حیوانات تا چه اندازه می توانند بزرگ شوند؟

یک نقاشی از آرژنتینوزوروس، احتمالا بزرگترین دایناسوری که تاکنون بر روی زمین زیسته است.

بزرگترین حیوانی که تاکنون بر روی زمین راه رفته است شاید آرژنتینوزوروس باشد، یک تیتانوسور غول آسای 70 تنی که حدود 90 میلیون سال پیش در طی آخرین سالهای دوران کرتاسه می زیسته است. برای مقایسه، سنگین ترین حیوان خشکی امروزین یعنی فیل آفریقایی تنها به حدود شش تن وزن می رسد.

اما آیا حیوانات می توانند از این مقادیر فراتر روند؟ آیا برای رشد حیوانات حدی وجود دارد؟

بزرگترین و سنگین ترین حیوانی که در کره زمین زیسته است والهای آبی هستند که به حدود 120 تن می رسند. حداقل از لحاظ نظری حد غیرقابل تخطی برای این مقدار وجود دارد که توسط قوانین فیزیک اعمال می شود. برای حیوانات روی خشکی این حد 109 تن است. بالاتر از این مقدار پاهای حیوان باید بیش از حد پهن باشد تا بتواند وزن بدنش را تحمل کند در غیر اینصورت حیوان نمی تواند به راحتی راه برود.

قانون مربع-مکعب یک اصل ریاضی است که ابتدا توسط گالیله به این صورت بیان شد: "نسبت بین دو حجم بزرگتر از نسبت میان دو سطح آنها است". به عبارت دیگر با افزایش اندازه یک حیوان، حجم آن سریعتر از مساحت سطح بدنش رشد می کند. بنابراین حیوانات بزرگتر نیاز به ماهیچه های بسیار بزرگتری برای نگهداشتن وزن خود دارند. اگر یک فیل با حفظ نسبت اندازه های بدنش بسیار بزرگتر شود، قانون مربع – مکعب چنین قضاوت خواهد کرد که این فیل زیر وزن خود از هم می پاشد. در حالی که وزن آن به توان 3 افزایش می یابد اندازه ماهیچه های آن تنها با توان 2 افزایش خواهند یافت.

تنها راهی که فیل می تواند بر این محدودیت غلبه کند داشتن پاهایی بطور نامتناسب بزرگ و کلفت است. اما در این حالت ماهیچه های آن بطور نامتناسبی حجیم خواهند شد طوری که توان حرکت دادن آنها را نخواهد داشت.

اما قوانین فیزیک و ریاضیات تنها مانع بزرگ شدن بیش از حد حیوانات نیستند. حیوانات بزرگ نیاز به غذای بیشتر دارند و تنها محیط هایی با مواد غذایی غنی می تواند چنین موجوداتی پرورش دهد.

نیازمندی های غذایی همچنین توضیحی بر این واقعیت هستند که چرا خزندگانی مانند تایتانوزوروس ها بسیار بزرگتر از پستانداران خشکی شدند، زیرا حیوانات خونگرم سوخت و ساز سریعتری دارند و برای نگهداری از یک اندازه بدن مشخص ده بار بیشتر از خزنده خونسرد هم اندازه خود نیاز به غذا دارند. خزندگان با سوخت و ساز آهسته تر و دمای بدن کمتر نیاز به غذای کمتر و کم کالری تری دارند.

واالهای آبی با وزن 120 تن استثنایی در این رابطه بشمار می روند. محیط زیست یگانه آنها که سرشار از مواد غذایی است و نیز نیروی شناوری آب که وزن بدن آنها را متعادل کرده و تنش اضافی بر ماهیچه ها و استخوانهای آنها وارد نمی سازد، امکان رشد آنها تا این مقادیر عظیم را فراهم ساخته است. والها می توانند چندین کیلومتر  برای یافتن غذا در آب سفر کنند.

اسکلت یک وال آبی در موزه تاریخ طبیعی

اما بزرگترین مانع در برابر ابقای جانداران عظیم الجثه، انسانها هستند. انسانها 90 درصد حیوانات بزرگ را با شکار از میان برده اند. فیل آفریقایی، کرگدن و انواع نهنگ ها توسط انسان تا لبه انقراض پیش برده شده اند. تنها در صورت انقراض انسان است که حیوانات عظیم در اثر پدیده تکامل دوباره بر عرصه جهان خاکی پای خواهند گذاشت.

منبع: Live Science

---

تدریس دروس ریاضیات دبیرستان و دانشگاه

توسط مدرس با تجربه با بیش از 25 سال سابقه موفق

09360771981

---

ترای سراتوپس، علفخوار ماقبل تاریخ با ظاهری هراس انگیز

با سه شاخ تیز و صفحه دندانه دار پشت سر، ترای سراتوپس هوریدوس (Triceratops horridus) با ظاهر مرعوب کننده خود سراسر آمریکای شمالی را در دوره کرتاسه، حدود 69 میلیون سال پیش در می نوردید. با وجود ظاهر خشن خود، این سراتوپسین (دایناسور شاخ دار) یک علف خوار بود.

ترای سراتوپس که عبارت لاتینی به معنای صورت سه شاخی است، در زمره دایناسورهای غیرپرنده ای بود که پیش از انقراض جمعی 66 میلیون سال پیش زندگی می کرد. یکی از فراوانترین دایناسورهایی است که سنگواره آن توسط دیرین شناسان یافت شده و در سراسر چینه بندی غنی از سنگواره هل کریک در مونتانای شمالی یافت می شود، یعنی جایی که آخرین هزاره قلمرو دایناسورها را در خود ثبت کرده است. حتی با وجود این فراوانی شواهد، دانشمندان هنوز چیزهای زیادی درباره ترای سراتوپس باید یاد گیرند.

کاملترین فسیل ترای سراتوپس

شواهدی مبنی بر نبردهای حماسی میان ترای سراتوپس و تیرانازوروس رکس وجود ندارد. ترای سراتوپس غول آسا با طول هشت متر و وزنی بین 6 تا 8 تن در چشم انداز ماقبل تاریخ یک موجود مهیب بود. پاهای ستبر کمک می کرد این چهارپا وزنش را هنگام گردش در بوته زارهای آمریکای شمالی تحمل کند.

سر عظیم ترای سراتوپس شاید کمک می کرد سایر دایناسورها از او هراس داشته باشند. برخی جمجمه های کشف شده حدود 3 متر طول داشته اند. تاج پشت سر او از استخوان و دادانه های کوچک ساخته شده بود. شاید این زواید برای جفت یابی بکار می رفته است اما دانشمندان بعید می دانند نقش دفاعی داشته است.

سنگواره های ترای سراتوپس اغلب بصورت منفرد یافت شده که حاک یاز زندگی انفرادی این موجودات است. دهان آنها شبیه منقار پرندگان بوده و دندانهایی بسیار پیچیده داشته اند که برای برش علف های متراکم و سخت مناسب بوده است.

شصت و شش میلیون سال پیش، یعنی حدود سه میلیون سال پس از نخستین باری که این دایناسور پدیدار شد، یک سیارک 12 کیلومتری در خلیج یوکاتان مکزیک به زمین برخورد کرد. فاجعه زیست محیطی متعاقب آن به نابوذی بیش از سه چهارم تمامی گونه های زنده انجامید که شامل ترای سراتوپس و تمامی دایناسورهای دیگر غیرپرنده می شد.

https://www.nationalgeographic.com/animals/facts/triceratops-horridus

دلایل انقراض دایناسورها

استخوانها، دندانها، ردپا و سایر شواهد فسیلی بی شمار بر این واقعیت دلالت دارند که سیاره زمین برای حداقل 230 میلیون سال قلمرو حکومت دایناسورها بوده است. اما حتی یک فسیل از دایناسورها در صخره هایی جوانتر از 66 میلیون سال یافت نشده است، به عبارتی از حدود 66 میلیون سال پیش، دیگر دایناسوری بر روی کره زمین زندگی نمی کرده است. در این نقطه از زمان دوران کرتاسه به اتمام رسیده و عصر پالئوژن آغاز گردیده است. بنظر می رسد تمامی دایناسورهای خشکی و دریا به ناگاه از میان رفته اند.

همراه با دایناسورهای خشکی، خزنده های ترسناک دریایی مانند موزازورها، اکتیوزورها و پله سیوزورها نیز نابود شدند. همچنین خزنده های پرنده از قبیل پتروزورها نیز از صفحه روزگار ناپدید شدند. با وجودی که برخی پستانداران، پرندگان، خزندگان کوچک، ماهی ها و دوزیستان به حیات خود ادامه دادند، تنوع گونه های زنده بطرز چشمگیری کاهش یافت. در کل این انقراض جمعی سه چهارم تمامی گونه های زنده بر روی کره زمین را نابود کرد.

 یکی از کاملترین فسیل های تی رکس یافت شده به سال 2010

کنار هم قرار دادن تمامی این واقعیات تلاش عظیمی از سوی دیرین شناسان را می طلبید و نظریات موجود درباره عامل نابودی دایناسورها و سایر ساکنین زمین در دوران کرتاسه بسیار گوناگون بوده است. اما هم اکنون دو ایده اصلی در جامعه علمی با هم در تقابل هستند: برخورد آسمانی یا دشمنان زمینی.

اولین دایناسور پردار شناخته شده، سینوزوروپتریکس پریما

پروتوسراتوپس خویشاوند نزدیک تری سراتوپس

بارش مرگ از آسمان

یکی از معروفترین نظریات در مورد نابودی دایناسورها، نظریه لوئیس و والتر آلوارز است. در 1980 این دو دانشمند چنین بیان داشتند که یک سیارک با اندازه یک کوه حدود 66 میلیون سال پیش به زمین برخورد کرده و اتمسفر را با گاز، غبار و خاک انباشته و موجب تغییرات اقلیمی بسیار شدیدی شده است.

شاهد اصلی آنها بر این نظریه مقادیر بالای فلز ایریدیوم در لایه های کرتاسه – پالئوژن است، یعنی لایه مرزی زمین شناختی که بالای تمامی لایه های حاوی فسیل دایناسور قرار دارد. ایریدیوم در پوسته زمین نسبتا کمیاب است اما در سیارک های سنگی به فراوانی وجود دارد. این واقعیت موجب شد آلوارزها نتیجه بگیرند که انقراض جمعی ناشی از برخورد یک شیء فرازمینی بوده است. وقتی دانشمندان توانستند رویداد انقراض جمعی را به گودال عظیم در طول ساحل شبه جزیره یوکاتان مکزیک مرتبط سازند، مقبولیت بسیاری پیدا کرد. گودال موسوم به چیکسولاب با پهنای تقریبی 150 کیلومتر با اندازه ای که می تواند ناشی از برخورد یک سیارک کوه پیکر باشد، تناسب دارد.

در سال 2016، دانشمندان یک هسته سنگی از بخش زیر آب چیکسولاب استخراج کردند. مطالعه این نمونه نشان داد که برخورد سیارک به قدری نیرومند بوده که مقادیر عظیمی صخره تبخیر شده و گاز به درون اتمسفر تزریق کرده بطوری که اثرات آن می توانسته تا سالها باقی بماند. در سال 2019 دیرین شناسان در داکوتای شمالی گنجینه فسیلی نزدیک به لایه مرزی کرتاسه – پالئوژن یافتند که بقایای یک زیست بوم که مدت کوتاهی پیش از برخورد بزرگ موجود بوده را در خود داشته است. لایه های دارای سنگواره محتوی گوی های شیشه ای کوچک به نام تکتیت بوده که از صخره های ذوب شده در اثر یک برخورد نیرومند نشات می گیرند. انرژی عظیم برخورد باعث ذوب سنگها، انجماد آنها در هوا و بارش مجدد بر سطح زمین شده است.

خشم آتشفشان

لیکن برخی دانشمندان شواهد موجود درباره برخورد سیارک با زمین را کافی نمی دانند و بر این باورند عامل نابودی انها را در خود سیاره زمین باید جست.

در پایان دوره کرتاسه فعالیت آتشفشانی بسیار شدید بود و هم اکنون لایه هایی از مواد آتشفشانی سخت شده به ضخامت 3000 متر موجود است. این فعالیت شدید می توانسته جو زمین را با ذرات معلق و گازهای گلخانه ای آکنده ساخته و با ایجاد یک زمستان طولانی گونه های زنده بزرگ را رو به انقراض ببرد.

اما دانشمندان پیشتاز دیرین شناسی ترکیبی از هر دو واقعه را مسئول انقراض جمعی یاد شده می دانند. شاید فعالیت های آتشفشانی کره زمین را برای زندگی گونه های بزرگ جانوری و گیاهی نامساعد ساخته و آنها را در برابر برخورد آسمانی که پی از آن روی داده آسیب پذیر ساخته است. مناقشه میان این دو نظریه ممکن است سالها به طول انجامد.

نظر شما چیست؟

برای تدوین این مقاله از منبع زیر استفاده زیادی شده است:

 https://www.nationalgeographic.com/science/article/dinosaur-extinction

تی رکس و خویشاوندان نزدیکش خونگرم بوده اند، مانند پرندگان امروزین

پرندگان با گرمای تولید شده توسط برخی نیرومندترین متابولیسم های موجود در این کره خاکی خود را گرم نگاه می دارند. در حالیکه مارمولک ها برای گرم نگاه داشتن خود به نور خورشید متکی هستند. هر دو این گروه ها با دایناسورها پیوند دارند و به این علت دیرین شناسان مدتها در این اندیشه بوده اند که دایناسورها مانند پسرعموهای مارمولکی خود خونسرد و یا مانند بستگاه پرنده خود خونگرم بوده اند. حالا دانشمندان به پاسخ این پرسش دست یافته اند: هر دو!

متابولیسم یک حیوان به معنای مدار انرژی مورد استفاده بدن او برای انجام وظایف عادی است. متابولیسم بالاتر که برای تثبیت خود نیاز به انرژی بیشتری دارد، به این معنا است که حیوان می تواند فعالتر باشد. اما حیوان مزبور برای حفظ موتور سوخت و سازی خود نیاز به خوردن غذای کافی و استنشاق اکسیژن کافی دارد. به عنوان یک مزیت اضافه، متابولیسم بیشتر تولید گرما کرده و حیوان را گرم نگاه می دارد. به چنین حیوانی خونگرم گفته می شود. حیوانات خونسرد نیاز به حفظ انرژی کمتری دارند. در نتبجه غذا و اکسیژن کمتری نسبت به حیوانات خونگرم نیاز دارند لیکن باید دمای بدن خود را با رفتارهای خاصی منظم سازند. بجای تولید گرمای مورد نیاز، آنها به حمام آفتاب گرفتن یا پنهان شدن در سایه دمای بدن خود را تنظیم می کنند.

در روز مرگ دایناسورها چه اتفاقی افتاد؟

66 میلیون سال پیش، در انتهای دوره مزوزوئیک خورشید مانند همیشه از شرق طلوع کرد. زبانه های تابش خورشید به باتلاق ها و جنگل های مخروطیان در طول ساحلی که اکنون به نام شبه جزیره یوکاتان مکزیک خوانده می شود، فروتابیدن گرفتند. دریاهای گرم و قرمز رنگ خلیج مکزیک دوباره پر از مظاهر زندگی شدند.

در دنیایی که در آن دایناسورها همه جا می غریدند و حشرات غول پیکر جولان می دادند، سیارکی به بزرگی یک کوه در حال فروآمدن بر زمین با سرعتی حدود 64000 کیلومتر بر ساعت بود.

برای چند لحظه کوتاه پیاپی، یک توپ آتشین که بسیار بزرگتر و درخشانتر از خورشید بنظر می رسید از آسمان بسرعت گذشت. لحظه ای بعد، برخورد سیارک با زمین انفجاری به قدرت بیش از 100 تریلیون تن تی ان تی ایجاد کرد.

این برخورد تا عمق چند ده کیلومتر در پوسته زمین نفوذ کرده و حفره ای به عرض بیش از 185 کیلومتر در آن ایجاد نمود. هزاران کیلومتر مربع صخره در دم تبخیر شدند. این رویداد زنجیره ای از بلایای جهانی ایجاد کرد که موجب نابودی 80 درصد از موجودات زنده بر روی زمین شدند که بیشتر آنها دایناسورها بودند.

از زمان طرح نظریه برخورد آسمانی در دهه 1980، این داستان آخرالزمانی در کتابها و نشریات متعددی بازتاب یافته است. شناسایی حفره عطیم چیکسولاب (Chicxulub Crater) در مکزیک در طی دهه 1990 به دانشمندان ایده درستی در مورد زمان و نحوه رخداد این واقعه ارائه کرد. بعدها شبیه سازی های کامپیوتری به دانشمندان این امکان را داد تصویر دقیقتری از روی فاجعه ترسیم کنند.

تکه ای از سیارک برخورد کرده به زمین که از حفره چیکسولاب استخراج شده است.

اکنون می دانیم هر موجودی که در فاصله 1000 کیلومتری محل برخورد بوده در دم کشته شده است. 9 ثانیه پس از برخورد هر مشاهده گری که در آن فاصله قرار داشته توسط تشعشعات گرمایشی سرخ شده است. درختان، علفها و بوته ها در دم به آتش کشیده شده اند. پس از آتش نوبت به سیل رسیده است. این برخورد یک سونامی امواج به ارتفاع 300 متر ایجاد کرده و بدنبال آن زلزله ای به قدرت 10.1 ریشتر پوسته زمین را تکان داده، زمین لرزه ای که از هر واقعه تجربه شده توسط انسانها قدرتمندتر بوده است. این قدرت معادل حاصل جمع تمام زمین لرزه هایی است که در طی 160 سال پیش در زمین رخ داده اگر همگی آنها همزمان روی دهند .

تنها هشت دقیقه پس از برخورد، مواد مذاب شروع به بیرون ریختن از حفره محل تصادم نمود و همه چیز را زیر لایه ای از مواد مذاب و خاکستر پوشاند. حدود 45 دقیقه بعد، طوفانی از باد با سرعت 965 کیلومتر بر ساعت آن منطقه را در نوردید و هر چه را هنوز بر سرپای ایستاده بود با خاک یکسان کرد. صدای انفجار یک غرش 105 دسی بلی بود که به کر کنندگی یک هواپیمای جت که از نزدیکی زمین بگدرد می نمود.

هزاران کیلومتر دورتر، ناظر انفجار حالا شاهد تیره شدن آسمان و بارانی از گردوخاک نای از انفجار بود که لاینقطع بر زمین می ریخت. شاید سالها بطول انجامید تا آسمان دوباره روشنایی خود را بازیابد.

با وجود کشتار عظیم ناشی از برخورد، این تغییرات زیست محیطی درازمدت پس از واقعه بود که به نابودی بیشتر حیات بر روی زمین از جمله دایناسورها انجامید. تاریک شدن هوا به معنای کاهش قابل ملاحظه فتوسنتز گیاهان بود. ماهها بطول انجامید تا ذرات غبار  خاکستر از های اتمسفر زدوده شوند و تازه پس از آن بارانهای اسیدی باریدن گرفت. آتش سوزی های عظیم پی از واقعه مواد سمی ایجاد کردند که بخش قابل ملاحظه ای از لایه محافظ ازن را نابود ساختند.

سپس ردپای کربنی خود برخورد را باید در نظر گرفت. حدود 10 هزار میلیارد تن دی اکسید کربن، 100 میلیارد تن منواکسید کربن و 100 میلیارد تن دیگر گاز متان در اتمسفر آزاد شد و به دنبال آن یک زمستان اتمی و گرمایش جهانی بزرگ مقیاسی پدید آمد که انقراض نهایی دایناسورها را بدنبال داشت.

کاملترین فسیل یک تی رکس که تاکنون کشف شده است

منبع:

https://www.nationalgeographic.com/animals/article/what-happened-day-dinosaurs-died-chicxulub-drilling-asteroid-science