — de la 99 $! Citiți despre
Sursa: habr.com
