Mecânica da alimentação da ave do terror:

Antigo “pássaro do terror” usava bico poderoso para golpear como um boxeador ágil

Equipe internacional usa modelagem computacional para reconstruir mortes de predadores pré-históricos

 

ATENAS, Ohio (18 de agosto de 2010) - O antigo "pássaro do terror" Andalgalornis não podia voar, mas usava seu crânio rígido incomumente grande e acoplado a um bico em forma de falcão - para uma estratégia de luta que lembra o boxeador Muhammad Todos. A criatura ágil atacou e recuou repetidamente, pousando jabs bem direcionados e semelhantes a machadinhas para derrubar sua presa, de acordo com um novo estudo publicado esta semana no jornal online de acesso aberto PLoS ONE por uma equipe internacional de cientistas.

O pássaro de terror Andalgalornis derruba seu poderoso bico em um golpe de machadinha para atacar sua presa, um mamífero herbívoro peculiar do tamanho de um gato chamado Hemihegetotherium . Ilustração de Marcos Cenizo, cortesia do Museo de La Plata

 

O estudo é o primeiro olhar detalhado sobre o estilo predatório de um membro de um grupo extinto de aves grandes que não voam, conhecidas cientificamente como forhorrácidos, mas que são popularmente rotuladas de "aves de terror" por causa de seu crânio temível e tamanho imponente. Aves terroristas evoluíram cerca de 60 milhões de anos atrás, isoladas na América do Sul, um continente insular até os últimos milhões de anos, irradiando-se para cerca de 18 espécies conhecidas, variando em tamanho de até 2,1 metros de Kelenken .

 

Como os pássaros do terror não têm análogos próximos entre os pássaros modernos, seus hábitos de vida foram envoltos em mistério. Agora, uma equipe multinacional de cientistas realizou o estudo mais sofisticado até a data da forma, função e comportamento predatório de uma ave do terror, usando a tomografia computadorizada e métodos avançados de engenharia.

Crânio fóssil do pássaro terror Andalgalornis , comparado com o crânio de uma águia dourada moderna e um crânio humano para escala. Cortesia da Universidade de Ohio.

 

"Ninguém nunca tentou uma análise biomecânica tão abrangente de um pássaro do terror", disse o autor do estudo, Federico Degrange, do Museo de La Plata / CONICET, na Argentina, que está realizando sua pesquisa de doutorado sobre a evolução dos pássaros do terror. "Precisamos descobrir o papel ecológico que essas aves maravilhosas tiveram se quisermos realmente entender como os ecossistemas incomuns da América do Sul evoluíram nos últimos 60 milhões de anos".

A ave de terror Andalgalornis , uma ave predatória extinta de 4,5 pés de altura e sem voo, encontrada como fósseis de 6 milhões de anos no noroeste da Argentina. Ilustração de Ridgely & Witmer, cortesia de WitmerLab da Ohio University.

A ave do terror em estudo é chamada Andalgalornis e viveu no noroeste da Argentina há cerca de seis milhões de anos.  

Era um pássaro terror de tamanho médio, medindo cerca de 1,4 metros de altura e pesando 40 kg. Como todos os pássaros do terror, seu crânio era relativamente enorme (14,5 polegadas ou 37 centímetros), com uma conta estreita e estreita, armada com um gancho poderoso, semelhante a um falcão.

 

O co-autor do artigo, Lawrence Witmer, da Faculdade de Medicina Osteopática da Universidade de Ohio, passou um crânio completo de Andalgalornis através de um scanner de tomografia computadorizada, dando à equipe um vislumbre da arquitetura interna do crânio. As varreduras revelaram a Witmer, Degrange e a co-autora de artigos Claudia Tambussi, também do Museo de La Plata / CONICET e orientadora de doutorado de Degrange, que Andalgalornis era diferente de outras aves por ter desenvolvido um crânio altamente rígido.

Crânio do pássaro terror Andalgalornis , com base na renderização de volume dos dados da tomografia computadorizada. Cinza representa o fóssil, enquanto lavanda representa rocha e gesso persistentes usados ​​para juntar pedaços quebrados. 

 

Linhas verticais mostram de onde no bico foram feitas as seções transversais da tomografia computadorizada abaixo. Observe o bico estreito e oco que era muito forte na dimensão vertical, mas perigosamente fraco de um lado para o outro. As estrelas mostram áreas-chave do crânio que evoluíram para ser mais rígidas, transformando as articulações móveis de outros pássaros em fortes raios no pássaro do terror. Cortesia de WitmerLab da Ohio University.

 

“Os pássaros geralmente têm crânios com muita mobilidade entre os ossos, o que lhes permite ter crânios leves mas fortes. Mas descobrimos que Andalgalornis havia transformado essas juntas móveis em vigas rígidas. Esse cara tinha um crânio forte, principalmente na direção testa-a-ré, apesar de ter um bico curiosamente oco ”, disse Witmer, professor de Paleontologia de Chang Ying-Chien e professor de anatomia.

Análise biomecânica do crânio da ave de terror Andalgalornis , com base no método de engenharia da modelagem de elementos finitos. Cada imagem representa uma simulação diferente do comportamento de alimentação predatória, menor estresse (mais seguro) é mostrado em cores mais azuis, enquanto estresse mais alto (mais perigoso) é mostrado com cores voltadas para a extremidade vermelha do espectro. Esquerda: 

O crânio estava bem adaptado (como mostrado por um crânio em grande parte azul) para prender a presa com a ponta da conta e arrancar pedaços de carne, puxando para trás com o pescoço. Meio: Uma mordida mortal que leva o bico diretamente para a presa como um machado é mais estressante para o crânio, mas ainda está dentro de limites seguros. 

 

Certo: agitar o bico de um lado para o outro, como ao atacar presas pequenas ou ao agarrar presas grandes, é um comportamento muito improvável, porque as tensões são tão altas que seria provável a fratura do crânio. Cortesia do Museo de La Plata e da Universidade de New South Wales.
 

A evolução dessa grande e rígida arma óssea estava presumivelmente ligada à perda de vôo em aves terroristas, bem como a seus tamanhos às vezes gigantescos.

 

A partir das tomografias computadorizadas, Stephen Wroe, diretor do Grupo de Pesquisa em Biomecânica Computacional da Universidade de New South Wales, Austrália, montou sofisticados modelos de engenharia 3D do pássaro do terror e duas espécies vivas para comparação (uma águia, bem como os pássaros do terror). parente vivo mais próximo, a seriema).  

Usando computadores e software fornecidos por Wroe, Degrange e Karen Moreno, da Université Paul Sabatier em Toulouse, França, aplicou uma abordagem conhecida como Análise de Elementos Finitos a esses modelos para simular e comparar a biomecânica da mordida direta (como em uma mordida fatal). , recuando com o pescoço (como na desmembragem de presas) e agitando o crânio de um lado para o outro (como golpeando animais menores ou ao lidar com presas maiores). As imagens coloridas criadas pelo programa mostram áreas azuis frias, onde as tensões são baixas e áreas brancas-quentes, nas quais as tensões ficam perigosamente altas.

As simulações de engenharia suportaram os resultados anatômicos baseados em TC. “Em relação aos outros pássaros considerados no estudo, o pássaro terrorista estava bem adaptado para introduzir o bico e recuar com a ponta perversamente recurvada do bico”, observou Wroe, “mas ao balançar a cabeça de um lado para o outro, seu crânio se ilumina como uma árvore de Natal. Realmente não lida bem com esse tipo de estresse. ”

 

Uma parte essencial da análise de engenharia foi determinar a dificuldade de uma mordida que Andalgalornis poderia oferecer . Para examinar a força da mordida em pássaros em geral, Degrange e Tambussi trabalharam com tratadores no zoológico de La Plata para obter uma seriema e uma águia para mastigar seu medidor de mordida.

 

“ Combinando todas essas informações, descobrimos que a força de mordida de Andalgalornis era um pouco menor do que esperávamos e mais fraca que a mordida de muitos mamíferos carnívoros do mesmo tamanho. Andalgalornis pode ter compensado essa mordida mais fraca, usando seus poderosos músculos do pescoço para levar seu crânio forte à presa como um machado ”, disse Degrange.

 

Tomados em conjunto, os resultados da equipe fornecem uma nova visão do estilo de vida de um predador aviário exclusivo. Este pássaro aterrorizante não era uma lesma e não podia entrar na briga como Joe Frazier emplumado. Seu crânio, embora forte na vertical, era muito fraco de um lado para o outro, e o bico oco estava em risco de fratura catastrófica se Andalgalornis lutasse vigorosamente demais com grandes presas que lutavam.

 

Em vez disso, o estudo mostra que o pássaro do terror era obrigado a se envolver em um estilo elegante, mais como Muhammad Ali, usando uma estratégia repetida de ataque e retirada, usando jabs bem direcionados e semelhantes a machadinhas. Uma vez morta, a presa teria sido rasgada em pedaços pequenos pelo pescoço poderoso, puxando a cabeça para trás ou, se possível, engolida inteira.

 

Alimentando-se de uma diversidade de mamíferos estranhos, agora extintos, e competindo com marsupiais com dentes de sabre, as aves terroristas se tornaram os principais predadores em seu ambiente. Pelo menos um pássaro gigantesco do terror, Titanis , invadiu a América do Norte cerca de dois a três milhões de anos atrás, mas os animais desapareceram da Terra logo depois.

A pesquisa foi financiada por doações a Witmer da US National Science Foundation; a Wroe do Australian Research Council e da Australia and Pacific Science Foundation; e a Tambussi, do Fundo Nacional para a Investigação Científica e Tecnológica (Argentina).

Crânio do pássaro terror Andalgalornis , com base na renderização de volume dos dados da tomografia computadorizada. Gray representa o fóssil, enquanto lavanda representa rocha e gesso persistentes usados ​​para unir pedaços partidos. Cortesia de WitmerLab da Universidade de Ohio.
Crânio fóssil do pássaro de terror Andalgalornis. Cortesia de WitmerLab na Ohio University.
Crânio fóssil do pássaro terror Andalgalornis , comparado com o crânio de uma águia dourada moderna para escala. Cortesia de WitmerLab na Ohio University.

Análise biomecânica do crânio da ave de terror Andalgalornis , com base no método de engenharia da modelagem de elementos finitos. Simulação de tensões no crânio que ocorrem quando se agarra à presa com a ponta do bico e recua com o pescoço. Tensões mais baixas (mais seguras) são mostradas em cores mais azuis, enquanto tensões mais altas (mais perigosas) são mostradas com cores voltadas para a extremidade vermelha do espectro. Cortesia do Museo de La Plata e da Universidade de New South Wales. Versão do filme QuickTime.

Análise biomecânica do crânio da ave de terror Andalgalornis , com base no método de engenharia da modelagem de elementos finitos. Simulação de tensões no crânio que ocorrem ao morder diretamente a presa com o bico como um machado. Essa mordida mortal é mais estressante para o crânio, mas ainda está dentro de limites seguros. Tensões mais baixas (mais seguras) são mostradas em cores mais azuis, enquanto tensões mais altas (mais perigosas) são mostradas com cores voltadas para a extremidade vermelha do espectro. Cortesia do Museo de La Plata e da Universidade de New South Wales. Versão do filme QuickTime.

Análise biomecânica do crânio da ave de terror Andalgalornis , com base no método de engenharia da modelagem de elementos finitos. Simulação de tensões no crânio ao agitar o bico de um lado para o outro, como ao golpear presas pequenas ou ao agarrar presas grandes. Esse é um comportamento muito improvável, porque o estresse é tão alto que seria provável a fratura do crânio. Tensões mais baixas (mais seguras) são mostradas em cores mais azuis, enquanto tensões mais altas (mais perigosas) são mostradas com cores voltadas para a extremidade vermelha do espectro. Cortesia do Museo de La Plata e da Universidade de New South Wales. Versão do filme QuickTime.

 

Contatos:

1. EUA (fuso horário do leste): Lawrence Witmer, (740) 591-7712, witmerL@ohio.edu ; Andrea Gibson, (740) 597-2166, gibsona@ohio.edu
2. Argentina: Federico Degrange, (+54221) 425-7744 (int 147), fjdegrange@fcnym.unlp.edu.ar
3. Austrália: Stephen Wroe, 61 2 9385 3866 ou 0408 812 702, s.wroe@unsw.edu.au
4. França: Karen Moreno, +33 (0) 561 55 80 80, kmoreno@cict.fr .

Nota: O artigo original da revista, Informações Suplementares e um resumo em idioma comum estão disponíveis online: terror_birds_PLoS-ONE.htm . 

 

 

usando a tomografia computadorizada e métodos avançados de engenharia.