Antichi cefalopodi nuotavano verticalmente, rivelano le repliche stampate in 3D
Esistono numerosi esempi di stampa 3D , scansione 3D e altre tecnologie correlate utilizzate per aiutare a far luce e rispondere a domande su creature che hanno camminato su questo pianeta molto prima che lo facessimo noi umani. Una coppia di paleontologi dell’Università dello Utahsono solo gli ultimi ad utilizzare repliche stampate in 3D e modelli digitali per, come si dice, “de-fossilizzare” animali antichi per saperne di più su come vivevano. David Peterman e Kathleen Ritterbush fanno parte di un team di scienziati che hanno posizionato ricostruzioni stampate in 3D di cefalopodi fossili (molluschi, come i calamari, con simmetria corporea bilaterale e una serie di tentacoli) nell’acqua per capire meglio come la struttura dei loro gusci li aiutasse a nuotare .
“Grazie a queste nuove tecniche, possiamo arrancare in una frontiera in gran parte inesplorata nella paleobiologia”, ha spiegato Peterman, uno studioso post-dottorato presso il Dipartimento di Geologia e Geofisica dell’università. “Attraverso una modellazione dettagliata, queste tecniche aiutano a dipingere un quadro più chiaro delle capacità di questi animali ecologicamente significativi mentre erano vivi”.
Passando dalla ricerca sugli ammonoidi con gusci arrotolati, Peterman e Ritterbush, un assistente professore di Geologia e Geofisica, si sono concentrati questa volta sui cefalopodi con gusci dritti, o ortoconi, e hanno pubblicato un articolo sul loro lavoro. Secondo i reperti fossili, le conchiglie dritte si sono evolute più volte, il che significa che potrebbero aver avuto quello che i ricercatori hanno chiamato “valore adattivo”.
“Questo è importante perché gli ortoconi coprono un enorme lasso di tempo e sono rappresentati da centinaia di generi [plurale di genere]. Erano i principali componenti degli ecosistemi marini, eppure sappiamo molto poco delle loro capacità di nuoto”, ha detto Peterman.
Utilizzando scansioni 3D di fossili di Baculites compressus , una specie di ortocono del periodo Cretaceo, la coppia ha progettato quattro diversi modelli digitali con proprietà fisiche diverse, utilizzando la matematica per pesare le strutture dei modelli e rappresentare l’equilibrio tra i tessuti molli e i vuoti pieni d’aria. che questo ortocono probabilmente aveva.
“Il modello risultante è bilanciato allo stesso modo dell’animale vivente, consentendo analisi molto dettagliate del loro movimento”, ha affermato Peterman.
Con l’aiuto di Mark Weiss ed Emma Janusz presso il George S. Eccles Student Life Center dell’università , Peterman e Ritterbush hanno installato un impianto fotografico, con allegati stampati in 3D, in sette piedi d’acqua, e poi hanno rilasciato i modelli lunghi due piedi sott’acqua osservare i loro movimenti naturali. Poiché i movimenti da un lato all’altro creavano resistenza, il modo più efficiente per spostarsi era in verticale.
“Sono rimasto sorpreso da quanto siano stabili. Qualsiasi quantità di rotazione lontano dal loro orientamento verticale incontra un forte momento di ripristino, quindi molte specie di ortoconi viventi probabilmente non sono state in grado di modificare i propri orientamenti”, ha detto Peterman. “Inoltre, la fonte della spinta del getto è situata così in basso che, durante il movimento laterale, si perderebbe molta energia a causa dell’oscillazione”.
Questi esperimenti in piscina hanno dimostrato che gli ortoconi potevano raggiungere velocità sufficientemente elevate da essere probabilmente in grado di sollevarsi rapidamente e allontanarsi dai predatori più lenti, oltre a catturare il cibo più facilmente. I risultati hanno anche mostrato che la maggior parte delle specie di ortoconi non sarebbe stata in grado di vivere uno stile di vita che richiedesse il nuoto orizzontale.
Inoltre, i due paleontologi hanno lavorato con il neolaureato Nicholas Hebdon, insieme a Ryan Shell del Cincinnati Museum Center , su esperimenti che ruotano attorno al movimento sottomarino dei torciconi, che sono cefalopodi più piccoli con gusci a spirale; i risultati saranno pubblicati nell’American Association of Petroleum Geologists e in un volume commemorativo della Wyoming Geological Association per il defunto paleontologo William Cobban, morto nel 2015.
“Mentre gli ortoconi erano maestri del movimento verticale, i torciconi erano maestri della rotazione”, ha spiegato Peterman.
Probabilmente anche i torticoni nuotavano verticalmente, ma con una leggera rotazione. Al contrario di strisciare lungo il fondo dell’oceano come i molluschi odierni, la forma dei loro gusci a camera portava a un risultato diverso nell’acqua. I ricercatori hanno rilasciato i modelli di torcicone stampati in 3D, lunghi sei pollici , in un serbatoio d’acqua da 50 galloni e hanno scoperto che ruotavano in modo naturale, girando efficacemente a faccia in giù quando nuotavano verso il basso e cambiando direzione quando tornavano su.
“Sono rimasto sorpreso dalla facilità con cui i torciconi potevano ruotare. Anche piccole spinte come la respirazione [ventilazione branchiale] avrebbero potuto produrre una rotazione di 20 gradi al secondo”, ha detto Peterman.
Analisi del tracciamento del movimento di un modello di torcicone stampato in 3D.
Poiché ruotavano durante la discesa, i torciconi erano probabilmente in grado di pascolare più facilmente il cibo in questo modo.
“Questi esperimenti trasformano la nostra comprensione degli antichi ecosistemi. Invece di strisciare sul fondo del mare come lumache o nuotare rapidamente come calamari moderni, questi animali stavano assumendo stili di vita piuttosto unici”, ha concluso Peterman. “Questi esperimenti affinano la nostra comprensione di questi animali dipingendo un’immagine di antichi paesaggi marini punteggiati da cefalopodi elicoidali piroettanti e ortoconi orientati verticalmente”.
