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Las cavidades aéreas en las vértebras de los grandes pterosaurios revelan adaptaciones clave para el vuelo

27 Sep 2021
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Recreación del aspecto en vida de Tropeognathus mesembrinus, el pterosaurio anhangüérido más grande conocido. Paleoarte de Hugo Salais-López (Metazoa Studio) en colaboración con Quagga Wildlife Art. Recreación del aspecto en vida de Tropeognathus mesembrinus, el pterosaurio anhangüérido más grande conocido. Paleoarte de Hugo Salais-López (Metazoa Studio) en colaboración con Quagga Wildlife Art. Recreación del aspecto en vida de Tropeognathus mesembrinus, el pterosaurio anhangüérido más grande conocido. Paleoarte de Hugo Salais-López (Metazoa Studio) en colaboración con Quagga Wildlife Art.

Recreación del aspecto en vida de Tropeognathus mesembrinus, el pterosaurio anhangüérido más grande conocido. Paleoarte de Hugo Salais-López (Metazoa Studio) en colaboración con Quagga Wildlife Art.El estudio publicado en Scientific Reports por un equipo internacional formado por personal investigador de la Universidade Federal do Espírito Santo (Brasil), el Museu Nacional de la Universidade Federal do Rio de Janeiro (Brasil), el Staatliches Museum für Naturkunde Stuttgart (Alemanya), la Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro (Brasil) y del Institut Català de Paleontologia Miquel Crusafont, describe con detalle las cavidades internas de los huesos de la columna vertebral de los grandes pterosaurios gracias a imágenes de tomografía computarizada. La presencia de cámaras de aire en el postcráneo fue una adaptación clave que permitió el vuelo de este grupo de animales de grandes dimensiones.

Los pterosaurios aparecieron en el planeta aproximadamente unos 70 millones de años antes que las primeras aves y fueron los primeros vertebrados que adquirieron la capacidad de volar activamente. Se han descrito ejemplares de más de 10 metros de envergadura, siendo los animales más grandes en la historia de la vida a la Tierra que jamás hayan surcado el cielo. Una de las claves que permitió volar a estos enormes animales fue la presencia de huesos neumáticos –es decir, rellenos de aire– en el postcráneo.

Las aves son los únicos animales actuales con huesos postcraneales neumatizados, siendo éstos el resultado de la expansión de su complejo sistema respiratorio, con extensiones de sus pulmones que se adentran en el interior de los huesos conocidos como divertículos neumáticos. En el caso de los pterosaurios, como constituyen un linaje sin representantes actuales, se desconoce cómo era exactamente su sistema respiratorio, tanto porque los tejidos blandos casi nunca fosilizan como porque al estar extintos se tiene que inferir su fisiología. Por esta razón, los investigadores usaron imágenes de tomografía computarizada de alta resolución para analizar una serie de ocho vértebras –la mayoría del cuello– de un gran pterosaurio anhangüérido, permitiendo visualizar las cavidades internas de las vértebras sin dañar los fósiles.

Detalle de la arquitectura interna de algunas de las vértebres analizadas en este nuevo estudioDetalle de la arquitectura interna de algunas de las vértebres analizadas en este nuevo estudio

El espécimen estudiado corresponde a un ejemplar extraordinariamente preservado proveniente de la Cuenca de Araripe (Noreste de Brasil). Se trata de un pterosaurio anhangüérido –el más reciente linaje de pterosaurios con dientes, quienes alcanzaron dimensiones superiores a las de cualquier ave actual– de hace más de 110 millones de años de antigüedad que tendría más de 4 metros de envergadura, del que se ha preservado en tres dimensiones parte del cráneo y del postcráneo, incluyendo buena parte de la columna vertebral. Las imágenes han revelado una arquitectura vertebral interna sustentada por finos pilares de hueso, los cuales conectan la pared del canal donde se encuentra la médula espinal hasta la pared interna de la superficie de las vértebras.

Esta disposición habría permitido la circulación del aire a través de los divertículos neumáticos que atravesarían las cavidades de aire de los huesos. La investigación muestra además que las vértebras de este pterosaurio son generalmente más neumáticas (contienen más aire) que las de los grandes saurópodos, un linaje extinto de dinosaurios distinguibles por sus largos cuellos con vértebras neumáticas. La neumaticidad del pterosaurio estudiado sería parecida (o incluso superior) a la de algunos pájaros actuales de tamaño considerable, como las cigüeñas.

Las imágenes y sus correspondientes análisis revelaron que las vértebras poseen menor proporción de aire en su interior en dirección al cuerpo del animal, es decir, las vértebras más próximas a la cabeza eran más neumáticas (al contrario que ocurre a los pájaros actuales, en los cuales la neumatización es en sentido inverso). “Que la distribución de las cavidades con aire no sea uniforme dentro de las vértebras y entre las diferentes vértebras nos hace pensar que la neumaticidad está condicionada por la biomecánica del vuelo”, explica Richard Buchmann, estudiante de doctorado en la brasileña Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), quien encabeza la investigación.

Además, los altos valores de la proporción de espacio rellenado por aire no son el único hallazgo que ha llamado la atención al equipo de investigación. “Hemos observado que la cantidad de aire en el espacio interno varía en las diferentes partes de una misma vértebra y que las regiones próximas a las articulaciones poseen mayor proporción de tejido óseo. Este patrón se repite en todas las vértebras estudiadas”, comenta Borja Holgado, paleontólogo del Institut Català de Paleontologia Miquel Crusafont (ICP) que ha participado en el estudio.

Interpretación del sistema respiratorio del pterosaurio Anhanguera según la propuesta de Claessens et al. (2009)Interpretación del sistema respiratorio del pterosaurio Anhanguera según la propuesta de Claessens et al. (2009)

A pesar de que los pterosaurios anhangüéridos poseían cráneos y cuellos relativamente largos, la arquitectura del interior de las vértebras les hubiera permitido un alto nivel de resistencia y elasticidad, permitiendo que cuello de estos animales extintos fuera más maniobrable. Según Taissa Rodrigues, profesora de la UFES: “los resultados de este estudio pueden contribuir a diseñar nuevas estructuras mecánicas biomiméticas, es decir, inspiradas por las características existentes en la naturaleza”.

Imagen principal: Recreación del aspecto en vida de Tropeognathus mesembrinus, el pterosaurio anhangüérido más grande conocido. Paleoarte de Hugo Salais-López (Metazoa Studio) en colaboración con Quagga Wildlife Art.

Artículo original:

  • Buchmann, R., Holgado, B., Sobral, G., Avilla, L. S., Rodrigues, T. (2021). Quantitative assessment of the vertebral pneumaticity in an anhaguerid pterosaur using micro-CT scanning. Scientific Reports 11, 18718. DOI: 1038/s41598-021-97856-6
Last modified on Miércoles, 13 Octubre 2021 12:55
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