Estimando Propriedades de Massa de Dinossauros Usando Imagem a Laser e Modelagem Computacional 3D

Reconstruções de massa corporal de vertebrados extintos são mais robustas quando esqueletos completos a quase completos permitem a reconstrução de modelos físicos ou digitais. Modelos digitais são os mais eficientes em termos de tempo e custo, e oferecem a capacidade de modificar infinitamente as propriedades do modelo de forma não destrutiva, de modo que análises de sensibilidade podem ser realizadas para quantificar o efeito dos muitos parâmetros desconhecidos envolvidos nas reconstruções de animais extintos. Neste estudo, utilizamos métodos de digitalização a laser (LiDAR) e modelagem computacional para criar uma variedade de modelos de massa 3D de cinco espécimes de dinossauros não-avianos; dois espécimes quase completos de Tyrannosaurus rex, os espécimes mais completos de Acrocanthosaurus atokensis e Strutiomimum sedens, e um esqueleto quase completo de um Edmontosaurus annectens sub-adulto. A digitalização LiDAR permite que um esqueleto montado completo seja registrado, resultando em um modelo 3D detalhado no qual cada osso mantém sua posição espacial e articulação. Isso fornece uma estrutura esquelética de alta resolução ao redor da qual a cavidade corporal e órgãos internos como pulmões e sacos aéreos podem ser reconstruídos. Isso permitiu o cálculo das massas dos segmentos corporais, centros de massa e momentos de inércia para cada animal. No entanto, qualquer reconstrução de tecido mole de um táxon extinto inevitavelmente representa um modelo de melhor estimativa com um nível de precisão desconhecido. Portanto, realizamos uma extensa análise de sensibilidade na qual os volumes dos segmentos corporais e órgãos respiratórios foram variados na tentativa de restringir o provável intervalo máximo plausível de parâmetros de massa para cada animal. Nossos resultados fornecem amplas faixas em valores de massa e inércia reais, enfatizando o alto nível de incerteza inevitável em tais reconstruções. No entanto, nossa análise de sensibilidade consistentemente coloca o centro de massa bem abaixo e à frente da articulação do quadril em cada animal, independentemente da combinação escolhida de volumes de estruturas corporais e respiratórias. Esses resultados enfatizam que futuras avaliações biomecânicas de táxons extintos devem ser precedidas por uma investigação detalhada do intervalo plausível de propriedades de massa, na qual análises de sensibilidade são usadas para identificar um conjunto de valores possíveis a serem testados como entradas em modelos analíticos.