Новый вид плотоядного динозавра, который когда-то бродил по Южному Уэльсу: революция в области технологий визуализации

от

Технология визуализации произвела революцию в палеонтологии, позволив учёным изучать окаменелости, которые были захоронены глубоко в скале или были слишком малы для изучения. Два недавних исследования, в которых я принимал участие, демонстрируют потенциал этих технологий, в том числе одно, в котором был обнаружен новый вид динозавра, возвышавшийся над другими хищниками, с которыми он жил бок о бок сотни миллионов лет назад.

Первое исследование

В первом исследовании мы с коллегами изучили отпечаток ископаемой челюсти, который был описан в 1899 году лишь как принадлежащий возможному динозавру. Из-за своего возраста (203 миллиона лет) этот образец имел дополнительное значение, поскольку потенциально мог принадлежать необычайно крупному раннему плотоядному динозавру.

Динозавры появились в период Триаса, с 252 по 201 миллион лет назад, но в основном плотоядные формы оставались длиной менее 3 метров и весили не больше, чем собака породы алабай. Мы знали, что образец 1899 года, из позднего Триаса близ Кардиффа в Южном Уэльсе, показывал части челюсти древнего животного и плотоядные зубы, и мог принадлежать животному длиной пять метров или более.

Традиционно палеонтологи изготавливали слепок образца с помощью гипса или какого-либо гибкого пластика, но такое литьё могло повредить хрупкую окаменелость. Поэтому образец более века хранился в музее.

Мы применили новый, но простой метод для получения трёхмерной модели, называемый фотограмметрией. Он заключается в том, чтобы сделать множество фотографий двух естественных каменных форм и затем соединить их вместе с помощью программного обеспечения для трёхмерного моделирования, подобно функции панорамы на многих смартфонах, которая может объединять фотографии широкого вида.

Получившаяся трёхмерная челюсть может быть просмотрена со всех сторон и повёрнута. Это значительно упрощает её изучение по сравнению с каменными формами. Метод не причинил вреда уникальному ископаемому образцу и может быть передан другим учёным для дальнейшего изучения.

В результате сравнения с другими окаменелостями динозавров мы определили, что челюсть принадлежит динозавру, похожему на Dilophosaurus из раннего юрского периода (201–174 миллиона лет назад) в США. Но он был на 10 миллионов лет старше и представлял собой совершенно новый род и вид. Мы назвали его Newtonsaurus cambrensis в честь Эдвина Тулли Ньютона, который впервые изучил его в 1899 году. Челюсть предполагает, что животное изначально было длиной 5–7 метров, крупный двуногий хищник с хватательными руками и мощными челюстями.

Второе исследование

Во втором исследовании мы отсканировали крошечный скелет рептилии, также из триасовых пород. Он был найден в Девоне и был на 40 миллионов лет старше, ему 243 миллиона лет. Когда он был найден в 2015 году, коллекционер Роб Корам попытался очистить крошечный скелет, используя традиционные методы, удаляя песчинки тонкой иглой. Однако из-за крошечного размера образца, с черепом длиной 1 см и тремя зубами на миллиметр, это оказалось невозможным.

Мы сначала сделали рентгеновский снимок на обычном микро-КТ-сканере и сделали подробную трёхмерную реконструкцию. Однако детализации было недостаточно, поэтому мы затем отсканировали его в Европейском синхротроне в Гренобле, Франция, чтобы каждый зуб и многие другие структуры можно было визуализировать в деталях. Синхроtron создаёт чрезвычайно интенсивный луч света, который учёные используют для изучения мельчайших частиц материи.

Сканирование и реконструкция показывают, что эта маленькая рептилия, которую мы назвали Agriodontosaurus, питалась насекомыми. Она боролась с тараканоподобными жуками размером с её голову и перекусывала их кутикулу своими широкими, похожими на долото зубами.

КТ-сканирование стало повсеместным в палеонтологии, сотни сканеров установлены в университетских и музейных исследовательских отделах. В случае с Agriodontosaurus КТ-сканы дали нам чёткое представление о зонах компактной и менее компактной кости, а также о прикреплении зубов.

Теперь трёхмерные цифровые модели позволяют учёным заглянуть внутрь костей и раковин, раскрывая скрытую анатомическую информацию. Например, некоторые оболочечные организмы, такие как аммониты и фораминиферы, развивались на протяжении всей своей жизни из единственной камеры раковины, закручиваясь всё наружу по мере того, как они закладывали новые живые камеры. Вся история развития находится внутри взрослой раковины, и её можно выделить на сканах.

Цифровые модели окаменелостей также можно использовать для функциональных экспериментов. Например, можно проанализировать механические свойства черепов, смоделировать, где у животного соединены челюсть и череп, реконструировать его мышцы и рассчитать силу укуса. Это говорит нам о том, что тираннозавр рекс мог приложить силу укуса до 50 000 Ньютонов, что эквивалентно силе в 5 тонн.

Другой подход, анализ методом конечных элементов, позволяет палеонтологам проверять реакцию скелета или черепа на сжатие и растяжение. Эти биоинженерные исследования показали, например, что хищные динозавры в основном не были приспособлены к борьбе с добычей путём скручивания и поворота — они в основном сосредоточивались на прямых укусах вверх-вниз.

Это новый мир виртуальной палеонтологии. Посмотрим, к чему это нас приведёт.

Предоставлено: The Conversation.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте