عظیم‌ترین دایناسورهای جهان چگونه وزن چند ده تنی خود را تحمل می‌کردند؟
پژوهشگرها برای اولین بار با بازسازی دیجیتالی جدیدی نشان دادند ساروپودها برای تحمل وزن بالای خود از یک لایه‌ی پاشنه‌ای نرم برخوردار بودند. ساروپودها که وزنشان به ۵۰ تن می‌رسید و به مدت ۱۰۰ میلیون سال یکی از گونه‌های غالب اکوسیستم‌های جهان بودند، در اوایل تکامل خود دارای لایه‌های پاشنه پای نرم بودند و این ویژگی کلیدی باعث شد این گونه‌ها به بزرگ‌ترین جاندارانی تبدیل شوند که زمین تاکنون به خود دیده است. پژوهشگرها یافته‌های خود را در مجله‌ی Science Advances منتشر کردند.
مارمولک‌های تندر
یکی از شاخص‌ترین ویژگی‌های ساروپودها اندازه‌ی بزرگ برخی از گونه‌ها است. وقتی این گونه‌ها راه می‌رفتند، پاهایشان زمین را می‌لرزاند. نام یکی از اولین ساروپودها که به محبوبیت جهانی رسید، برانتوسور به معنی مارمولک تندر است. ساروپودها همچنین گردن‌ها و دم‌های بلندی داشتند و روی چهار پای ستون‌مانند طویل خود راه می‌رفتند اما از ابتدا چندان عظیم نبودند. تقریباً در حدود ۲۳۰ میلیون سال پیش، نیاکان این دایناسورها جاندارانی دو پا و کوچک بودند که شباهت زیادی به خویشاوندان تروپود خود داشتند و وزن اغلب آن‌ها بیشتر از وزن یک شترمرغ نبود.
اما در حدود ۲۱۰ میلیون سال پیش، اجداد ساروپودها عظیم‌تر شدند به‌طوری‌که جرم تقریبی بدن آن‌ها به یک تن می‌رسید. ساروپودهای عظیمی مثل آرژانتیوسور، پاتوگوتایتان و استرالوتایتان احتمالاً در بزرگسالی به وزن بیش از ۵۰ تن رسیدند که ده برابر بیشتر از اندازه‌ی بزرگ‌ترین جاندار امروزی خشکی‌های زمین، فیل آفریقایی است.بدیهی است جانوری به این ابعاد پاهای بزرگی داشته باشد. طول ردپای برخی ساروپودها که در منطقه‌ی کیمبرلی استرالیای غربی کشف شدند، بیش از ۱.۷ متر است. اما پای ساروپودها دقیقاً چگونه بود و چگونه می‌توانست بدن عظیم آن‌ها را حمل کند؟
مجموعه‌ای از ردپاهای ساروپودها در منطقه‌ی کرتاسه‌ی پیشین بروم سنداستون (Broome Sandstone)، ناحیه‌ی والمادانی، شبه‌جزیره‌ی دامپر، استرالیای غربی.
رد ساروپودها
استیو سالیزبری، استادیار دانشکده‌ی علوم زیستی دانشگاه کویینزلند استرالیا که سال‌ها به ردیابی ساروپودها در کیمبرلی پرداخته است، مدت‌ها است در جستجوی شکل واقعی پای این گونه‌ها است. به نظر می‌رسد پای جلوی ساروپودها به پای فیل‌ها شباهت داشته است به‌طوری‌که استخوان‌ها به شکل ستونی نیمه‌مدور و تقریباً عمودی مرتب شده‌اند و استخوان‌های انگشت به جز انگشت شست بسیار کوچک هستند. رد دست اغلب ساروپودها معمولاً به صورت دایره‌ای یا لوبیایی شکل است.
پای ساروپودها با وجود ظاهر ستون‌مانند تفاوت زیادی با پای فیل‌ها دارد. براساس شواهد به‌دست‌آمده از حرکت بین استخوان‌ها، ساروپودها انگشت‌هایی منعطف و طویل داشتند. براساس ردهای فسیلی، ساروپودها می‌توانستند انگشت‌های خود را در حین راه رفتن روی سطوح مختلف باز کنند که این قابلیت در فیل‌های امروزی وجود ندارد. همچنین مدت‌ها تصور می‌شد که ساروپودها مانند بسیاری از دایناسورهای دیگر روی انگشت‌های خود راه می‌رفتند به‌طوری‌که مفصل قوزک پایشان از زمین بلند می‌شد. بااین‌حال بسیاری از ردپاهای ساروپودها آثاری از پاشنه‌‌های پای بزرگ را هم در خود دارند. بدین‌ترتیب بسیاری از دیرینه‌شناسان گمان می‌کنند که ساروپودها مجهز به نوعی لایه‌ی پاشنه‌ی پا بودند؛ اما به غیر از ردپاها، شواهد قطعی از لایه‌های پاشنه‌ی پای ساروپودها باقی مانده‌اند.
مدلسازی کامپیوتری نشان می‌دهد پاهای ساروپودها دارای لایه‌ی بافتی نرم بودند
قدم زدن جای پای غول‌ها
آندرس جانل که از اسکلت پای ساروپودهای مختلف آگاه است و همچنین اطلاعاتی را درباره‌ی ردپای آن‌ها دارد، در بخشی از پژوهش دکترای خود به بررسی عملکرد پای این گونه‌ها پرداخت. سالزبری همراه با جانل و الگا پاناگیوتپولو کارشناس مکانیک پای جانوران، گروهی پژوهشی را تشکیل دادند.
- دایناسورهای گردن دراز احتمالاً گردنی بلندتر از حد تصور داشتند
- چرا اغلب دایناسورهای گوشتخوار ماقبل تاریخ دست‌های کوچکی داشتند؟
آندرس، مدل‌های سه‌بعدی دیجیتالی برای اسکلت پای ساروپودها و پیشینیان آن‌ها را ایجاد کرد. سپس او و الگا میزان قدرت این مدل‌ها را با استفاده از روشی به نام تحلیل عنصر محدود آزمایش کردند. آن‌ها تأثیر حالت‌های مختلف حیوان بر رفتار مکانیکی پا را با وجود لایه‌ی بافتی نرم و بدون آن مقایسه کردند.
نیروهای اعمال‌شده بر استخوان‌های پا با وجود لایه‌ی بافتی نرم و بدون آن
صرف‌نظر از وضعیت قرارگیری پاها (انگشت‌ها روی زمین، بخشی از انگشت‌ها روی زمین یا تنها نوک انگشت‌ها روی زمین) هیچ‌کدام از مدل‌ها نتوانستند دامنه‌ی نیروهای مکانیکی را که ساروپودها در زندگی واقعی با آن روبه‌رو می‌شدند، تحمل کنند و تنها در صورت اضافه شدن لایه‌ی بافتی نرم زیر پاشنه‌ی پا آستانه‌ی تحمل آن‌ها بالا رفت. براساس یافته‌ها، لایه‌ی بافتی نرم لایه‌ای روی کل اسکلت پا است که امکان جذب نیروهای مکانیکی و تحمل وزن را می‌دهد. به بیان ساده، بدون لایه‌ی زیر پاشنه‌ای، استخوان‌های پای ساروپودها زیر وزن شدید آن‌ها مچاله می‌شد.
ساروپودها برای تحمل وزن بالا و توانایی راه رفتن روی زمین از لایه‌های بافتی نرم برخوردار بودند
ظهور غول‌ها
پیشگام‌های ساروپودها ازجمله پلاتیوسورها هم در مدلسازی‌ها برای راه رفتن با انگشت‌هایی که کمی بالاتر از زمین بودند و هیچ لایه‌ی پاشنه‌ای نداشتند، بازسازی شدند. امروزه مدل‌ها نشان می‌دهند اسکلت پای این گونه‌ها نمی‌توانستند بدون وجود نوعی از لایه‌ی پاشنه‌ی اضافه‌وزن بدنشان را تحمل کنند.
یکی از بومیان گولارابولو در کنار ردپای ۱.۷۵ متری یک ساروپود در منطقه‌ی بروم سنداستون غرب استرالیا. ساروپودی که این ردپاها را ایجاد کرده است دارای نزدیک به ۵.۴ متر ارتفاع از ناحیه‌ی کفل بوده است.
برخی ردهای فسیلی متعلق به جاندارانی مثل پلاتیوسور شواهدی از لایه‌های پاشنه‌ای را نشان می‌دهند که پشت انگشت‌های پا به یکدیگر وصل شده‌اند. لایه‌ی پاشنه‌ای اولیه، سازگار با مدل‌های پژوهشگرها است. وجود لایه‌ی پاشنه‌ای اولیه در اولین ساروپودها یکی از بنیان‌های تکاملی ساختارهای محکم‌تر بود. تقریباً به مدت ۱۷۰ میلیون سال پیش، اولین ساروپودهای واقعی با وزن بیش از ۱۰ تن متریک وجود داشتند و ردپای آن‌ها وجود لایه‌های پاشنه‌ای را تأیید می‌کنند.
درنتیجه این مرحله‌ی تکاملی آغاز شد و در فاصله‌ی ۱۰ الی ۱۵ میلیون سال، غول‌هایی به وزن بیش از ۳۰ تن روی زمین گام برداشتند و گوناگونی ساروپودهای غول‌آسا آغاز شد. این دایناسورها به مدت ۱۰۰ میلیون سال بر اکوسیستم‌های دنیا حکمرانی کردند.
