Dinosauri dall'alba al tramonto

Com'è cambiato il pensiero sui dinosauri dall'Ottocento fino ai nostri giorni Nonostante i fossili di dinosauro siano noti da molti millenni, la loro vera natura è stata riconosciuta solo ai primi anni dell'Ottocento. Prima di ciò, infatti, la scienza e il metodo scientifico non si erano ancora ben sviluppati e gli - scienziati - dell'epoca non erano preparati alla scoperta dei fossili, e specialmente per quanto riguarda i dinosauri è servito molto tempo per arrivare a rappresentarli come li intendiamo oggi. Gli antichi, quando rinvenivano dei resti fossili di vertebrati, pensavano che fossero appartenuti a dei mostri vissuti nel passato e non bisogna meravigliarsi se a contribuire alla nascita della mitologia del drago fossero stati proprio i fossili di qualche dinosauro. Nonostante l'uomo abbia da sempre convissuto con i fossili di dinosauro, non sappiamo quando e quale rettile sia stato ritrovato per primo, questo a causa di una mancata documentazione. Inoltre, quelle poche volte in cui si attestava un ritrovamento, i resti venivano catalogati solo come appartenuti a grandi rettili estinti. Un ruolo fondamentale e decisivo, nella scoperta e nella definizione di dinosauro come lo intendiamo oggi, va attribuito a ricercatori statunitensi e inglesi. Il primo ritrovamento ben documentato è stato registrato negli USA nel 1818 con l'Anchisaurus: un dinosauro erbivoro i cui resti fossili sono conservati allo Yale Peabody Museum. Un altro caso particolare è quello del genere Megalosaurus, trovato da William Bukland che ha basato la descrizione su varie ossa. Anche questo dinosauro, purtroppo, rimane incompleto e non è possibile farne una ricostruzione particolareggiata, ma all'epoca della scoperta queste prove erano più che sufficienti sia a dare un nome, che a ricostruire l'aspetto fisico dell'animale. Persone comuni e scienziati di quel periodo rimasero stupiti dalle enormi dimensioni dell'animale e dalla sua età geologica,ma anche dalla particolare dentatura: i denti erano contenuti in alveoli similmente a quanto si osserva nei coccodrilli. Ma il dinosauro più controverso e studiato dall'Ottocento fino a oggi è l'Iguanodon (che letteralmente significa - dente da iguana - ), scoperto per la prima volta dall'inglese Gideon Mantell nel 1822. Il nome deriva dalle prime ossa ritrovate, che erano appunto dei denti che somigliavano moltissimo a quelli di un'iguana erbivora del Centro America, a parte le dimensioni. Quando Mantell realizzò una prima ricostruzione disegnata dello scheletro nel 1825 non si curò dell'incompletezza dei reperti ed erroneamente si convinse che la sua anatomia non doveva essere molto diversa da quella di una lucertola erbivora attuale che si muove strisciando a terra, inoltre, posizionò lo sperone della mano nella parte anteriore del cranio come se si trattasse di un corno (Fig. 2a). Una seconda ricostruzione (Fig. 2b) fu fatta nel 1854 da un grande pioniere della paleontologia, Richard Owen, che addirittura ne costruì un modello in calcestruzzo a grandezza naturale grazie all'aiuto di uno scultore chiamato Hawkins, che in seguito si mise a dipingere a olio molte creature mesozoiche per la Princeton University.Owen, per certi versi, ripeté alcuni errori fatti da Mantell, come il fatto di posizionare lo sperone della mano sul naso, rese l'animale quadrupede, dandogli poi un aspetto molto più massiccio e con la coda che strisciava a terra come fanno oggi i coccodrilli. Egli, assieme ad Hawkins, però, non costruì solamente il modello di questo animale, ma anche quelli di altri dinosauri allora conosciuti come l'Hylaeosaurus, il Macrodontophion, il Thecodontosaurus, il Palasauriscus, il Plateosaurus e l'Ileosaurus (anche in questo caso con numerose imprecisioni) che furono esposti al pubblico di Londra. Quell'evento fu uno dei primi tentativi di far conoscere questi animali al grande pubblico. A Owen si deve anche il nome scientifico - Dinosauria - , un termine composto da due parole greche deinòs (terribile) e sauros (lucertola) che letteralmente significa - lucertola terribile - , un nome nuovo che giustifica il fatto che questo gruppo di animali fosse diverso da quello degli altri rettili fino ad allora conosciuti. Bisogna dire che all'epoca Owen era molto conosciuto e famoso, tanto da attirare a sé l'ammirazione della Regina d'Inghilterra. Egli però era anche un convinto antievoluzionista, andando contro le ipotesi di Charles Darwin quando quest'ultimo pubblicò il libro L'origine delle specie nel 1859. Non si possono però dare tutte le responsabilità a Mantell e a Owen per l'errata interpretazione dell'Iguanodonte. Si trattava, comunque, delle prime ricostruzioni e i resti fossili erano sempre molto incompleti, almeno fino a quando nel 1878 non vennero rinvenuti diversi scheletri interi di Iguanodon in una miniera di carbone, a Bernissart in Belgio; furono studiati dal paleontologo francese Louis Dollo che chiarì ogni dubbio sull'anatomia di questo animale. Dollo dimostrò che l'animale era bipede, e solo occasionalmente si poggiava sulle quattro zampe, aveva molte affinità sia con gli uccelli che con alcuni rettili, fra i quali i coccodrilli, e che lo sperone artigliato non andava sul muso ma sulla mano e poteva essere usato come arma (Fig. 1).Inoltre scoprì che possedeva una coda molto rigida e robusta. Dollo non fu famoso solo per aver descritto accuratamente l'Iguanodon ma anche per aver letteralmente inventato la paleontologia etologica. Ultimamente, gli scienziati hanno rinvenuto molte piste di dinosauri e studiandole hanno scoperto che questi animali non trascinavano la coda come fanno i coccodrilli (Fig. 2c), ma tenevano la coda sospesa parallelamente al terreno (Fig. 2d), da ciò si deduce che dovevano avere anche un aspetto molto diverso1. 1 Bisogna fare una piccola precisazione: in genere, nell'accezione comune siamo portati a pensare che i nomi di animali estinti che contengono la parola - sauro - indichino sempre dei dinosauri, invece si riferiscono anche ad altri tipi di rettili. Metodi di conservazione dei resti Dopo le prime scoperte, in molti s'improvvisarono - cacciatori di fossili - , raccogliendo i resti e portandoli nei musei. Purtroppo, però, molti di questi resti, quando venivano dissepolti, andavano incontro a danneggiamento, soprattutto per tre motivi: • a causa del processo di fossilizzazione che, spesso, li rendeva fragili; • a causa dei metodi di recupero non adeguati, come fare a pezzi le ossa con martelli, picconi e scalpelli; • a causa del trasporto, eseguito senza adeguate protezioni. Questo andò avanti finché due paleontologi americani nell'Ottocento, Cope e Sternberg, avendo trovato alcuni resti di dinosauri erbivori nel Montana, si posero il problema di come trasportarli senza danneggiarli. Cope e Sternberg pensarono che le ossa si sarebbero potute in qualche modo rivestire, addirittura prima di essere completamente liberate dalla matrice rocciosa, in questo modo sarebbero state efficacemente protette nel trasporto dal luogo di ritrovamento al laboratorio. Così fecero degli esperimenti, improvvisando con quanto avevano a disposizione: bollirono del riso fino a ottenere una pastella densa, vi immersero delle strisce di tela ritagliate dai sacchi della farina che, infine, avvolsero attorno ai fossili. Quando la pastella si seccava, l'involucro rigido così ottenuto preservava i fossili. Questo metodo risultava molto utile, soprattutto contro l'effetto dei sobbalzi e della torsione. Con questa tecnica gli esemplari riuscivano a raggiungere la loro destinazione in un buono stato di conservazione. Fu, però, un altro paleontologo, Marsh, con i suoi collaboratori, nel 1877, a trovare un metodo di protezione migliore rispetto a quello dei due colleghi, usato tutt'oggi, anche se con qualche variazione: impregnare con il gesso una tela porosa come la iuta e infine avvolgere il tutto attorno all'osso dissepolto. Questo procedimento può essere anche eseguito su una grossa lastra di roccia che contiene molte ossa, così facendo il reperto viene consegnato intatto al laboratorio in modo da poter separare i resti dalla matrice rocciosa, con calma e con i giusti strumenti. Esistono anche altre tecniche simili, che invece del gesso utilizzano delle resine solubili, ad esempio il paraloid che è solubile in acetone2.2 Spesso i ricercatori, nel costruire modelli di uno scheletro intero, si basano su un unico e ben conservato fossile che viene scansionato, o di una determinata regione anatomica, come il cranio o il piede. Ma che tipo di studio devono fare i paleontologi per capire di più su questo mondo antico e sulle relazioni fra i vari organismi estinti? Gli specialisti di questi animali interagiscono con esperti di altre discipline, come i geochimici, i paleobotanici, i geofisici e i paleoecologi, per capire meglio il funzionamento di tutti i processi legati al periodo del Mesozoico. Queste collaborazioni hanno appena cominciato a dare dei risultati e si prevede una nuova ed entusiasmante era per la paleontologia dei dinosauri. Come sono arrivati fino a noi i resti dei dinosauri e come li ritroviamo I dinosauri sono arrivati fino a noi grazie al complicato processo della fossilizzazione. I fossili ci - raccontano - le loro caratteristiche, la loro struttura e quali erano i loro punti deboli o di forza. Più un fossile è ben conservato e completo e più informazioni ci può dare. Ad esempio, un compsognatide europeo chiamato Scipionyx samniticus, scoperto in Italia (Fig. 3), è un piccolo cucciolo che, stranamente, ha conservato intatti l'intestino e altri organi interni, mentre risultano assenti zampe e coda.Comprensibilmente, gli organi molli interni dei dinosauri raramente fossilizzano, sebbene rari esemplari, spettacolarmente conservati, mantengano impressioni di organi, quali il fegato e l'intestino. Alcune informazioni sugli organi, però, possono essere dedotte da un attento studio dello scheletro e da confronti con organismi affini. Per esempio, è probabile che tutti i dinosauri avessero, come gli uccelli, un polmone rigido e unidirezionale e possedessero diverse caratteristiche dello scheletro strumentale al funzionamento di tale polmone, come una rigida e incomprimibile gabbia toracica, oltre a delle sacche d'aria. Gli scheletri fossili ci possono fornire anche informazioni sui modi di predazione e i più comuni tipi di tracce fossili, utili negli studi sull'alimentazione: sono i marchi di dente sulla preda. Alcuni fossili possono mostrare i colori.Per esempio, ossa di dinosauro possono preservare il bianco, il giallo, il viola o anche il nero, comunque è chiaro che di solito questi colori non riflettono quelli originali delle ossa, ma tafonomie e diversi processi che si sono verificati tra la sepoltura e la scoperta. Analogamente, le piume fossili possono mostrare una gamma di colori che va dal bianco al viola, ma, in gran parte, sono marrone opaco o corrispondono al colore della roccia. Sono stati scoperti anche pezzi di pelle fossilizzata. Numerosi e sorprendentemente ben conservati sono i fossili di pelle di dinosauri noti, inclusi molti dei principali sottogruppi. La stragrande maggioranza di questi esemplari è testimoniata da impronte della pelle impresse nel sedimento. Questo succede quando il piede di un animale urta il suolo; le impronte dei dinosauri, quindi, sono una fonte comune di impressioni di pelle. In alcuni rari casi, tuttavia, la pelle stessa viene mineralizzata direttamente in fossile, e in circostanze eccezionali la microstruttura della pelle e persino il materiale molecolare originale possono essere conservati.Questo stile rimarchevole di conservazione è più famoso per essere stato notato in un certo numero di - mummie - di dinosauro, quasi tutte esemplari di adrosauridi del Cretaceo superiore del Nord America. La modellazione esterna della pelle di dinosauro è variabile, ma è sostanzialmente analoga a quella di molti rettili viventi. Non esiste solo la conservazione dell'organismo, ma anche delle sue tracce, i cosiddetti icnofossili. Uno degli esempi più eclatanti è rappresentato dalle orme fossilizzate che creano delle piste e che ci possono dare molte informazioni sulla locomozione (Fig. 4). Infatti, su queste si basa la deduzione che i dinosauri non trascinassero la coda a terra, dato che non sono stati rilevati segni nelle piste, quindi, di conseguenza, anche la loro postura ha subito qualche variazione. Un altro tipo di icnofossile è rappresentato dai coproliti, ossia gli escrementi fossili che ci forniscono informazioni sull'alimentazione del dinosauro; ad esempio, è stato evidenziato il contenuto intestinale degli adrosauri che ci suggerisce il consumo di conifere e occasionalmente di angiosperme.Infine, possiamo ricordare le tracce della riproduzione, ossia le uova fossili che con la loro grandezza, forma e disposizione all'interno del nido, ci possono dare notevoli informazioni (Figg. 5, 6 ,7). A partire dai fossili è possibile anche stimare la longevità degli organismi. La migliore tecnica consolidata comporta il conteggio annuale delle linee di crescita. Infatti, come per gli alberi, le ossa tendono a crescere a tassi non uniformi nel corso di un anno, aggiungendo una gran quantità di tessuto in tempi buoni e mostrando un rallentamento in tempi difficili. L'accrescimento di un albero, come è noto, è rappresentato da cerchi concentrici che indicano le fluttuazioni di crescita annuale. Le ossa di molti animali, inclusa la maggior parte dei dinosauri, presentano un fenomeno analogo; possono essere presenti, nelle loro sezioni trasversali, linee che arrestano la crescita (LAG, fase di latenza) e che rappresentano intervalli di minima deposizione delle ossa. In questi animali, come negli alberi, in genere si aggiunge un cerchio per anno, così un conteggio delle linee può rivelare l'età al momento del decesso dell'organismo. Se questo metodo viene applicato a molti individui, è anche possibile stimare la durata media della vita degli animali in una data specie. Relazione fra dinosauri e uccelli Una prova che sancì definitivamente il rapporto filetico tra dinosauri e uccelli fu fornita nel 1860 (appena un anno dopo la pubblicazione del famoso trattato di Darwin, L'origine delle specie) con la scoperta dell'Archaeopteryx rimasto conservato nel calcare litografico di Solnhofen in Germania: il più antico e primitivo uccello risalente al Giurassico superiore, circa 155 milioni di anni fa (Figg. 9 e 10).L'Archaeopteryx è giustamente diventato famoso sin dalla sua scoperta e ha continuato ad attrarre l'attenzione di studiosi e gente comune, da allora è sempre rimasto uno dei più importanti e iconici fossili nella storia della paleontologia. In quel momento, il nuovo fossile sembrava essere un perfetto - anello di congiunzione - tra i rettili e gli uccelli, essendo definito anche - dino-uccello - . Nell'Ottocento il biologo Thomas Henry Huxley utilizzò questo fossile come prova per la sua nuova teoria dell'evoluzione, infatti l'ottima conservazione rivelò perfino una inconfutabile prova della presenza di piume attorno al corpo. Aveva una forcella ossea in corrispondenza della parte anteriore del petto, mani e piedi erano quasi identici a quelli degli uccelli attuali (Fig. 9).Con il tempo sono stati ritrovati altri scheletri di Archaeopteryx a diversi livelli nella parte superiore del calcare litografico di Solnhofen in Germania, un sedimento fine, costituito da strati alternati di calcare puro e calcare marnoso. I calcari si sono deposti in un ambiente subtropicale molto vario. Non è certo se l'Archaeopteryx avesse un cranio dotato di elevata mobilità come quello degli uccelli viventi che possono anche spostare i loro becchi in su e in giù rispetto al resto del cranio stesso. Nello scheletro la mandibola inferiore è stretta e robusta e sono presenti piccoli e numerosi denti, ampiamente distanziati e taglienti, collocati in cavità ossee. I denti non hanno bordi seghettati e vi è una strozzatura tra la radice e la corona, due caratteri che sembra si siano evoluti in parallelo in alcuni ceppi di teropodi. Gli studiosi ritengono anche che l'Archaeopteryx fosse contraddistinto da una statura ridotta e che crescesse più lentamente rispetto ai suoi parenti più grandi: non sarebbe diventato completamente adulto in poche settimane, ma probabilmente dopo due o tre anni e questo dimostra che la strategia di crescita degli uccelli non è anomala, ma piuttosto una caratteristica primitiva. Sebbene gli uccelli attuali utilizzino strategie di crescita differenziate, si ipotizza che questa caratteristica si sia evoluta a lungo dopo l'origine del Clade stesso. Nel 1926 l'artista danese e paleontologo Gerhard Heilmann stabilì un elemento chiave nel rapporto fra uccelli e dinosauri, e lo pubblicò nel suo lavoro intitolato L'origine degli uccelli. Heilmann pensò erroneamente che l'Archaeopteryx e gli altri uccelli fossero chiaramente simili ai dinosauri teropodi, ma che non derivavano da essi, perché ai dinosauri apparentemente mancavano le clavicole. Negli uccelli le clavicole sono fuse in un unico elemento, la forcula o triangolo. Inoltre, la presenza delle piume potrebbe indicare anche altre funzioni oltre al volo, per esempio il controllo della temperatura corporea e il corteggiamento/esibizione.La funzione del volo negli uccelli ha comportato anche l'aumento in dimensione degli arti anteriori, trasformati in ali allungate in grado di sbattere durante il volo. Modifiche correlate sono anche la perdita della coda ossea e la riorganizzazione dei muscoli dell'arto posteriore, nonché la trasformazione di un piede atto ad appollaiarsi anziché a correre. L'Archaeopteryx era un uccello di medie dimensioni, da 300 mm a 500 mm, ma che, con l'evoluzione, si era ridotto a 250 mm (grandezza simile a quella di una comune gazza; Fig. 11).Un esemplare ritrovato a Monaco di Baviera mostra che l'Archaeopteryx aveva piastre interdentali e sporgenze ossee all'interno della mandibola che si estendevano tra i denti, una caratteristica condivisa con i teropodi e i primi arcosauri ma assente negli uccelli. Aveva grandi occhi tipici degli uccelli e il cranio con ampi lobi ottici, il che indica che la vista era l'elemento sensoriale più importante. Il collo era curvo e a forma di S, come nei dinosauri teropodi, la parte posteriore corta e la coda dritta e lunga con 21-22 vertebre. Come negli altri teropodi, vi erano spazi vuoti tra la vertebra cervicale e quella toracica, testimoniando la presenza di almeno due delle cinque sacche d'aria trovate nei moderni uccelli. Il bacino è quello di un teropode, ma vi è stato qualche problema nella sua ricostruzione, in particolare per l'orientamento del pube, che può essersi sostanzialmente verticalizzato, come in alcuni teropodi, o aver ruotato all'indietro come negli uccelli o in altri teropodi, come si vede nella Fig. 12. L'arto posteriore era simile a quello dei piccoli teropodi: il femore era corto e leggermente arcuato, la tibia dritta e la fibula molto sottile, l'astragalo e il calcagno saldamente fissati alle estremità di tibia e perone, ma non possedeva un alluce tipico degli uccelli ora esistenti. Il piede poteva essere usato per arrampicarsi sui tronchi d'albero, come dimostrerebbe il confronto con dita e unghie degli uccelli attuali. Non vi è alcuna traccia di un becco corneo. Le piume, fatte anche da cheratina, hanno mostrato, invece, un notevole dettaglio.Sono state trovate penne brevi a contorno della parte inferiore del collo, alla base della coda e delle zampe. Le ali avevano 11 o 12 penne primarie adatte al volo attaccate all'arto anteriore e almeno 12 penne secondarie attaccate all'ulna. Si presume che queste piume in volo fossero sovrapposte alla lunga coda, al contrario delle piume molto brevi simili a quelle presenti nei moderni uccelli. L'Archaeopteryx difficilmente poteva volare perché mancava di due elementi ossei essenziali per il volo che sono invece presenti nei moderni uccelli: uno sterno capovolto per il fissaggio dei muscoli pettorali sopracoracoidei e il forame triosseo tra coracoide, scapola e omero. Tuttavia, l'Archaeopteryx aveva una diversa disposizione delle penne dell'ala, con le piume primarie molto più estese rispetto a quelle dei moderni uccelli, così da renderle sufficientemente rinforzate e da tenerle insieme durante il volo. Sembra probabile che l'animale non potesse impegnarle nel volo lento: sapeva planare ma non risultava molto agile in aria. Oggi la maggior parte degli esperti concorda sul fatto che gli uccelli siano i discendenti diretti dei dinosauri. Di fronte a queste nuove prove che supportano nuove prospettive, i paleontologi hanno cominciato rapidamente a ipotizzare che gli uccelli abbiano origine dai teropodi, parte del Clade Paraves (Fig. 13). Inoltre, i paleontologi hanno visto i dinosauri più come uccelli che come rettili. Infatti, alcuni dei nuovi reperti del Giurassico recuperati in Cina non sono mai stati così vicini all'anello di congiunzione tra uccelli e dinosauri. Classificare i dinosauri: Saurischi e Ornitischi Quando le scoperte cominciarono ad aumentare, emerse l'esigenza di una classificazione sistematica per il gruppo dei dinosauri. I paleontologi più autorevoli (Marsh, Cope, Huxley e Seeley) fecero scelte anche diverse e fra queste emerse quella di Seeley (che sostanzialmente derivò da quella di Huxley) che divise i dinosauri in soli due ordini: gli Ornithischia o Ornitischi con un cinto pelvico simile agli uccelli (da òrnithos - uccello - e ischìa - pelvo - , - pelvi da uccello - ) e i Saurischia o Saurischi con un cinto pelvico simile ai rettili attuali (da sauros - rettile - e ischìa - pelvo - , - pelvi da rettile - ). Gli Ornitischi hanno l'osso pubico allungato posteriormente e parallelamente all'ischio (Fig. 14a), mentre i Saurischi hanno l'osso del pube e l'ischio rivolti in posizioni opposte (Fig. 14b).Negli anni, ovviamente, la classificazione si è evoluta ma è rimasta con questi due ordini: gli Ornitischi, che comprendono solamente dinosauri erbivori, e i Saurischi che sono sia erbivori che carnivori. Ma allora gli uccelli discendono dagli Ornitischi dato che proprio il nome significa - pelvo da uccello - ? No, gli uccelli derivano dai Saurischi e non dagli Ornitischi. Ciò ha creato molta confusione e tutto questo può essere giustificato in base al contesto storico. Quando Seeley nel 1887 riconobbe l'ordine degli Ornitischi, l'idea che gli uccelli si fossero evoluti dai dinosauri e, in particolare, l'ipotesi che essi derivassero da piccoli Saurischi carnivori era poco più che una speculazione. Seeley, quindi, non propose la teoria secondo la quale i dinosauri Ornitischi si sarebbero evoluti dagli uccelli, ma sostenne semplicemente che la caratteristica distintiva dell'osso pubico retroverso fosse simile a quella dei volatili. Costui è stato uno dei primi scienziati a presentare una dettagliata classificazione dei dinosauri, tentando di fare ordine fra le varie specie in continua espansione, ne valutò la diversità della forma, le dimensioni e la dieta. Quindi, oggi sappiamo che gli uccelli derivano dai dinosauri Saurischi e che, con il tempo e l'evoluzione, l'ischio è passato da una posizione opposta al pube, ruotando letteralmente all'indietro fino ad assumere la configurazione odierna. Classificazione sistematica: l'eccezionale scoperta del Deinonychus fa cambiare l'idea sui dinosauri I dinosauri erano universalmente considerati come animali - lenti e stupidi - , almeno fino a quando il paleontologo John Ostrom scoprì, nel 1964, un dinosauro carnivoro molto agile e snello del Cretaceo inferiore del Nord America: il Deinonychus antirrhopus (Fig. 15). Il più noto dromaeosauride, il Deinonychus (conosciuto anche come Deinonico), il cui nome significa - terribile artiglio - , era un animale abbastanza piccolo, lungo circa 3 m per 1 m di altezza e del peso di 60-75 kg (Fig. 16). Era un bipede attivo e come un moderno uccello poteva facilmente stare in equilibrio su un piede solo. Aveva una struttura scheletrica del piede del tutto inusuale: nel secondo dito era presente un artiglio retrattile iperestensibile lungo circa 13 centimetri, molto affilato e a forma di falcetto, che poteva roteare di 180 gradi dall'alto verso il basso, sferrando alla sfortunata vittima una - pugnalata - e provocando durante l'aggressione ferite molto profonde (Fig. 17). L'artiglio veniva tenuto in posizione verticale per la maggior parte del tempo durante il movimento o la corsa. Questo tipo di piede non è mai stato riscontrato in nessun animale moderno. Un particolare dromaeosauride, il Balaur del Cretaceo superiore della Romania (Fig. 18), possedeva non una, ma una doppia serie di - artigli killer - sui suoi piedi. Notando un gran numero di caratteristiche da uccello sulla sua descrizione del dinosauro - raptor - Deinonychus, Ostrom riaccese il dibattito sulle origini degli uccelli attraverso i vari documenti fossili che testimoniano dettagliate caratteristiche anatomiche condivise tra gli uccelli e alcuni - raptor - come questo dinosauro carnivoro. Infatti, oggigiorno sappiamo che molte caratteristiche tradizionalmente associate agli uccelli si sono manifestate in - pre-uccelli - antenati dei teropodi. Per esempio, i dinosauri carnivori hanno ossa degli arti con pareti sottili e cavità entro le ossa della colonna vertebrale, così come gli uccelli. Prove aggiuntive a sostegno del legame fra dinosauri e uccelli sono la nidificazione e il comportamento. Alcuni studi relativi a tracce di morsi sulle ossa delle prede hanno indicato che i teropodi come il Tyrannosaurus e il Deinonychus avevano un morso molto potente, fra i più elevati, considerando anche i mammiferi oggi esistenti. La maggior parte dei dromaeosauridi era di piccola taglia, elegante come gli uccelli e presentava alcuni dei più notevoli e insoliti adattamenti da predatore tra i dinosauri. I loro scheletri leggeri erano ottimi per l'agilità e la velocità, i loro enormi e artigliati arti anteriori erano ideali per afferrare e poi strappare la carne dalle prede. Gli arti anteriori erano forti e armati di artigli su tre lunghe dita. La - mano - era quasi la metà della lunghezza dell'arto di un uccello attuale e il polso del Deinonychus risultava essere insolitamente mobile. La funzione delle - mani - ispirò il nome di un gruppo, che fu chiamato Maniraptora. Il Deinonychus può aver cacciato in gruppo, il che gli avrebbe consentito di tormentare e indebolire prede molto più grandi di lui. Purtroppo vi è una mancanza di prove chiare su questa abilità dei dromaeosauridi, ma ciò che è indubbio è che questi animali possedevano un sofisticato arsenale di armi predatorie e sarebbero stati dei formidabili carnivori. I dromaeosauridi si sono diffusi in tutto il mondo e costituiscono una famiglia tipica del periodo Cretacico. Il muso era lungo e avevano oltre 70 denti, curvi, robusti e taglienti con bordi seghettati, come in tutti gli altri teropodi, efficaci nel tagliare la carne, quelli anteriori dritti, mentre quelli laterali e posteriori rivolti all'indietro. Questi denti armavano una bocca in grado di aprirsi a dismisura e di serrarsi in una morsa potente. Il Deinonychus teneva la spina dorsale approssimativamente orizzontale quando era in movimento. Tre sono le evidenze che il Deinonychus ha adottato per avere tale postura: 1) permette di bilanciare correttamente il peso del corpo con il centro di gravità sull'anca; 2) i giunti tra le vertebre cervicali mostrano che il collo curvo a formare una S è simile a quello di un cigno; 3) le vertebre dorsali portano cicatrici sulla parte anteriore e posteriore delle spine neurali, impediscono la flessione del dorso, come accade negli uccelli non volanti come lo struzzo. La coda ha agito nel bilanciamento probabilmente come un'asta rigida. Gli arti posteriori erano lunghi, di proporzioni simili agli uccelli, un breve femore si trovava sopra la tibia e il perone, completavano il tutto lunghe ossa metatarsali e tre dita funzionali. L'astragalo aveva un alto processo che avvolgeva la tibia e il calcagno era un piccolo blocco di osso saldamente fissato a essa. Questo poteva essere piegato a destra, indietro e quindi poteva oscillare verso il basso, ma tutta la punta poteva piegarsi solo per un breve tratto al di sotto della linea orizzontale. La più probabile preda del Deinonychus sembra essere stata il grande Ornitopode Tenontosaurus, che raggiungeva anche i 6-7 m di lunghezza (Fig. 20). Ora, è innegabile che molti dinosauri sfoggiassero piume e sono stati riconosciuti perfino i colori di alcune specie mediante identificazione dei melanosomi, strutture microscopiche che portano alcuni tipi di pigmento. Con la scoperta del piumaggio, però, anche la postura dei dinosauri doveva cambiare, ad esempio nel Velociraptor e nel Deinonychus gli arti superiori dovevano essere rigidi come le ali di un uccello e non a forma di - mani piegate - (come si vede in Fig. 21). I dinosauri erano a sangue caldo o freddo? Grazie a tutte queste caratteristiche di agile predatore, era certo che il Deinonychus antirrhopus fosse un animale molto attivo e quindi a sangue caldo, deduzione che mise in discussione ciò che era stato detto fino ad allora sui dinosauri, ossia che fossero degli animali - lenti, stupidi e a sangue freddo - . Ma cosa significa essere a sangue caldo o freddo? Un animale a sangue caldo, come sono gli uccelli e i mammiferi (incluso l'uomo), utilizza l'energia acquisita con la nutrizione in due modi: 1. per mantenere il corpo attivo; 2. parte dell'energia in eccesso viene dissipata sotto forma di calore. Questo porta ad avere svantaggi e vantaggi. Gli svantaggi sono: • per mantenere questo alto consumo di energie l'animale deve mangiare spesso, almeno tre volte al giorno; • deve mantenere la temperatura costante senza subire grandi variazioni. I vantaggi invece sono: • può popolare tutti i tipi di ambienti sia caldi che freddi; • ha una maggiore resistenza alle variazioni di temperatura esterna; • può essere al massimo dell'attività tutti i giorni dell'anno. Gli animali a sangue freddo, come i rettili e gli anfibi, invece, godono dei seguenti vantaggi: • non avendo il problema della termoregolazione non sprecano energie, infatti come dei pannelli solari prendono energia dall'esterno e la incamerano al loro interno e hanno dei sistemi di autoregolazione per dissipare il calore in eccesso; • riescono a sopportare lunghi periodi di digiuno (settimane o qualche mese). Gli svantaggi: • sono molto vulnerabili alle variazioni di temperature esterne; • non possono vivere in ambienti freddi; • hanno minore resistenza rispetto agli individui a sangue caldo. Ma i dinosauri a quale delle due categorie appartenevano? È difficile dirlo, anche perché le prove per stabilirlo definitivamente ancora non ci sono. Ma alcuni scienziati sostengono che la maggior parte dei dinosauri fosse a sangue caldo mentre altri, come i sauropodi, potevano essere gigantotermi, ossia godere dei vantaggi di elevata e costante temperatura del corpo semplicemente in virtù della loro massa corporea. Infine, i tirannosauroidi erano mesotermi, cioè con un metabolismo intermedio tra il sangue freddo e caldo. La tecnologia rivoluziona il modo di vedere i dinosauri La moderna tecnologia ha fatto sentire la sua influenza anche in campo paleontologico e alcune nuove tecniche e strumenti che hanno aiutato nello sviluppo degli studi sui vertebrati sono: • Computer sofisticati, con software che permettono la costruzione di modelli digitali, si sono rivelati estremamente utili nell'analisi morfometrica, negli studi riguardanti la locomozione e in altre tecniche statistiche che consentono di quantificare la morfologia dei dinosauri e di ricavare modelli facilmente gestibili. Questi modelli rappresentano un incredibile miglioramento rispetto alle tradizionali due dimensioni, come disegni o foto, in quanto essi possono essere ruotati, esaminati da tutte le angolazioni e manipolati digitalmente in una gran varietà di pose e posture. • Anche l'uso del microscopio a scansione elettronica e di raggi X, attraverso la tomografia computerizzata nota anche come scansione TC (che vengono tra l'altro ampiamente utilizzate nel campo della medicina), fornisce una veloce e potente informazione non invasiva e permette di visualizzare le strutture interne, come organi e patologie. Tali tecniche hanno dimostrato di essere estremamente preziose, consentendo ai ricercatori di far capolino digitalmente nelle ossa dei dinosauri e di identificare la composizione chimica e la microstruttura dei tessuti. Allo stesso modo è stato possibile anche esaminare in dettaglio la morfologia del cervello dei dinosauri e intraprendere studi comparativi valutando lo sviluppo, l'evoluzione dell'intelligenza e il senso della percezione attraverso il loro albero genealogico. Inoltre, studi sul comportamento, sulla locomozione, sull'alimentazione e la crescita aiutano a comprendere e a quantificare la forma dei dinosauri. Quindi, una tecnica integrata con laser e scansione superficiale permette di acquisire informazioni dettagliate sulla morfologia esterna tridimensionale, la quale risulta molto utile per la costruzione di modelli digitali di scheletri di dinosauri. • I modelli digitali sono, a volte, presentati semplicemente come un'illustrazione fatta da disegnatori esperti ai fini di una descrizione anatomica o per l'animazione, per scopi didattici o per sensibilizzare il pubblico. Questi modelli sono utilizzati, però, anche a scopi scientifici, per studiare gli aspetti della biologia dei dinosauri, come la locomozione e la velocità, la massa del corpo, la postura e le varie strategie di alimentazione. • Un altro metodo di studio riguarda l'identificazione di una raccolta osteologica, ossia l'analisi di parti di scheletro osseo per l'ancoraggio di tessuti molli; nonostante questi siano raramente conservati come fossili è possibile, in questo modo, dedurre alcune caratteristiche dell'organismo studiato. Inoltre, in base al concetto dell'attualismo, attraverso un attento studio di organismi affini ai dinosauri è possibile individuare quelli che erano gli organi di senso, i muscoli, la pelle, eventuali piume, le sacche d'aria e il cervello. • Grazie alla robotica sono stati testati modelli che simulano il movimento dei dinosauri nel loro ambiente naturale; è stato anche possibile misurare la pressione del morso di un animale carnivoro e, quindi, capire quanto potesse essere robusta la sua muscolatura. • Inoltre, grazie ad alcuni paleoartisti è stato possibile ricreare dei modelli di dinosauro a grandezza naturale; questa forma d'arte era già presente al tempo di Richard Owen. • Tutto questo insieme di strumenti e tecniche è in rapida espansione e sempre più accessibile con l'avvento di nuove tecnologie e risulta particolarmente utile per affrontare e risolvere quesiti riguardanti la paleontologia dei dinosauri che prima erano solo lontanamente immaginabili. L'evoluzione dei dinosauri Quando tutto ebbe inizio Tutto ebbe origine con gli Arcosauromorfi, dei rettili che vissero durante il Permiano (Fig. 22). Questi però, insieme ad altri gruppi di animali paleozoici, furono sconvolti dalla grande estinzione del Permiano. Questo evento avvenne al limite tra il Permiano e il Triassico, creando una crisi biologica globale di proporzioni catastrofiche che fece estinguere più del 90% delle specie viventi, venendo anche definita la più grande estinzione di massa che si sia vista sulla Terra. Con la fine del periodo Permiano finisce anche l'era paleozoica e di conseguenza inizia quella mesozoica con il Triassico. Il termine Mesozoico significa - vita di mezzo - , infatti si trova compreso tra l'era paleozoica e cenozoica; esso si suddivide in tre periodi: Triassico (252-201 milioni di anni fa), Giurassico (201-145 milioni di anni fa) e Cretaceo (145-66 milioni di anni fa). Il quadro che emerge all'inizio del Triassico non è semplice: le specie viventi superstiti si sono dovute diversificare ed evolversi per riempire le nicchie ecologiche vuote e, pur facendo molta fatica, riuscirono a riempirle di nuovo. Gli Arcosauromorfi, di conseguenza, durante il Triassico inferiore riuscirono a evolversi in Arcosauria. Successivamente nel Triassico medio inferiore la linea degli Arcosauria si divise in due rami: i Crurotarsi (di cui fanno parte i coccodrilli) e gli ornitodiri. I Crurotarsi ebbero un grande successo diventando ben presto dei superpredatori e la loro massima espansione si verificò durante il Triassico superiore. I Crurotarsi in questo periodo si evolverono in una grande varietà di gruppi fra i quali ricordiamo i fitosauri e i raiusuchidi. Gli ornitodiri nel Triassico medio superiore si divisero, a loro volta, in due rami: quello degli pterosauri e quello dei dinosauri. Circa 225 milioni di anni fa, durante il Triassico superiore, è avvenuta una grande estinzione di massa (la prima di questo periodo), favorendo l'entrata in scena dei dinosauri. I dinosauri fin dalla loro prima comparsa si irradiarono in una grande varietà di forme e dimensioni. Non è chiaro come sia stata favorita l'ascesa dei dinosauri, ma sembra che sia stato essenzialmente l'opportunismo piuttosto che la concorrenza, approfittando delle nicchie ecologiche vuote dovute alla scomparsa di altri gruppi di animali. I primissimi dinosauri apparvero nel Triassico superiore anche se alcuni paleontologi ipotizzano che fossero già presenti alla fine del Triassico medio, ma, fino ad ora, non è stato trovato nessun reperto fossile risalente a questo periodo. In questa estinzione sono scomparsi molti erbivori dominanti, prevalentemente Terapsidi e alcuni parenti vicini agli Arcosauri chiamati Rincosauri. Questo aprì la strada ai Prosauropodi che diventarono i principali grandi erbivori in molte parti del mondo prima della fine del Triassico superiore. Al limite tra Triassico-Giurassico (circa 200 milioni di anni fa) è avvenuta la seconda estinzione che ha fatto scomparire molti dei grandi carnivori Crurotarsi che avevano dominato fino ad allora come i Fitosauri e i Rauisuchi. Questo ha consentito ai dinosauri carnivori teropodi di irradiarsi nel Giurassico inferiore. Dal Giurassico inferiore i dinosauri diventarono gli assoluti padroni del Mesozoico. I nuovi padroni del Mesozoico Dopo la comparsa dei primi dinosauri durante il Triassico superiore, questi si divisero fin da subito in Ornitischi e Saurischi e poco dopo l'inizio del Giurassico, i due ordini iniziarono a svilupparsi in diverse forme e dimensioni (Fig. 23). In realtà, non essendo stato trovato nessun fossile fino ad ora, non è del tutto certo che i dinosauri Saurischi e Ornitischi abbiano avuto un antenato comune, ma molte ipotesi propendono per il fatto che entrambi discendano da un unico antenato ancestrale.La seconda estinzione del Triassico fece prevalere i dinosauri sugli altri rettili. Sebbene i tre principali gruppi di dinosauri (sauropodomorfi, teropodi e Ornitischi) fossero già presenti dal tardo Triassico, non si irradiarono all'unisono. La prima espansione si verificò nel tardo Triassico, quando i prosauropodi (che in seguito daranno origine ai sauropodomorfi) crebbero di dimensioni e prosperarono popolando i luoghi di tutto il mondo, eccetto l'America nord-occidentale; la seconda ondata, nel Giurassico inferiore, vide la diversificazione dei teropodi. Questi diedero successivamente origine anche ai tirannosauridi, ai Maniraptora, ai Paraves e agli Aves (gli uccelli). Tra i rappresentanti degli Ornitischi si trova anche il sottordine degli Stegosauria (abbondante nel Giurassico ma non nel Cretaceo), degli Ankylosauria, dei Ceratopsia, dei Pachycephalosauria e degli Ornithopoda. Infine, gli Ornitischi erbivori costituirono la terza ondata; essi avevano una limitata distribuzione geografica e quindi una relativa influenza ecologica durante il Triassico, ed è stato così fino a buona parte del Giurassico, quando iniziarono a diversificarsi, concorrendo involontariamente con i sauropodomorfi a essere i principali grandi erbivori sulla Terra. Nel Giurassico medio, dai teropodi iniziò a svilupparsi l'infraordine dei Coelurosauria, mentre nel Giurassico superiore cominciarono a comparire i primi dinosauri piumati, facenti parte anch'essi del sottordine dei teropodi, come il gruppo dei Maniraptora di cui uno dei più conosciuti rappresentanti è l'Achaeropteryx. Durante il passaggio dal Giurassico al Cretaceo si estinsero molti tipi di dinosauri fra cui la famiglia degli Allosauridae e nel Cretaceo inferiore quelli del sottordine degli Stegosauria. Verso la fine del Cretaceo superiore comparvero, infine, i dinosauri carnivori, fra i più noti ricordiamo: il Tyrannosaurus rex, il Deinonychus antirrhopus e il Velociraptor mongoliensis. Ma circa 66 milioni di anni fa i dinosauri si estinsero misteriosamente. Gli unici rappresentanti che sopravvissero furono gli uccelli, diretti discendenti dei teropodi. Si estinsero anche altre forme di vita come gli Pterosauri e i rettili marini. I sopravvissuti furono i mammiferi, gli uccelli, alcuni crurotarsi come i coccodrilli e gli arcosauromorfi come lucertole e serpenti.

Maurizio Iacomoni

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