Yaklaşık 210 milyon yıl önce yaşamış plesiozorlar, su altındaki yaşama benzersiz bir şekilde uyum sağlamıştı: Ön ve arka ayakları, evrim sürecinde kanat benzeri dört tek tip yüzgece dönüşmüştü. Ruhr – Bochum Üniversitesi ve Bonn Üniversitesinden danışmanlık alan Dr. Anna Krahl, yeni tezinde bu canlıların suda nasıl hareket ettiğini araştırıyor. Mühendislikte yaygın şekilde kullanılan sonlu eleman metodundan faydalanan Krahl, ileri doğru hareket etmek için yüzgeçlerin döndürülmesi gerektiğini göstermiş. Bilim insanı bu hareket dizisini; kemikleri, modelleri ve kasların yeniden oluşturulan halini kullanarak yeniden inşa etmiş.
Plesiozorlar, Sauropterygia veya yüzgeçli kertenkeleler adı verilen ve okyanuslarda yaşamaya tekrar uyum sağlayan bir grupta yer alıyor. 210 milyon yıl önce geç Triyasik dönemde evrimleşmiş, dinozorlar ile aynı zamanda yaşamış ve Kretase döneminin sonunda yok olmuşlar. Plesiozorlar sık sık son derece uzun boyunları ve ufak kafalarıyla belli oluyor. Hatta plesiozor grubunda yer alan elasmozor, bütün omurgalılar arasında en uzun boyna sahip. Fakat oldukça kısa boyunları ve dev kafatasları bulunan büyük yırtıcı formlar da var. Tüm plesiozorlarda boyun, damla şeklinde ve hidrodinamik açıdan iyi uyum sağlamış bir gövdeye bağlı. Kuyruk ise önemle derecede kısa.
Araştırmacılar, plesiozorların nasıl yüzdüğünü 120 yıldır merak ediyor
Plesiozorları böylesine olağan dışı yapan ikinci özellikleri ise kanat benzeri dört adet tek tip yüzgeç. “Ön ayakların kanat benzeri yüzgeçlere dönüşmesi, evrimde görece yaygın bir durum. Örneğin deniz kaplumbağalarında da böyle bir şey var. Fakat arka ayaklar, neredeyse tıpa tıp aynı görünen ayrofil benzeri bir kanada hiç evrimleşmemiş” diye açıklıyor Krahl. Örneğin deniz kaplumbağaları ve penguenlerde ağlı ayaklar bulunuyor. Omurgalı taşılbilimi alanında çalışan araştırmacılar, plesiozorların bu dört yüzgeçle nasıl yüzmüş olabileceğini 120 yıldan uzan süredir merak etmiş. Tatlı su kaplumbağaları veya ördekler gibi kürek mi çekmişlerdi? Deniz kaplumbağaları veya penguenler gibi su altında uçmuşlar mıydı? Yoksa günümüzdeki deniz aslanları veya domuz burunlu kaplumbağalar gibi su altında uçmakla kürek çekmeyi birleştirmişler miydi? Ön ve arka yüzgeçlerin uyumlu şekilde mi, birbirine zıt mı yoksa eşgüdümsüz şekilde mi hareket ettiği de belli değil.
Anna Krahl, birkaç yıldır plesiozorların vücut yapısı üzerinde çalışıyor. Cryptoclidus eurymerus plesiozoruna ait omuz ve pelvis kemeri kemiklerini, ön ve arka yüzgeçleri ve omuz eklemi yüzeylerini incelemiş. Kemikler, Bonn Üniversitesinin Goldfuß Müzesinde sergilenen ve Orta Jura döneminden (yaklaşık 160 milyon yıl önce) kalan eksiksiz bir iskelette yer alıyor. Plesiozorların sertleşmiş dirsekleri, dizleri, elleri ve ayak bileği eklemleri olsa da, işlev gösteren omuz, kalça ve parmak eklemleri bulunuyor. Ön tezlerinden birini özetleyen Krahl, “Plesiozorların günümüzdeki deniz kaplumbağalarıyla karşılaştırıldığı analizlere ve yüzme işlemleri hakkında bilinenlere göre bu canlılar, muhtemelen yüzgeçlerini kürek çekecek kadar fazla döndüremiyordu” diyor. Kürek hareketinde, temel olarak ileri ve geri manevrayla su direncinden faydalanılarak ileri doğru gidiliyor. Diğer taraftan plesiozorlarda tercih edilen yüzgeç hareketinin yönü yukarı ve aşağı şeklindeymiş. Su altında uçan canlılar, bu sayede itiş gücü oluşturuyor.
Fakat plesiozorların nihayetinde yüzgeçlerini hidrodinamik olarak uygun bir konuma yerleştirmek üzere nasıl döndürdükleri ve boylamasına eksen civarında üst kolları ile kalçalarını döndürmeden nasıl kaldırma kuvveti oluşturdukları gizemini koruyor. “Bunu yüzgeçlerini uzunlamasına eksen civarında bükerek yapmış olabilirler” diyor Krahl. “Deri sırtlı deniz kaplumbağası gibi diğer omurgalıların, bu hareket yardımıyla kaldırma kuvveti üzerinden itiş sağladığı gösterilmiş.” Bükme hareketi, birinci parmağın en aşağı ve son parmağın en yukarı eğdirilmesini kapsıyor. Geri kalan parmaklar, bu uç noktadaki konumlar arasında köprü oluşturuyor ve bu sayede yüzgecin ucu, omuz veya bilekte gerçek bir dönüş hareketi gerekmeden neredeyse dikey kalıyor.
Günümüzdeki sürüngenler kullanılarak Cryptoclidus için yeniden oluşturulan ön ve arka yüzgeç kasları, plesiozorların yüzgeçlerini aktif şekilde bükebileceğini göstermiş. Araştırmacılar klasik modellere ek olarak, Cryptoclidus‘un kol ve kalça kemiğine ait bilgisayar tomografileri de oluşturup bunlar yardımıyla 3B sanal modeller meydana getirmiş. “Bu dijital modeller, kuvvetlerin mühendislikten aldığımız bir sınırlı element yöntemi (FE) yardımıyla hesaplanmasının temelini oluşturuyordu” diyor Krahl. Tüm bu kaslar ve bunların kol ve kalça kemiklerine bağlanma açıları, fizyolojik işlevsel yükleri canlandırabilen bir FE bilgisayar programında sanal olarak yeniden oluşturulmuş. Deniz kaplumbağaları üzerinde yürütülen benzer bir çalışmadaki kas gücü varsayımlarına göre araştırmacılar, her bir kemikteki yükü hesaplayıp görselleştirmeyi başarmış.
Yüzgeçlerin bükülmesi dolaylı şekilde kanıtlanabiliyor
Uzuv kemikleri, bir hareket döngüsü sırasında sıkışma, gerilme, bükülme ve burulmayla yükleniyor. “FE analizleri, yüzgeçlerdeki kol ve kalça kemiğinin işlevsel yönden çoğunlukla sıkışmayla yüklendiğini ve çok daha düşük bir dereceye kadar da çekme gerilimiyle yüklendiğini gösterdi” diye açıklıyor Krahl. “Bu durum, plesiozor kemiklerinin mümkün olduğunca az maddeyle oluştuğu anlamına geliyor.” Bu doğal durum ise sadece, kasların yüzgeçleri bükmesi ve kemik etrafına sarılan kasların dahil edilmesi durumunda sürdürülebiliyor. “Bu yüzden plesiozorların verimli şekilde yüzmek için yüzgeçlerini büktüklerini dolaylı yoldan kanıtlayabiliyoruz” diye özetliyor Krahl.
Bulgular beş gün önce PeerJ bülteninde sunuldu.
Yazar: Meike Drießen/Ruhr – Bochum Üniversitesi. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
