Tail-propelled aquatic locomotion in a theropod dinosaur

• Article
• Published: 29 April 2020

• Nizar Ibrahim,
• Simone Maganuco,
• Cristiano Dal Sasso,
• Matteo Fabbri,
• Marco Auditore,
• Gabriele Bindellini,
• David M. Martill,
• Samir Zouhri,
• Diego A. Mattarelli,
• David M. Unwin,
• Jasmina Wiemann,
• Davide Bonadonna,
• Ayoub Amane,
• Juliana Jakubczak,
• Ulrich Joger,
• George V. Lauder &
• Stephanie E. Pierce 

Nature (2020)Cite this article

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Abstract

In recent decades, intensive research on non-avian dinosaurs has strongly suggested that these animals were restricted to terrestrial environments¹. Historical proposals that some groups, such as sauropods and hadrosaurs, lived in aquatic environments^2,3 were abandoned decades ago^4,5,6. It has recently been argued that at least some of the spinosaurids—an unusual group of large-bodied theropods of the Cretaceous era—were semi-aquatic^7,8, but this idea has been challenged on anatomical, biomechanical and taphonomic grounds, and remains controversial^9,10,11. Here we present unambiguous evidence for an aquatic propulsive structure in a dinosaur, the giant theropod Spinosaurus aegyptiacus^7,12. This dinosaur has a tail with an unexpected and unique shape that consists of extremely tall neural spines and elongate chevrons, which forms a large, flexible fin-like organ capable of extensive lateral excursion. Using a robotic flapping apparatus to measure undulatory forces in physical models of different tail shapes, we show that the tail shape of Spinosaurus produces greater thrust and efficiency in water than the tail shapes of terrestrial dinosaurs and that these measures of performance are more comparable to those of extant aquatic vertebrates that use vertically expanded tails to generate forward propulsion while swimming. These results are consistent with the suite of adaptations for an aquatic lifestyle and piscivorous diet that have previously been documented for Spinosaurus^7,13,14. Although developed to a lesser degree, aquatic adaptations are also found in other members of the spinosaurid clade^15,16, which had a near-global distribution and a stratigraphic range of more than 50 million years¹⁴, pointing to a substantial invasion of aquatic environments by dinosaurs.

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 Locomoção aquática de cauda em um dinossauro terópode


Nas últimas décadas, pesquisas intensivas em dinossauros não aviários sugeriram fortemente que esses animais eram restritos a ambientes terrestres1. Propostas históricas de que alguns grupos, como saurópodes e hadrossauros, viviam em ambientes aquáticos2,3, foram abandonadas décadas atrás4,5,6. Recentemente, foi argumentado que pelo menos alguns dos espinossauros - um grupo incomum de terópodes de corpo grande da era Cretáceo - eram semi-aquáticos7,8, mas essa idéia foi contestada por motivos anatômicos, biomecânicos e tafonômicos, e permanece controversa9. 10,11. Apresentamos aqui evidências inequívocas de uma estrutura propulsora aquática em um dinossauro, o gigante terópode Spinosaurus aegyptiacus7,12. Este dinossauro tem uma cauda com uma forma inesperada e única que consiste em espinhos neurais extremamente altos e divisas alongadas, que formam um órgão grande e flexível, semelhante a uma barbatana, capaz de extensa excursão lateral. Usando um dispositivo de batida robótica para medir forças ondulatórias em modelos físicos de diferentes formas de cauda, ​​mostramos que a forma de cauda do Spinosaurus produz maior empuxo e eficiência na água do que as formas de cauda de dinossauros terrestres e que essas medidas de desempenho são mais comparáveis ​​àquelas de vertebrados aquáticos existentes que usam caudas verticalmente expandidas para gerar propulsão para a frente enquanto nadam. Esses resultados são consistentes com o conjunto de adaptações para um estilo de vida aquático e dieta piscívora que foram documentadas anteriormente para o espinossauro7,13,14. Embora desenvolvidas em menor grau, adaptações aquáticas também são encontradas em outros membros do clado espinossinídeo15,16, com distribuição quase global e alcance estratigráfico de mais de 50 milhões de anos14, apontando para uma invasão substancial de ambientes aquáticos por dinossauros.

Fonte: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2190-3