Spinosauro: un super predatore che sapeva nuotare?

LO SPINOSAURO

Il genere Spinosaurus è stato un genere di dinosauri teropodi della Famiglia Spinosauridae, iconici per molte ragioni, dalle dimensioni colossali, ai film che li hanno celebrati (ad esempio, spinosauro Jurassic World), fino alle recenti scoperte su questi dinosauri. A questo genere appartengono due specie, la più famosa delle quali è lo spinosauro aegyptiacus (Spinosaurus aegyptiacus), a cui faremo riferimento in questo articolo. Lo spinosauro fu uno dei più grandi tra i teropodi conosciuti, superando giganti come il Tyrannosaurus rex, grazie ai 15 metri di lunghezza e le 16 tonnellate di peso. La dieta dello spinosauro comprendeva prevalentemente pesce, come dimostrato da alcuni adattamenti morfologici, che veniva cacciato, molto probabilmente, in acqua. Infatti, nonostante in passato si riteneva che questo dinosauro fosse adattato a cacciare pesci su rive e coste, recenti ricerche hanno dimostrato che lo spinosauro era un vero e proprio dinosauro nuotatore, uno dei pochissimi, perché fino a queste scoperte, si pensava che i dinosauri teropodi non aviari fossero esclusivamente terrestri.

Spinosauro caratteristiche

Spinosauro dimensioni:

• spinosauro altezza: fino ai 7 metri;
• spinosauro lunghezza: fino ai 18 metri;
• spinosauro peso: fino alle 16 tonnellate.

Una caratteristica molto dibattuta su questo rettile, riguarda la vela sulla schiena, formata da enormi spine neurali, lunghe fino a 1,6 metri. Anche grazie a queste, l’altezza dello spinosauro toccava la sua incredibile altezza. Le funzioni ipotizzate di questa vela sono state svariate, dalla termoregolazione, all’attrazione dei partner, fino alla stabilizzazione del nuoto in acqua. Tuttavia, questa vela era presente anche in altre specie di dinosauri, alcuni dei quali viventi nello stesso periodo dello spinosauro.

Altre caratteristiche dello spinosauro, rilevanti per comprendere questa specie, riguardano il cranio e la forma dei denti. Questi infatti erano conici e non seghettati, divisi in 6-7 nella premascella, dodici nella mascella e dodici nella mandibola. Il cranio arrivava ad una lunghezza di 1,75 metri, ma nonostante la grandezza, non sembrava adattato per catturare grandi prede, non essendo in grado di resistere a forti torsioni, come ad esempio il cranio dei coccodrilli: questo supporta ulteriormente una dieta prevalentemente a base di pesci. Anche le analisi degli isotopi dei denti, hanno permesso di supportare l’ipotesi di uno stile di vita maggiormente acquatico, avendo rapporti isotopici più simili a quelli dei coccodrilli rispetto ad altri teropodi della stessa epoca.

Dieta: cosa mangiava lo spinosauro?

È ormai acclarato che lo spinosauro fosse un predatore semi-acquatico che si cibava principalmente di pesci e di altri animali acquatici. Le sue caratteristiche, alcune delle quali appena esaminate, come le mascelle allungate, i denti conici e le narici arretrate mostrano un animale equipaggiato alla vita acquatica e alla predazione di fauna ittica. Inoltre, praticamente tutti gli spinosauridi sono stati ritrovati in quelli che un tempo erano luoghi paludosi o costieri o che comunque ospitavano una grande fauna ittica. Alcuni di questi pesci potevano raggiungere enormi dimensioni, come il pesce sega Onchopristis che poteva arrivare anche a 10 metri di lunghezza, che era una preda dello spinosauro.

Altri studiosi hanno proposto un ruolo ecologico simile a quello dell’odierno orso grizzly, ovvero un predatore opportunista, capace di sfruttare diverse tipologie di risorse, dai pesci, fino alle carcasse. Questa ipotesi è stata sostenuta da altre ricerche che indicavano che lo spinosauro non era un piscivoro obbligato, e che la dieta dipendeva molto dalle dimensioni dell’individuo. Ad esempio, durante la stagione secca, è possibile che lo spinosauro si cibasse anche di pterosauri, come testimoniato da alcuni ritrovamenti fossili.

Paleoecologia

Le immagini di spinosauro lo raffigurano spesso in ambienti fluviali e costieri. Infatti, lo spinosauro viveva in questi habitat (cercando spinosauro immagini su qualsiasi motore di ricerca si può vedere l’habitat in cui viveva), in quello che è oggi il Nord Africa. L’habitat dello spinosauro era ricco di mangrovie, ed erano presenti molti altri dinosauri, anche di grandi dimensioni, come i titanosauri Paralititan e Aegyptosaurus, e una fauna acquatica incredibilmente diversificata che comprendeva sia coccodrilli che pesci. Un grande dubbio che avvolgeva l’ambiente in cui viveva lo spinosauro, era la bassa abbondanza di grandi erbivori. Infatti, in generale gli erbivori tendono ad essere più abbondanti dei carnivori. Tuttavia, nelle aree un tempo occupate dallo spinosauro, questa regola non si verificava: mentre erano presenti almeno quattro grandi carnivori, tra cui lo spinosauro, vi erano solo pochi erbivori, come alcuni titanosauri. Questo mistero è stato in parte risolto una volta compreso lo stile di vita semi-acquatico dello spinosauro, che nutrendosi prevalentemente di fauna ittica, non entrava in competizione con altri grandi carnivori per le prede terrestri.

LA PRIMA PROVA DI UNO STILE DI VITA ACQUATICO: LA CODA

Prima di alcuni studi, lo spinosauro veniva visto come un dinosauro da uno stile di vita semi-acquatico, ma molto legato all’ambiente terrestre, che si muoveva vicino ai corsi d’acqua ma senza immergersi, per cacciare pesci. Con il tempo si sono iniziate ad accumulare prove di un’ecologia più vicina all’ambiente acquatico che a quello terrestre: arti posteriori ridotti, piedi larghi e piatti, ossa lunghe con una cavità midollare altamente ridotta e una serie di caratteristiche craniche, come narici retratte e denti conici. Tuttavia queste prove hanno generato molte controversie, e mancava una prova che potesse spiegare come lo spinosauro avrebbe potuto spostarsi in acqua.

Una prima prova, quasi definitiva, dello stile di vita acquatico dello spinosauro, arriva di recente, nel 2020, quando in uno studio viene analizzata la capacità di generare propulsione dalla coda dello spinosauro. La difficoltà di studi come questo, era inizialmente legata all’assenza di materiale fossile sufficiente per ricostruire una coda completa, o quasi. Uno scheletro di spinosauro vero fu distrutto durante la Seconda Guerra Mondiale. Tuttavia, il ritrovamento di uno scheletro di spinosauro quasi completo (cercando spinosauro scheletro in qualsiasi motore di ricerca si possono vedere alcune caratteristiche chiave), con una coda completa all’80% in Marocco Sud Occidentale, ha permesso per la prima volta di inferire uno schema di locomozione in acqua.

Gli esperimenti sulla coda: era sufficiente a generare propulsione?

In primis, la coda dello spinosauro aveva un grado di flessibilità eccezionale, molto maggiore se comparata alla coda di altri grandi dinosauri teropodi, che avevano una coda rigida in cui il grado di sovrapposizione nell’articolazione tra pre e postzigapofisi aumenta lungo la serie caudale, diminuendo notevolmente l’intervallo di movimento tra le singole vertebre. Al contrario, nello Spinosaurus le pre e postzigapofisi sono molto più ridotte, e nelle porzioni mediana e distale della coda, non solo non si sovrappongono, ma quasi scompaiono; ciò consente alla regione caudale una notevole flessibilità, soprattutto per quanto riguarda i movimenti laterali. Una coda con questa flessibilità ha fatto ipotizzare un suo utilizzo come propulsione in acqua. Per testare questa idea, è stato valutato il potenziale natatorio della forma della coda dello spinosauro, confrontandola con le code di due teropodi terrestri (Coelophysis bauri e Allosaurus fragilis), due tetrapodi semi-acquatici (il coccodrillo Crocodylus niloticus e il tritone crestato Triturus dobrogicus), e un controllo rettangolare.

I risultati: la coda come una pinna

I risultati hanno mostrato che la forma della coda dello Spinosaurus era in grado di generare più di 8 volte la spinta delle forme della coda di altri teropodi e raggiungeva un’efficienza 2,6 volte superiore. La spinta maggiore è stata ottenuta dalla forma della coda del tritone crestato (1,8 volte quella di Spinosaurus e 14,8 volte quella di Coelophys), ma la forma della coda di coccodrillo ha raggiunto una maggiore efficienza propulsiva (1,5 volte quella dello spinosauro e 4,0 volte quella di Coelophys). La minore efficienza notata in questo esperimento per lo spinosauro (rispetto al controllo con la stessa superficie) e per il tritone crestato indica un effetto della forma della coda sulle prestazioni. Nel complesso, la forma della coda espansa verticalmente nello spinosauro, gli conferisce un sostanziale vantaggio positivo alla propulsione acquatica rispetto alle code lunghe e strette dei teropodi terrestri, supportando la deduzione che Spinosaurus utilizzasse il nuoto con la propulsione della coda. Questa morfologia della coda potrebbe anche aver aumentato la stabilità laterale del corpo in acqua, riducendo la tendenza al rollio durante il galleggiamento.
Questi dati, insieme agli altri adattamenti per la vita acquatica, indicano che Spinosaurus fosse un predatore acquatico attivo e altamente specializzato che inseguiva e catturava la preda nella colonna d’acqua.

LA SECONDA PROVA DI UNO STILE DI VITA ACQUATICO: LA DENSITÀ OSSEA

Il nuoto è comparso e si è evoluto molte volte nel corso dell’evoluzione degli amnioti, ed è così sorprendente la rarità, di dinosauri adattati ad uno stile di vita acquatico. Nel tempo sono stati proposti una serie di vincoli per spiegare perché nei dinosauri non aviari lo stile di vita acquatico non sia mai comparso, come l’anatomia muscoloscheletrica del bacino, degli arti posteriori e della coda. Tuttavia c’è un’altra possibilità.
Infatti alcune specie esistenti, e i primi membri fossili anche dei gruppi acquatici più specializzati, mostrano cambiamenti scheletrici relativamente sottili. Molti taxa acquatici possiedono pochi indicatori anatomici dell’ecologia legata all’acqua e condividono invece numerosi tratti con gli animali terrestri (ad esempio, l’ippopotamo e i primi cetacei). È quindi plausibile che i dinosauri attualmente considerati terrestri sulla base di proxy anatomici e analisi filogenetiche, possano invece rappresentare le prime fasi di una transizione evolutiva verso ecologie acquatiche più specializzate (ad esempio, i primi cetacei) o animali anfibi (ad esempio, Ippopotamo e Tapiro) che hanno sviluppato trasformazioni anatomiche relativamente limitate nonostante abbiano trascorso gran parte della loro vita in acqua.

A causa della difficoltà di dedurre le abitudini acquatiche solo dalla morfologia scheletrica, sono necessari proxy che rivelino adattamenti ecologici nei taxa estinti. Le caratteristiche osteoistologiche, come la variazione della densità ossea forniscono una di queste possibilità. L’osteosclerosi si verifica ampiamente come adattamento alla vita acquatica negli amnioti esistenti ed è stata utilizzata per dedurre le ecologie acquatiche nei tetrapodi estinti come coccodrilli, avialani, rettili marini e cetacei. L’osteosclerosi comporta un ulteriore deposito di massa ossea per unità volumetrica che porta alla presenza di una spessa corteccia ossea con fitte reti trabecolari che riempiono la cavità midollare. In parole povere, ciò si traduce in una maggiore densità corporea, facilitando il controllo dell’assetto durante l’immersione subacquea correlata alla ricerca di cibo in acqua.

Cosa dicono i modelli?

Attraverso analisi comparative filogenetiche dei dati sulla densità ossea in un ampio campione di amnioti, sono stati valutati l’entità degli adattamenti acquatici nei dinosauri non aviari. Le analisi forniscono la prova che un clade di dinosauri, gli Spinosauridae, era ecologicamente adattato alla vita acquatica, rappresentando la prima radiazione acquatica conosciuta tra i dinosauri non aviari.

Sono state confrontate spiegazioni alternative della variazione della densità ossea utilizzando il modello di confronto corretto basato sul criterio di informazione di Akaike (AIC) di regressioni multiple filogenetiche. I taxa considerati sono stati valutati utilizzando due variabili esplicative categoriche che codificano la presenza di (1) foraggiamento subacqueo (0, incapace; 1, abile ma poco frequente; 2, frequente) e (2) volo (0, incapace; 1, volo non sostenuto; 2, volo sostenuto) in un quadro evolutivo completo. Il miglior modello lineare è risultato essere “compattezza ossea ~ foraggiamento subacqueo” (stato 2: foraggiamento subacqueo frequente) in entrambi i set di dati. Ciò indica che uno stile di vita acquatico e subacqueo è associato ad un aumento della densità del femore e delle costole negli amnioti.

Gli animali che si immergono in profondità, come ittiosauri e mosasauri, o cetacei e foche, sono caratterizzati da una densità ossea inferiore rispetto a specie che si immergono per brevi periodi o vivono in acque poco profonde: in questi la corteccia ossea compatta delle specie che vivono a grandi profondità è sostituita da osso spongioso caratterizzato da estese trabecole e vascolarizzazione, che permette di contrastare la compressione in acque profonde. Un’elevata densità ossea è quindi un eccellente indicatore delle fasi iniziali dell’adattamento acquatico, ma distingue scarsamente tra guado, immersione profonda e abitudini terrestri. Queste limitazioni possono essere superate attraverso osservazioni anatomiche, perché l’immersione profonda mostra altre trasformazioni del piano corporeo, come la presenza di pinne.

Non solo lo spinosauro: quanti dinosauri erano acquatici?

I dati legati alla densità ossea dimostrano ulteriormente che lo spinosauro era un dinosauro capace di nuotare e di immergersi, ma forse, non era l’unico a farlo. Infatti ulteriori analisi hanno indicato che anche le specie appartenenti al genere Baronyx, erano in grado di farlo. Anche in questo caso, le osservazioni fossili e le ricostruzioni anatomiche supportano questa ipotesi. Questi risultati suggeriscono che i primi adattamenti anatomici per uno stile di vita acquatico sono apparsi di concerto con l’osteosclerosi negli spinosauridi. Le modifiche craniofacciali hanno preceduto le alterazioni postcraniche. La premascella divenne gradualmente più allungata, mentre la narice esterna diminuì di dimensioni e migrò postero-dorsalmente, un modello paragonabile al processo telescopico osservato nell’evoluzione del cranio dei cetacei e degli ittiosauri. La scatola cranica ruotava ventralmente e la dentatura diventava conica. Queste modifiche sono funzionalmente vantaggiose per una dieta basata su prede acquatiche e scivolose. Ulteriori modificazioni postcraniche legate al foraggiamento subacqueo, come l’allungamento delle spine neurali caudali (la coda) per formare una struttura propulsiva, sono state segnalate per Spinosaurus e, potenzialmente, per altre specie del genere Baronyx. Questi dati nella loro interezza non solo supportano che lo spinosauro fosse un dinosauro dallo stile di vita acquatico, ma che probabilmente non era l’unico.