Cefalopodele antice înotau pe verticală, dezvăluie replicile imprimate 3D – 3DPrint.com

Cefalopodele antice înotau pe verticală, dezvăluie replicile imprimate 3D - 3DPrint.com

Există mai multe exemple de imprimare 3D, scanare 3D și alte tehnologii înrudite care sunt folosite pentru a face lumină și pentru a răspunde la întrebări despre creaturile care au umblat pe această planetă cu mult înainte ca noi, oamenii, să o facem vreodată. O pereche de paleontologi de la Universitatea din Utah sunt cei mai recenti care au folosit replici imprimate 3D și modele digitale pentru, așa cum spun ei, „de-fosilizarea” animalelor antice pentru a afla mai multe despre modul în care trăiau. David Peterman și Kathleen Ritterbush fac parte dintr-o echipă de oameni de știință care au plasat reconstrucții imprimate 3D ale cefalopodelor fosile (moluște, precum calmarii, cu simetrie bilaterală a corpului și un set de tentacule) în apă pentru a înțelege mai bine cum structura cochiliilor lor i-a ajutat să înoate. .

„Datorită acestor tehnici noi, putem pătrunde greoi într-o frontieră în mare măsură neexplorată în paleobiologie”, a explicat Peterman, un savant postdoctoral la Departamentul de Geologie și Geofizică al universității. „Prin modelare detaliată, aceste tehnici ajută la pictarea unei imagini mai clare a capacităților acestor animale semnificative din punct de vedere ecologic în timp ce erau în viață.”

David Peterman în Ammonoid Motility Modeling Laboratory (AMMLab) ținând o reconstrucție imprimată 3D a amonitului planispiral, Paracoroniceras lyra.

Trecând de la cercetările despre amonoizi cu cochilii încolăcite, Peterman și Ritterbush, profesor asistent de Geologie și Geofizică, s-au concentrat de data aceasta pe cefalopodele cu cochilii drepte sau ortoconi și au publicat o lucrare despre munca lor. Potrivit înregistrărilor fosile, scoici drepte au evoluat de mai multe ori, ceea ce înseamnă că ar fi putut avea ceea ce cercetătorii au numit „valoare adaptivă”.

„Acest lucru este important deoarece ortoconele se întind pe o mare parte din timp și sunt reprezentate de sute de genuri. [plural of genus]. Au fost componente majore ale ecosistemelor marine, dar știm foarte puține despre capacitățile lor de înot”, a spus Peterman.

Reconstituirea amonitului ortocon, Baculitele comprimă.

Folosind scanări 3D ale Baculitele comprimă fosile – o specie de ortocon din perioada Cretacic – perechea a proiectat patru modele digitale diferite cu proprietăți fizice diferite, folosind matematica pentru a pondera structurile modelelor și reprezentând echilibrul dintre țesutul moale și golurile umplute cu aer pe care probabil le-a avut acest ortocon.

„Modelul rezultat este echilibrat la fel ca animalul viu, permițând analize foarte detaliate ale mișcării lor”, a spus Peterman.

Figura 2: Instalație de cameră subacvatică utilizată pentru urmărirea mișcării 3D. (A) Schema instalației camerei în raport cu modelul (galben) și mecanismul de eliberare (verde). Instalația a fost realizată cu o plutire puternică negativă, cu trei contragreutăți din oțel la capete (violet). Formele cadru de sârmă care radiază de la camere denotă câmpul vizual aproximativ. (B) Vedere de aproape a camerei rezistente la apă și a luminii LED cu atașamente personalizate, imprimate 3D.

Cu ajutorul lui Mark Weiss și Emma Janusz de la Centrul pentru viața studențească George S. Eccles al universității, Peterman și Ritterbush au instalat o platformă de cameră, cu atașamente imprimate 3D, în șapte picioare de apă, apoi au lansat modelele lungi de doi metri sub apă. pentru a le observa mișcările naturale. Deoarece mișcările laterale creau tragere, cel mai eficient mod de deplasare a fost vertical.

„Am fost surprins de cât de stabili sunt. Orice cantitate de rotație în depărtare de orientarea lor verticală este întâmpinată cu un moment puternic de restaurare, astfel încât multe specii de ortocone vii nu au putut modifica propriile orientări”, a spus Peterman. „În plus, sursa de propulsie a jetului este situată atât de jos încât, în timpul mișcării laterale, s-ar pierde multă energie din cauza balansării”.

Figura 1: Construcția unui model fizic imprimat 3D de Baculitele comprimă dintr-un model hidrostatic virtual. (A) Model virtual utilizat pentru a determina proprietățile hidrostatice (modificat din Peterman et al., 2019). (B) Model virtual cu geometrie internă simplificată care permite imprimarea 3D. Masa totală a modelului a fost manipulată pentru a conferi o forță de plutire în sus, simulând împingerea în jos. Centrul total de masă (m) în raport cu centrul de flotabilitate (b) a fost menținut cu o contragreutate plasată adorabil și diferite goluri interne. (C) Model fizic imprimat 3D, cu puncte de urmărire plasate la capetele distale ale brațelor și vârful folosit pentru urmărirea mișcării 3D.

Aceste experimente în bazin au arătat că ortoconele ar putea atinge viteze suficient de mari încât probabil să fie capabile să se ridice rapid și să se îndepărteze de prădătorii care se mișcă mai încet, precum și să prindă hrana mai ușor. Rezultatele au arătat, de asemenea, că majoritatea speciilor de ortocone nu ar fi putut trăi un stil de viață care necesită înot orizontal.

Analize de urmărire a mișcării 3D ale unui model ortocon imprimat 3D.

În plus, cei doi paleontologi au lucrat cu proaspătul absolvent Nicholas Hebdon, împreună cu Ryan Shell de la Cincinnati Museum Center, la experimente care se învârt în jurul mișcării subacvatice a torticonelor, care sunt cefalopode mai mici, cu cochilii spiralate; rezultatele vor fi publicate în Asociația Americană a Geologilor Petrolieri și într-un volum memorial al Asociației Geologice din Wyoming pentru regretatul paleontolog William Cobban, care a murit în 2015.

Reconstituirea amonitului torticon, Mariella brazoensis.

„În timp ce ortoconele erau stăpâni în mișcarea verticală, torticoanele erau stăpânii rotației”, a explicat Peterman.

Torticoanele probabil au înotat și pe verticală, dar cu o ușoară rotire. Spre deosebire de târarea de-a lungul fundului oceanului ca moluștele din zilele noastre, forma cochiliilor lor camere a dus la un rezultat diferit în apă. Cercetătorii au lansat modelele torticone imprimate 3D, lungi de șase inci, într-un rezervor de apă de 50 de galoane și au descoperit că acestea se rotesc în mod natural, rotindu-se eficient cu fața înainte atunci când înot în jos și schimbând direcțiile când merg înapoi.

„Am fost surprins de cât de ușor se pot roti torticoanele. Chiar și mici împingeri, cum ar fi respirația [gill ventilation] ar fi putut produce o rotație de 20 de grade pe secundă”, a spus Peterman.

Analiza de urmărire a mișcării a unui model de torticon imprimat 3D.

Deoarece s-au învârtit în timp ce coborau, torticoanele au fost probabil capabile să pască mai ușor de mâncare în acest fel.

„Aceste experimente ne transformă înțelegerea ecosistemelor antice. În loc să se târască de-a lungul fundului mării ca melcii sau să înoate rapid ca calmarii moderni, aceste animale își asumau stiluri de viață destul de unice”, a concluzionat Peterman. „Aceste experimente perfecționează înțelegerea noastră despre aceste animale pictând o imagine a peisajelor marine antice presărate cu cefalopode elicoidale piruetate și ortoconuri orientate vertical.”

(Sursa / Imagini: Universitatea din Utah)

Leave a Comment

Adresa ta de email nu va fi publicată.