Il mondo dei dinosauri è sempre stato avvolto da un velo di mistero e fascino. Questi giganti preistorici hanno abitato il nostro pianeta milioni di anni fa, lasciandoci solo fossili come testimonianza della loro esistenza. Oggi facciamo un viaggio nel tempo, alla scoperta dei giganti del passato: i dinosauri. Il nostro viaggio comincia circa 252 milioni di anni fa. Siamo alla fine del Permiano, un periodo in cui la Terra era molto diversa da quella attuale. I dinosauri (Dinosauria Owen, 1842) sono un gruppo di sauropsidi diapsidi molto diversificati comparsi durante il Triassico superiore (circa 230 milioni di anni fa) molto probabilmente nel supercontinente Gondwana. Furono gli animali dominanti durante l'Era mesozoica e la maggioranza si estinse alla fine di tale era. Una delle domande che più affascinano grandi e piccini riguarda la riproduzione di questi enormi rettili. Come avveniva? Erano ovipari o vivipari? Come si prendevano cura dei loro piccoli? Si sa così poco sul sesso dei dinosauri che nei fossili non siamo in grado di distinguere i maschi dalle femmine. Abbiamo solo qualche idea su come potevano essere fatti gli organi genitali di questi animali e non sappiamo proprio nulla su come si corteggiavano.
L'anatomia del mistero: la cloaca
Come andavano in bagno i dinosauri? D'accordo, l'espressione è inesatta e antropocentrica, ma la domanda rimane: com'era strutturato l'apparato escretore dei dinosauri? E quello riproduttore? Quello che sappiamo per certo è che, a differenza della maggior parte dei mammiferi, i dinosauri non avevano aperture separate per le diverse funzioni, ma avevano una cloaca, un'apertura unica preposta a… In 3D. Il fossile utilizzato nello studio appartiene a Psittacosaurus, un dinosauro vissuto tra i 125 e i 100 milioni di anni fa e di dimensioni relativamente ridotte: era lungo fino a 2 metri e pesante 20 chili, come un grosso cane. Lo psittacosauro - il cui nome significa letteralmente “lucertola pappagallo” - è uno dei dinosauri di cui sono stati trovati e studiati più fossili. Finora non sono stati scoperti fossili che permettano di capire con certezza come fossero gli organi riproduttivi dei dinosauri, ma nel fossile di uno psittacosauro che visse più o meno 120 milioni di anni fa nella Cina nord-orientale è stato possibile osservare una cloaca simile a quella presente nei rettili, negli uccelli e negli anfibi dei giorni nostri: un orifizio che oltre a servire per espellere le feci e le urine serve anche per la riproduzione e per deporre le uova.
Il risultato è che, secondo lo studio, la cloaca di Psittacosaurus non funzionava come quella degli uccelli, ma come quella dei coccodrilli, almeno per quel che riguarda la riproduzione. Jakob Vinther, professore di macroevoluzione dell’Università di Bristol, ha evidenziato come tutto ruoti attorno al didietro dei dinosauri. Come i loro discendenti moderni - gli uccelli e i coccodrilli - i dinosauri erano dotati di cloaca. Si tratta di uno sfintere “multiuso” che le creature che ne sono dotate utilizzano per urinare, defecare, fare sesso e partorire. Pur avendo confermato la presenza della cloaca nell’apparato genitale di alcune specie di dinosauri, ancora non possiamo essere sicuri né di come venisse usata né del fatto che tutti i dinosauri ne avessero una. Per il momento, ci sono a riguardo due principali scuole di pensiero. La prima è quella del “bacio cloacale”. Secondo questa teoria, l’accoppiamento dei dinosauri prevedeva che il maschio avvicinasse la sua cloaca a quella della femmina, formando in questo modo una specie di galleria attraverso la quale far passare il seme. La prima ipotesi è che sia i maschi che le femmine di dinosauro fossero dotati di una cloaca, e che la riproduzione avvenisse tramite il semplice contatto, come accade nella stragrande maggioranza degli uccelli, dove il maschio feconda la femmina avvicinando la propria cloaca a quella della femmina ed espellendo lo sperma.
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Segnali visivi e corteggiamento
Sul bordo esterno della cloaca, poi, Vinther ha trovato tracce di melanina: la sua interpretazione è che la cloaca fosse anche utilizzata per lanciare segnali visivi di natura sessuale, probabilmente accoppiati a segnali olfattivi prodotti da ghiandole nascoste sotto i lembi di pelle. Lo scienziato ha anche fatto delle ipotesi sulla melanina intorno alla cloaca dello psittacosauro: poteva servire a proteggerla da eventuali infezioni, ma forse poteva avere anche un’altra funzione. Come ha spiegato Rob Knell, professore di Ecologia evoluzionistica alla Queen Mary University of London, è possibile che fossero legate ai comportamenti sessuali. I dinosauri erano capaci di secernere un pigmento colorato appositamente pensato per rendere più visibile la loro cloaca a eventuali partner sessuali.
Non sappiamo se le diverse specie di dinosauri avessero sviluppato ognuna una propria peculiare ritualistica da eseguire prima, durante e dopo l’accoppiamento. I T. rex, forse, agitavano le loro minuscole zampe anteriori per attrarre le femmine? I maschi di Pachycephalosauri si prendevano a testate per decidere chi di loro avrebbe avuto l’onore e l’onere di perpetuare la specie? Nel 2016 un gruppo di paleontologi che avevano effettuato alcuni scavi in Colorado ha notato che le depressioni trovate vicino ad alcuni fossili di dinosauri vissuti nel Cretaceo ricordavano l’elaborato corteggiamento degli struzzi, i più grandi uccelli del mondo viventi. Per attirare le femmine e dimostrare di essere in grado di scavare un nido nel terreno, i maschi di struzzo si buttano a terra e sbattono freneticamente le proprie ali, lasciando tracce sul terreno. Secondo gli scienziati, i dinosauri che avevano vissuto in quel territorio in quel periodo potrebbero aver creato deliberatamente i solchi nel terreno nel periodo della riproduzione.
Strategie riproduttive: il vantaggio delle uova
Oltre a queste caratteristiche, un’altra che ha permesso ai dinosauri di raggiungere dimensioni enormi è stata la loro riproduzione. I grandi mammiferi odierni portano avanti gravidanze lunghissime, con conseguente dispendio di energie e altre complicazioni. Deporre le uova, invece, ha permesso ai dinosauri di crescere senza avere tale problema. Sebbene esistano ancora molti misteri circa i dettagli precisi della riproduzione dei dinosauri, gli scienziati sono abbastanza sicuri che fossero ovipari, cioè che mettessero al mondo i loro piccoli attraverso delle uova. I ritrovamenti di nidi di dinosauri contenenti uova fossilizzate, in diverse parti del mondo, supportano questa teoria. Le uova dei dinosauri erano di diverse forme e dimensioni, a seconda delle specie. Alcune erano piccole come quelle di un uccello moderno, altre erano grandi come un pallone da rugby. Il guscio dell’uovo era duro, simile a quello delle uova di uccello o di rettile. Le prove suggeriscono che tutti i dinosauri costruissero nidi e deponessero uova, così come fanno gli uccelli odierni.
Per quanto riguarda l’accudimento dei piccoli, esistono teorie differenti. Alcuni fossili di nidi mostrano che i genitori potrebbero essere rimasti a proteggere le uova fino alla schiusa. Altri indizi suggeriscono che alcuni dinosauri potessero nutrire i loro piccoli dopo la nascita, comportandosi in modo simile ai moderni uccelli. Questo aspetto dell'etologia preistorica è cruciale, poiché suggerisce una complessità sociale che andava ben oltre il semplice istinto di deposizione. La cura della prole, in specie di dimensioni colossali come i sauropodi, avrebbe rappresentato un impegno energetico considerevole, supportando l'idea che l'evoluzione avesse selezionato strategie di sopravvivenza altamente sofisticate.
Il contesto evolutivo e i dinosauri oggi
Il superordine "Dinosauria" deve il suo nome al paleontologo inglese Richard Owen, che lo coniò nel 1842. Gli uccelli sono riconosciuti come l'unica stirpe sopravvissuta dei dinosauri teropodi. In base a una delle definizioni scientifiche, i dinosauri possono essere generalmente descritti come arcosauri con gli arti posteriori tenuti eretti sotto il corpo. Fin da settembre 2008 sono state nominate ben 1047 specie. I dinosauri sono rappresentati su ogni continente sia da specie fossili sia da specie attuali (gli uccelli). L'estinzione di massa del Cretaceo-Paleocene circa 66 milioni di anni fa alla fine del Cretaceo condusse alla morte di tutti i gruppi di dinosauri tranne gli uccelli neornitini. Le stirpi sopravvissute di uccelli neornitini, inclusi gli antenati dei ratiti, i polli e le anatre, e una varietà di uccelli acquatici, si diversificarono rapidamente all'inizio del periodo Paleogene, usurpando le nicchie ecologiche lasciate libere dall'estinzione dei gruppi di dinosauri Mesozoici.
Gli uccelli, quindi, sono i discendenti diretti che ci permettono di speculare sull'anatomia dei loro antenati. Se nel 2017 uno studio su Nature ha proposto un modello evoluzionistico rivoluzionario rispetto a quello usato fino a quel momento, la certezza che ci accompagna è che la biologia dei dinosauri non era statica, ma in costante adattamento. Molti gruppi di dinosauri possedevano elaborate strutture “da parata”, come corna e creste. Alcuni gruppi estinti svilupparono anche modificazioni scheletriche come armature d'osso e spine (Thyreophora e Marginocephalia). Queste strutture non avevano solo scopi difensivi, ma erano probabilmente fondamentali nel riconoscimento intraspecifico e nel corteggiamento. L'evoluzione di piante angiosperme nel Cretaceo inferiore ha inoltre influenzato radicalmente la dieta e, di riflesso, le strategie riproduttive dei dinosauri erbivori, che hanno dovuto adattarsi a una nuova disponibilità energetica del territorio.
Comunicazione vocale e comportamentale
Il suono non si fossilizza, purtroppo. I dinosauri, tuttavia, erano probabilmente animali poco silenziosi. Le tecniche di analisi più avanzate ci hanno permesso di ricostruire in parte anche il loro comportamento, perciò abbiamo iniziato a mettere insieme alcuni indizi sui suoni che potevano emettere questi animali. Nel 1995, i paleontologi del Museo di Storia Naturale e Scienze del New Mexico hanno riportato alla luce un cranio quasi completo di un Parasaurolophus. Utilizzando uno scanner per la tomografia computerizzata (TC), sono stati in grado di scattare 350 immagini della cresta, consentendo loro di vedere l’interno con un dettaglio senza precedenti. Hanno poi provato a ricostruire digitalmente l’organo e a immettere aria al suo interno. Ne è risultato un verso fatto da grugniti vibranti e soffi simile a quello del Casuario, uno strano uccello australiano.
Ancora una volta ci vengono in aiuto animali viventi, come i coccodrilli, i cui piccoli “pigolano”, mentre gli adulti sono in grado di emettere infrasuoni non udibili dall’orecchio umano. Questa domanda non ha ancora trovato una risposta definitiva, ma gli indizi ci portano a pensare che ciascuna specie di dinosauro emettesse versi caratteristici. Ricordiamo che alcune specie si riunivano in branchi, perciò i suoni dovevano servire come mezzo di comunicazione. L'uso di suoni a bassa frequenza avrebbe permesso una comunicazione su lunghe distanze, essenziale per coordinare branchi che si spostavano tra le immense distese continentali del Mesozoico. L'integrazione tra comunicazione vocale, segnali visivi tramite la cloaca e rituali fisici di corteggiamento ci offre l'immagine di un ecosistema vibrante e complesso, dove la riproduzione non era solo un atto biologico, ma il fulcro di interazioni sociali sofisticate.
Considerazioni strutturali e biomeccaniche
I dinosauri più grossi e pesanti erano i sauropodi. I più piccoli sauropodi erano più grandi di qualunque altro essere nel loro habitat e i più grandi erano di un ordine di grandezza maggiore di qualunque altro essere abbia mai camminato sulla Terra. Varie ipotesi sono state proposte per capire i vantaggi di tale grandezza, incluso che fosse ideale per proteggersi dai predatori, che riducesse il consumo energetico, che prolungasse la vita, ma potrebbe darsi che il vantaggio più importante riguardasse l'alimentazione. Gli animali di grandi dimensioni sono più efficienti nella digestione che quelli di taglia piccola, poiché il cibo trascorre più tempo nei loro apparati digerenti: ciò permette loro di nutrirsi anche di cibi di valore calorico più basso. Il peso imponente di queste creature ha sollevato dubbi sulla loro capacità di accoppiamento, portando molti studiosi a ipotizzare ambienti acquatici o semi-acquatici come zone di riproduzione, dove la spinta idrostatica poteva facilitare l'incontro tra i partner e ridurre il carico sulle articolazioni dei maschi.
L'evoluzione delle ossa, che presentavano sacche d'aria simili a quelle degli uccelli, non serviva solo a rendere lo scheletro più leggero per il movimento. Queste strutture cave, note come diverticoli dei sacchi aerei, erano essenziali anche per la termoregolazione. Mantenere una temperatura corporea stabile era fondamentale per lo sviluppo embrionale all'interno delle uova. L'esposizione dei nidi al sole o la copertura con materiale vegetale in decomposizione, che rilascia calore, sono tecniche che ritroviamo negli odierni rettili e che, molto probabilmente, i dinosauri padroneggiavano con estrema precisione. La capacità di gestire l'energia, sia durante la crescita che nella fase riproduttiva, rimane il filo conduttore che lega il piccolo Psittacosaurus ai giganti sauropodi del Giurassico. Ogni fossile, ogni traccia nel terreno e ogni modello digitale ci avvicinano a una comprensione più profonda non solo di come questi animali dominassero la Terra, ma di come la vita, in tutta la sua diversità, abbia continuato a rinnovarsi per centinaia di milioni di anni.