A cosa serviva la coda dei dinosauri?
La coda dei dinosauri era una parte anatomica importantissima, non solo usata come strumento di offesa o difesa, ma anche come carattere distintivo e soprattutto come strumento di equilibrio e locomozione.
Possiamo usare un breve video tratto da un ormai estinta serie di documentari creata dalla BBC (mi scuso se apparirà eventuale pubblicità, ma dipende da YouTube), in cui vediamo tre funzioni diverse collegate con la coda.
In primo luogo i piccoli sauropodi utilizzano la lunga coda, tenuta parallela al terreno, per bilanciare il peso dell'altrettanto lungo collo.
Non si può escludere una funzione difensiva, come fosse una frusta, per tali code, ma un tale uso avrebbe probabilmente prodotto dei traumi e delle fratture nelle vertebre caudali considerando la forza impressa da un attacco di un animale così pesante. La funzione stabilizzatrice, di "bilanciamento" del collo, è quindi la più probabile per tali code.
In secondo luogo vediamo la funzione propulsiva della coda durante la corsa degli Allosaurus. In questo caso non c'è soltanto una funzione di bilanciamento del peso durante la corsa, ma anche di propulsione.
Negli Allosauri la coda contava anche fino a cinquanta vertebre con chevron (serie di ossa sottostanti la coda, atte a proteggere i nervi e le arterie) a forma di lama di coltello e robusti processi laterali. Ciò consentiva un forte appiglio per la muscolatura fino alla porzione mediana.
Le dimensioni notevoli del muscolo caudofemorale lungo, collegato direttamente alla zampa attraverso il quarto trocantere, permette ad un dinosauro bipede che corre con le zampe perpendicolari al terreno di avere un'ulteriore "spinta" durante la corsa grazie ai movimenti verso l'alto del muscolo della coda.
Infine vi è il più "appariscente" uso della coda, quello difensivo attuato dallo Stegosaurus. Questa struttura è nota comunemente come "Thagomizer", e si è dibattuto per anni se gli osteodermi (placche ossee sormontate da derma) sulla coda di questi animali avessero solo una funzione ornamentale, per spaventare i predatori, o anche uno scopo effettivo nella difesa.
L'alta frequenta di traumi riscontrati sui fossili supporta la teoria della difesa attiva attuata con la coda.
Questo è un tratto comune anche con la coda "a mazza" degli anchilosauridi. Mentre la parte finale delle vertebre di tali dinosauri è rigida nella tipica forma che li contraddistingue, la parte iniziale è flessibile, adatta per scaricare la forza dell'impatto della coda contro un predatore se usata come strumento di difesa.
Ulteriore funzione, non presente nel video poiché i dinosauri non sono presentati ricoperti di piume, potrebbe essere quella di ornamento sessuale, utile per attrarre un partner durante l'accoppiamento, come fanno molti uccelli moderni.
Anche negli animali attualmente presenti in natura la coda riveste una fondamentale funzione.
Nei pesci, dai simpatici pesci pagliaccio ai temuti squali, così come negli anfibi dotati di essa, come salamandre e tritoni, svolge come funzione primaria la locomozione. I movimenti laterali della coda in acqua fungono da strumento propulsivo durante il nuoto.
I rettili hanno ereditato tale caratteristica anatomica, ottimizzandola per il bilanciamento del peso corporeo e per la locomozione anche fuori dall'acqua. La coda in tali animali è collegata al complesso delle vertebre sacrali (da due a sei) e al cinto pelvico. Il numero delle vertebre che la compongono è variabile, così come la forma e le dimensioni che però tendono a diminuire nella parte terminale.
Le vertebre caudali più vicine all'articolazione del bacino fungono da appiglio non solo per la muscolatura della coda ma anche per quella delle zampe posteriori, questo grazie ad un particolare muscolo: il caudofemorale lungo.
La funzione primaria di tale muscolo, che può essere anche di dimensioni notevoli, è quella di richiamare il femore quando si trova in una posizione più avanzata del passo: la zampa viene richiamata dai muscoli, con il cinto pelvico ruotato ad ogni passo e la coda che oscillando accompagna ogni movimento.
Comunemente nei rettili presenta due inserzioni anteriori nell'ileo e nelle prime vertebre, mentre una "testa allungata" si origina direttamente dalle caudali. Le inserzioni sui processi spinali sono a loro volta garantite da robusti tendini di raccordo tra il muscolo e la coda, da un lato, e di collegamento del femore nella cavità del quarto trocantere (un'espansione ossea con un incavo nel femore), dall'altro.
Tale costituzione anatomica consente non solo di sviluppare notevole forza di richiamo durante la corsa, ma anche numerosi movimenti lungo piani diversi.
Inoltre basandoci sul trocantere, anche chiamato "cresta ossea", è possibile stabilire le dimensioni dello muscolo caudofemorale. In uno studio condotto da Scott Persons, è stato evidenziato come nei dinosauri carnivori, quali il Tyrannosaurus, l'inserzione del muscolo caudofemorale era ravvicinata al bacino, mentre in molti dinosauri erbivori l'inserzione si pone all'incirca alla metà del femore.
Ciò comporta per i predatori un maggiore sviluppo di velocità, considerata la possibilità di fare falcate più lunghe non essendo necessaria un'eccessiva contrazione muscolare, ma anche una minore resistenza sulle lunghe distanze, dato il maggior dispendio di energie che una leva così corta richiede. Lo studio della muscolatura della coda consente quindi anche di definire le strategie di predazione in un ecosistema, stabilendo quali dinosauri erano maggiormente adatti ad una corsa rapida fatta di appostamenti e repentini scatti, come i moderni ghepardi, o una caccia basata sulla resistenza e l'inseguimento duraturo delle prede, come per i lupi.
I coccodrilli, ed altri arcosauri come gli alligatori, sono usati spesso per comprendere l'anatomia delle ossa e della muscolatura nei dinosauri e nelle altre specie di arcosauri più primitivi.
In questi rettili la muscolatura è imponente e il caudofemorale, agganciato al femore in due punti, sul trocantere e vicino al ginocchio, può contare su dodici punti di inserzione, compresi tra la terza e la quindicesima vertebra.
Tale costituzione, considerata anche la notevole massa, permette una maggiore flessibilità dell'arto, riducendo anche lo sforzo sostenuto dalle articolazioni della caviglia.
Infatti quando l'animale è fermo distribuisce il peso anche sul ventre, oltre che sulla coda, posizionando il piede completamente al suolo, in posizione plantigrada.
Quando invece vuole sviluppare forza propulsiva, il caudofemorale permette di sollevare la zampa appoggiando solo le dita al suolo, in postura digitigrada.
Questo consente a tali animali di sostenere una postura semi-eretta durante gli spostamenti rapidi.
Come osserviamo nel video l'oscillazione laterale della coda è strettamente legata all'azione di rotazione e spinta delle zampe posteriori, tenute semi sollevate dal terreno:
Anche gli uccelli sono stati utilizzati per comprendere i movimenti delle zampe posteriori dei loro parenti teropodi del mesozoico.
Negli uccelli attuali però il numero di elementi scheletrici nella coda è ridotto a sole sei vertebre caudali e il pigostilo, cioè l'osso di inserzione delle penne che costituiscono il "timone" della coda. Questa infatti ha perso quindi tutte le funzioni di sostegno della massa muscolare. Svolge egregiamente però la funzione di stabilizzazione, grazie soprattutto alle penne.
Il muscolo caudofemorale si è ridotto in conseguenza della diminuzione della lunghezza del femore stesso.
Per completare l'esame delle funzioni della coda, anche se non ci sono correlazioni con i dinosauri, nell'attuale mondo animale i mammiferi sono quelli che ne fanno un uso più diversificato: sia nella propulsione durante il nuoto (come per i cetacei, ma anche le foche e molti altri), sia come ulteriore appiglio prensile (come nei primati), come stabilizzatore durante la corsa (specialmente nei predatori) e anche come sistema di "comunicazione" (basti pensare alla coda dei cani che può indicare sia soddisfazione, attraverso lo scodinzolio, sia paura e sottomissione, quando tenuta tra le zampe).
L'utilizzo della coda come "timone", tipico degli uccelli, era già presente nei Dromaeosauridi del Cretaceo, i quali usavano la coda per cambiare direzione molto rapidamente. Il quarto trocantere era infatti presente in tutti gli arcosauri estinti, con l'unica eccezione degli Pterosauri e alcuni piccoli teropodi simili a uccelli. Si può asserire che durante il processo evolutivo verso i moderni uccelli si assiste generalmente ad una riduzione dei processi spinali, oltre che ad una riduzione della flessibilità.
I dromaeosauridi infatti possedevano articolazioni caudali solo presso il cinto pelvico, mentre gli altri elementi scheletrici erano fusi tra loro. Tale rigidità ha fatto pensare ad un uso totalmente diverso della coda, consentendo non solo la stabilizzazione durante il moto rettilineo, ma anche bruschi cambi di direzione durante la corsa.
Indipendentemente dalla rigidità o meno della coda (per gli affini Troodontidae si suppone un'articolazione molto più flessibile), un tratto che accomuna i dromaeosauridi con gli uccelli moderni è proprio la ridotta muscolatura della coda: questo comporta uno spostamento del baricentro e un sostanziale cambio nella locomozione degli arti posteriori, con un passo che prevede un alto angolo di piegatura del ginocchio, come negli uccelli.
La coda, quindi, era ben più di un'appendice ornamentale o al massimo una "frusta" come spesso si vede nei documentari o nei film riguardanti i dinosauri.
Anzi, l'utilizzo come strumento difensivo potrebbe essere relegato a soltanto alcune specie provviste di osteodermi capaci di sopportare l'impatto generato da un colpo, considerata la massa dell'animale. La principale delle funzioni era quindi quella stabilizzatrice, soprattutto per i dinosauri di maggiori dimensioni, e di supporto nella fase cursoria grazie al fondamentale muscolo caudofemorale.
Infine considerata l'affinità con gli uccelli, soprattutto per quanto riguarda i dinosauri teropodi maniraptoriani, la coda avrebbe potuto avere un utilizzo molto più "moderno" con funzioni di "timone" durante i salti sulle prede dagli alberi o fasi di volo planato, oltre alle funzioni di richiamo sessuale favorite dal piumaggio.
