Evolution and biomechanics of the pterosaur cervical column (Reptilia: Archosauria)

Summary: Os pterossauros consistem em um grupo de répteis arcossauros que viveram exclusivamente durante a Era Mesozoica. Originaram-se no Triássico Superior e se extinguiram na transição Cretáceo-Paleógeno tendo, portando, surgido cerca de 70 milhões de anos antes das aves. Além de não possuir descendentes vivos, o clado apresenta uma grande quantidade de autapomorfias, como o conjunto de caracteres que respondem pela constituição da asa, composta por patágios (membranas alares) robustos sustentados, principalmente, pelo braço e pelo quarto dígito manual extremamente alongado. Ainda assim, pterossauros e aves apresentam diversas características convergentes, fruto da capacidade do voo batido, como a presença de ossos pneumáticos, esterno bem desenvolvido e fusionamento de algumas estruturas ósseas, o que permite extrapolar as funções de estruturas avianas para aquelas de pterossauros. Essas extrapolações hipotetizadas podem ser testadas por meio de estudos biomecânicos.

Um dos tópicos mais sub-estudados é a anatomia funcional do pescoço dos pterossauros, apesar de suas óbvias implicações para a compreensão de sua postura durante a locomoção e forrageamento. Em aves, o pescoço divide-se em 3 segmentos funcionais, que são responsáveis por seu formato de “S”. Pterossauros apresentam morfologia vertebral distinta especialmente nas cervicais médias, o que implica em posturas cervicais diferentes. Porém, até o momento, pouco foi investigado sobre sua biomecânica, apesar da razoavelmente comum preservação de elementos vertebrais. Desta forma, o presente projeto objetiva reconstruir a anatomia e os movimentos do pescoço de pterossauros, além de relaciona-los aos diferentes hábitos de vida, locomoção e forrageamento e à história evolutiva do clado.

Para tanto, serão estudadas séries cervicais bem preservadas, pertencentes aos gêneros Anhanguera, Azhdarcho, Brasileodactylus, Dsungaripterus e Rhamphorhynchus. Estes táxons representam animais de diferentes portes e hábitos de vida. As imagens tridimensionais das vértebras serão obtidas por meio de microtomografias ou, na impossibilidade deste método, por fotogrametria, a partir de material tombado em coleções científicas publicamente acessíveis. As articulações e músculos, a posição osteológica neutra, e a disposição do pescoço em relação aos membros serão reconstruídas com base no método Extant Phylogenetic Bracket. Subsequentemente, os movimentos do pescoço serão simulados em uma Análise de Elementos Finitos, que definirá os pontos mais suscetíveis a torções e tração e a amplitude de movimentos de cada táxon. Por fim, estes dados serão compilados e comparados em uma análise filogenética comparativa, a fim de compreender as contribuições das adaptações e da história evolutiva na biomecânica cervical em pterossauros. Estas análises serão feitas em colaboração com pesquisadores de instituições brasileiras e estrangeiras (China, Dinamarca, Estados Unidos).

Os resultados deste projeto trarão avanços tanto no conhecimento específico sobre a mobilidade do pescoço de pterossauros de diferentes clados e hábitos de vida, mas também por utilizar metodologias modernas e replicáveis. Eles também podem vir a ser utilizados na indústria, no desenvolvimento de equipamentos compostos por estruturas alongadas constituídas por módulos móveis (“braços”, guindastes, etc). Os impactos mais diretos são na difusão científica, através da representação em vida de animais extintos.

Starting date: 2018-12-13
Deadline (months): 60

Participants:

Role	Name
Collaborator *	Rodrigo Giesta Figueiredo
Coordinator *	Taissa Rodrigues Marques da Silva
Student Doctorate *	Richard Santos Buchmann de Oliveira