I ricercatori si sono a lungo chiesti come i giganteschi dinosauri pesantemente corazzati, come gli anchilosauri dalla coda simile a un bastone che vivevano in climi soffocanti, evitassero il surriscaldamento: mentre i loro grandi corpi erano abili nel trattenere il calore, la loro dimensione creava un problema di dispersione di calore che li avrebbe messi a rischio di surriscaldamento corporeo, anche nelle giornate nuvolose.
Il delicato tessuto neurale del loro cervello in assenza di un meccanismo di raffreddamento protettivo, poteva essere danneggiato dal sangue caldo proveniente dal nucleo dei loro corpi.
Ora, come riportato nel numero del 19 dicembre 2018 di Plos One, i ricercatori, guidati da un paleontologo del NYIT (New York Institute of Technology College of Osteopathic Medicine dell’Arkansas State University), hanno proposto una nuova teoria: i dinosauri avevano un intricato sistema di raffreddamento nel muso.
Jason Bourke, paleontologo dei vertebrati, specializzato sulla morfologia funzionale, ricostruzione dell’anatomia e della fisiologia dei rettili estinti, autore principale dello studio, ha detto:
«I grandi corpi dei dinosauri erano molto riscaldati durante il caldo clima dell’era geologica Mesozoico, a queste condizioni il loro cervello si sarebbe adattato in modo inadeguato. Tenendo presente questo concetto, volevamo capire come il loro cervello si proteggeva dalla “cottura”. Abbiamo scoperto che il naso poteva essere la chiave, probabilmente ospitava un “condizionatore d’aria” incorporato».
Il naso oltre alla funzione primaria dell’olfatto è anche un importante scambiatore di calore, assicura che l’aria sia riscaldata e umidificata prima che raggiunga i delicati polmoni. Gli uccelli e mammiferi – compresi gli esseri umani – per ottenere questo efficace condizionamento dell’aria, si affidano ai turbinati, giocano un ruolo assai rilevante nel processo di respirazione. Infatti, contribuiscono al riscaldamento, alla purificazione e all’umidificazione dell’aria inspirata dal naso e diretta ai polmoni.
Il team di ricercatori ha utilizzato la scansione della tomografia computerizzata (CT) e un potente modello ingegneristico chiamato fluidodinamica computazionale per simulare il passaggio dell’aria attraverso i passaggi nasali di due diverse specie di anchilosauro: il Panoplosaurus non più grande di un ippopotamo e l’Euoplocephalus di dimensioni più grandi.
I test hanno esaminato il modo in cui i nasi di anchilosauro trasferivano il calore dal corpo all’aria inalata. I ricercatori hanno scoperto che gli anchilosauri non avevano i turbinati, si erano evoluti per avere nasi più lunghi e a spirale. I loro nasi nonostante questa strana anatomia erano altrettanto efficienti nel riscaldare e raffreddare l’aria respirata.
Lawrence Witmer, professore di anatomia dell’Ohio University Heritage College of Osteopathic Medicine, tra gli autori dello studio ha detto:
«Una decina di anni fa, il mio collega ed io abbiamo pubblicato la scoperta che gli anchilosauri avevano passaggi nasali molto lunghi e arrotolati nei loro musi. Le contorte vie aeree, inattese e apparentemente senza motivo, fino a ora, assomigliavano alle “crazy-straw” (cannucce pazze)».
La ricerca ha evidenziato che i passaggi nasali nel Panoplosaurus erano un po’ più lunghi del cranio stesso, e in quelli dell’Euoplocephalus erano quasi il doppio della lunghezza del cranio, così come il muso arrotolato.
Jason Bourke per vedere se la lunghezza del passaggio nasale era la ragione di questa efficienza, ha utilizzato modelli alternativi con passaggi nasali più brevi e semplici che andavano direttamente dalla narice alla gola, come nella maggior parte degli altri animali. I risultati hanno dimostrato che la lunghezza del naso era la chiave per la loro capacità di condizionamento dell’aria.
Jason Bourke in conclusione ha detto:
«In entrambi i dinosauri quando abbiamo testato un naso corto e semplice nel muso, la velocità di trasferimento del calore è scesa di oltre il 50%. Erano meno efficienti e non hanno funzionato molto bene».
L’analisi del flusso sanguigno è stata un altro test per dimostrare che questi nasi erano “condizionatori d’aria” che hanno aiutato a raffreddare il cervello dei dinosauri. I ricercatori quando hanno ricostruito i vasi sanguigni, sulla base di scanalature ossee e canali, hanno trovato un ricco apporto di sangue che scorreva proprio accanto a questi passaggi nasali contorti.
Ruger Porter, docente all’Ohio University Heritage College of Osteopathic Medicine, un altro degli autori dello studio, ha detto:
«Il sangue caldo dal nucleo del corpo viaggiava attraverso questi vasi sanguigni, trasferiva il calore all’aria in entrata. Contemporaneamente, l’evaporazione dell’umidità nei lunghi passaggi nasali raffreddava il sangue venoso destinato al cervello.
Le complicate vie respiratorie nasali di questi dinosauri fungevano da radiatori per raffreddare il cervello con un flusso costante di sangue venoso raffreddato, permettendo di mantenere sempre fresco il loro cervello. Tale impresa d’ingegneria naturale può anche aver permesso l’evoluzione delle grandi dimensioni di tanti dinosauri».
Kathy Dickson, funzionaria del programma presso la National Science Foundation (NSF) che ha finanziato la ricerca, ha detto:
«Questo progetto è un eccellente esempio di come i progressi nella scansione TC, ricostruzione 3D, imaging e modellazione fluidodinamica computazionale possono essere utilizzati nella ricerca biologica per testare antiche ipotesi.
I fossili da queste nuove immagini e modelli, possono fornire ulteriori informazioni su organismi estinti come l’anchilosauro, in questo caso, offrendo una spiegazione di come funzionavano fisiologicamente le loro insolite caratteristiche».
