Jak drtivý byl skutečně čelistní stisk tyranosaura?
…aneb Nové odpovědi na starou otázku
Jen málokteří živočichové dnes dokážou svými zuby drtit kosti a dostat se tak k výživnému morku a minerálům s obsahem fosfátů. Mezi výjimky patří někteří zástupci šelem (vlci, hyeny), krokodýlů a kuriózně i dravých ptáků, kteří jakožto bezzubí tvorové s poměrně malou silou stisku používají k rozlomení kostí trik v podobě jejich shazování na tvrdý podklad z výšky.[1] Mezi teropodními dinosaury předpokládáme schopnost drtit kosti zejména u tyranosauridů s jejich masivními čelistmi a robustními zuby, schopnými ustát velký mechanický tlak.[2] K této tematice jsem se na blogu dostal již několikrát, nejde tedy určitě o nic zcela nového. Ostatně robustní čelisti druhu Tyrannosaurus rex přímo vybízely k pokusům o podobné biomechanické odhady již od samotného počátku. Zuby tohoto giganta, jejichž korunka dosahuje délky až 18 centimetrů a objem 138 kubických centimetrů (velikostní rekord mezi všemi dinosaury)[3], dokázaly projít i kostí, jak ukázal například objev fosilní pánve ceratopsida triceratopse se zhruba 80 stopami po zubech obřího dravce (včetně otvorů).[4] Podobné schopnosti předpokládáme díky četným objevům fosilií se známkami rýh od zubů také u menších příbuzných tyranosaurů, rodů Gorgosaurus, Daspletosaurus, Albertosaurus i dalších.[5] Osteofágie u tyranosaurů předpokládá skutečně masivní sílu stisku a odolnost jejich zubů, což potvrdily i dřívější výpočty. Ty byly prováděny na základě porovnávání se stiskem současných aligátorů, simulací na pánevních kostech krav, počítačových modelů a dalšími metodami. Výsledné hodnoty pro sílu stisku u druhu T. rex vycházely ve velmi širokém rozpětí od konzervativních 13 400 newtonů[6] až po kolosálních 300 984 newtonů[7]. Takový rozptyl byl ale příliš velký na to, aby poskytoval užitečné informace. Bylo tedy načase, aby někdo přišel s přesnějšími odhady.
———
Strkat v manéži hlavu do tyranosauří tlamy by byl jeden z nejhloupějších nápadů. Tento teropod dokázal stisknout čelisti silou odpovídající působení hmotnosti přes 3600 kilogramů. Na korunkách zubů dokázal dokonce vyvinout tlak až 30 300 kilogramů na čtvereční centimetr. Lidské tělo by tak velmi snadno (a doslova) překousl vejpůl. Zde slavný exemplář AMNH 5027 z Amerického přírodovědeckého muzea v New Yorku. Kredit: J. M. Luijt, Wikipedie (CC BY-SA 2.5 nl)
———
A přesně to nyní poskytuje studie Paula Gignaca a Gregoryho Ericsona, publikovaná 17. května v periodiku Scientific Reports. Autoři se zaměřili na rozbor dentice a lebečních prvků několika muzejních exemplářů tyranosaurů, přičemž pořídili jejich přesné virtuální modely, vypracovali detailní studii čelistní svaloviny a propočítali tlak zubů při průniku kostní hmotou. Poněkud zvláštním (vedlejším) výsledkem jejich studia bylo zjištění, že lebka exempláře FMNH PR 2081 („Sue“) je dlouhá údajně jen 127,5 cm, což je údaj o 10 až 25 cm nižší než u všech předchozích studií.[8] S šířkou 90,2 cm je nicméně tato lebka rekordní, ačkoliv hned za ní je s rovnými 89 cm lebka exempláře LACM 23844, která má ale větší délku 136,5 cm. Delší než lebka „Sue“ je podle autorů dokonce i lebka exempláře MOR 980 s mírou 128,2 cm. Tyto údaje budou nejspíš vyžadovat další prověření, podstatné je ale hlavní zjištění, jak silný byl čelistní stisk tyranosaura. Pro sedm zkoumaných jedinců vyšla autorům hodnota od 18 014 newtonů až po 34 522 newtonů, což je o trochu méně, než ve většině ostatních studií (kde se hodnoty pohybovaly kolem 35 000 – 80 000 newtonů). Tyranosauří čelisti se podle nových propočtů zavíraly silou, odpovídající 3,6 tunám hmotnosti, tedy váze tří osobních aut nebo jedné dodávky. Jde o hodnoty natolik velké, že umožňovaly tyranosaurům drtivý zákus a schopnost pronikat svými zuby kostí. To podporují i nové odhady tlaku na korunkách zubů, které činí až impozantních 2974 MPa. V případě nejmenšího zkoumaného exempláře BHI 4100 (délka lebky 111,5 cm) však činí tato hodnota „pouhých“ 309 MPa (i to se ovšem rovná tlaku 3150 kg na cm²), což je plně v kategorii například současných krokodýlů. Nicméně v případě velkých exemplářů tyranosaura máme co do činění s tvorem, který dokázal skousnout několikanásobně větší silou než krokodýl mořský a vyvinul na korunkách zubů tlak kolem 30,3 tuny na čtvereční centimetr! A to je údaj opravdu hodný predátorského[9] „krále dinosaurů“.
———
Tyrannosaurus rex byl jedním z nejlepších „strojů“ na zabíjení, jaké kdy příroda na souši stvořila. Nová studie přinášející odhady síly čelistního stisku tuto skutečnost nepochybně podporuje. Tlak na korunkách zubů činil až přes 30 tun, což odpovídá hmotnosti přibližně dvou kloubových městských autobusů. Zde kostra vystavená v kanadském Royal Tyrrell Museum of Palaeontology (nedaleko města Drumheller, provincie Alberta). Kredit: D. Kereluk, Wikipedie (CC BY 2.0)
———
Short English Summary: Tyrannosaurus rex had an extreme bite force. It was estimated that this giant theropod was likely capable of exerting a bite force of up to 35 000 newtons (over 3.6 metric tonnes), several times as great as the strongest alligator bite.
———
Odkazy:
https://www.nature.com/articles/s41598-017-02161-w
https://www.sciencedaily.com/releases/2017/05/170517090520.htm
https://phys.org/news/2017-05-secrets-rex-bone-pounds.html
Paul M. Gignac & Gregory M. Erickson (2017). The Biomechanics Behind Extreme Osteophagy in Tyrannosaurus rex. Scientific Reports 7, č. 2012; doi:10.1038/s41598-017-02161-w.
———
[1] Bertran, J. & Margalida, A. (2004). Interactive behaviour between bearded vultures Gypaetus barbatus and common ravens Corvus corax in the nesting sites: predation risk and kleptoparasitism. Ardeola 51, str. 269–74.
[2] Farlow, J. O. & Brinkman, D. L. (1994). Wear surfaces on the teeth of tyrannosaurs in The Paleontological Society Special Publication (eds Rosenberg, D. L. & Wolberg, D. L.) str. 165–175 (Univ. of Tennessee Dept. Geological Sciences 1994).
[3] Erickson, G. M. (1996). Incremental lines of von Ebner in dinosaurs and the assessment of tooth replacement rates using growth line counts. Proc. Nat. Acad. Sci. USA 93, str. 14623–14627, doi: 10.1073/pnas.93.25.14623 .
[4] Erickson, G. M. & Olson, K. H. (1996). Bite marks attributable to Tyrannosaurus rex: preliminary description and implications. J. Vert. Paleo 16, str. 175–178, doi: 10.1080/02724634.1996.10011297 .
[5] Jacobsen, A. R. (1998). Feeding behaviour of carnivorous dinosaurs as determined by tooth marks on dinosaur bones. Hist. Biol. 13, str. 17–26, doi: 10.1080/08912969809386569 .
[6] Erickson, G. M. et al. (1996). Bite-force estimation for Tyrannosaurus rex from tooth-marked bones. Nature 382, 706–708, doi: 10.1038/382706a0 .
[7] Erickson, G. M., Lappin, A. K. & Vliet, K. A. (2003). The ontogeny of bite-force performance in American alligator (Alligator mississippiensis). J. Zool. Lond 260, str. 317–327, doi: 10.1017/S0952836903003819 .
[8] Brochu, C. R. (2003). „Osteology of Tyrannosaurus rex: insights from a nearly complete skeleton and high-resolution computed tomographic analysis of the skull“, Society of Vertebrate Paleontology Memoirs 7: str. 1–138.
[9] DePalma, R. A. II., Burnham, D. A., Martin, L. D., Rothschild, B. M. & Larson, P. L. (2013). Physical evidence of predatory behavior in Tyrannosaurus rex . Proc. Nat. Acad. Sci. USA 110 , str. 12560–12564, doi: 10.1073/pnas.1216534110
———
