O que é a morfologia funcional em organismos fósseis?

O campo da morfologia funcional analisa a relação entre a forma anatômica, a função do organismo e de comportamento.

 https://bio-orbis.blogspot.com/2014/11/morfologia-funcional-em-organismos.html
Fonte da imagem: ciênciapampiana.

VAMOS DESCOBRIR...


MORFOLOGIA FUNCIONAL


A morfologia dos vertebrados também ajuda a desenvolver uma avaliação e entendimento sobre conceitos científicos que unem a biologia e refletem "como" a ciência funciona. Como John A. Moore formulou, ciência é um "modo de saber". A morfologia compara realça claramente as diferenças e as semelhanças entre os organismos. Os conceitos de homologia, analogia e homoplasia nos ajudam a entender a base dessas características comparadas.


MORFOLOGIA COMPARADA DOS VERTEBRADOS


A morfologia comparada trata a anatomia e do seu significado. O uso de "comparação" em morfologia comparada não é apenas conveniência. É uma ferramenta. A comparação de estruturas realça melhor as semelhanças e diferenças.


A comparação enfatiza os tópicos funcionais e evolutivos que os vertebrados apresentam em suas estruturas. A comparação também ajuda a formular as questões que podemos perguntar com relação às estruturas.


Figura 2. Fóssil de um dinossauro da espécie Erlikosaurus andrewsi. Fonte da imagem: eurekalert.

Por exemplo, peixes diferentes têm diferentes formas de nadadeira caudal (Figura 3). Na nadadeira homocerca, ambos os lobos são de tamanho igual, fazendo com que a nadadeira seja simétrica. Na nadadeira heterocerca, encontrada em tubarões e alguns outros grupos, o lobo superior é alongado. Por que essa diferença? A nadadeira homocerca é encontrada em peixes teleósteos (salmão, atum, trutas e outros).

Esses peixes apresentam uma bexiga natatória, um saco preenchido por ar que confere aos seus corpos densos uma flutuabilidade neutra. Eles ão afundam nem boiam para a superfície, então eles não precisam se esforçar para manter a sua posição vertical na água. Os tubarões, por outro lado, não tem a bexiga natatória e tendem a afundar. O lobo expandido da sua nadadeira caudal heterocerca proporciona uma ascensão durante a natação que ajuda a contrabalançar essa tendência para afundar. 


Figura 3. Diferenças das nadadeiras caudais. Fonte da imagem: peixes2010.

Portanto, as diferenças na estrutura homocerca versus heterocerca estão relacionadas com as diferenças na função. O motivo pelo qual um animal é estruturado de um modo particular está relacionado às necessidades funcionais daquele órgão ou membro. Forma e função estão ligadas.


A comparação de partes realça essas diferenças e nos ajuda a formular uma pergunta. A análise da função nos ajuda a responder nossa pergunta e nos dá um melhor entendimento da forma dos animais. A morfologia funcional é a disciplina que relaciona uma estrutura à sua função.


A MORFOLOGIA EM ORGANISMOS FÓSSEIS


Em organismos fósseis (Figura 2), a função é muitas vezes difícil de reconstruir. No entanto, usando uma variedade de técnicas de modelagem biomecânica, como a Análise de Elementos Finitos (FEA, na sigla em inglês) ou Múltiplas Análises Dinâmicas (MDA, sigla em inglês), juntamente com a exploração do CT e visualização digital, é possível investigar a forma / função em relação aos animais extintos


Figura 4. Uma pintura de um artista do dinossauro herbívoro, Therizinossauro (Erlikosaurus andrewsi) de como ele possivelmente seria em vida. Fonte da imagem: pinterest.

Estas técnicas são ferramentas particularmente poderosas, não só para comparar diferentes morfologias esqueléticas, mas também para testar os modelos hipotéticos de diferentes cenários e comportamentos.


NOVAS DESCOBERTAS DO CAMPO DA MORFOLOGIA FUNCIONAL


Pesquisadores da universidade de Bristol, utilizaram a Análise de Elementos Finitos, do crânio de Erlikosaurus andrewsi (Figura 4), de aproximadamente 3 a 4 m,  grande dinossauro herbívoro chamado de Therizinossauro, que viveu mais de 90 milhões de anos atrás durante o período Cretáceo no que hoje é a Mongólia, e que mostra evidências de que parte do seu focinho era coberto por um bico de queratina (Figura 7).





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Figura 5. O crânio do dinossauro Erlikosaurus andrewsi em resposta a força da mordida. As áreas em vermelho indicam regiões de alta tensão.

As simulações biomecânicas de Erlikosaurus andrewsi permitem testar diferentes configurações de crânio (com e sem o bico queratinoso, veja na Figura 6), bem como os diferentes modos de alimentação.

Esta abordagem forneceu resultados precisos como eram as mordidas e forças musculares afetavam o crânio de Erlikosaurus durante o processo de alimentação, e para reconstruir o comportamento alimentar possível de Erlikosaurus andrewsi.

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Figura 6. Comportamento biomecânico do crânio de Erlikosaurus andrewsi com e sem o bico queratinoso utilizando a Análise de Elementos Finitos.

Os resultados deste estudo indicaram ainda que o desenvolvimento dos bicos e a presença de um ranfoteca (membrana córnea que recobre o bico das aves) queratinosa teria contribuído para dissipar o stress e tensão, fazendo com que a parte rostral do crânio menos susceptível à flexão e deslocamento (Figura 7).

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Figura 7. Reconstrução de como o Erlikosaurus andrewsi se alimentava, usando a musculatura do queixo e pescoço em combinados.

Isto sugere que os bicos ceratinosos representam, portanto, uma inovação evolucionária desenvolvida no início dos terópodes derivados para aumentar a estabilidade do crânio, diferente de benefícios de economia de massa postulados associados à origem do voo.

Referências 
Sites: Stephan Lautenschlager
Kardong. Vertebrados, Anatomia Comparada, Função e Evolução. 2011

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