Quali dinosauri avevano le piume?

Contrariamente all’opinione comune, i paleontologi ci confermano che molti dinosauri come Velociraptor e Archaeopteryx avevano le piume, ma la storia della loro evoluzione nasconde ancora alcuni misteri: le piume degli uccelli moderni non sono un recente adattamento al volo, anzi, al contrario, sono state ereditate dai dinosauri e avevano originariamente una funzione completamente diversa. Prima di capire, però, quali dinosauri avessero le piume è necessario un po’ di contesto: i dinosauri fanno parte del gruppo degli arcosauri insieme ai moderni coccodrilli e ai più strettamente imparentati pterosauri, i rettili volanti; esistono poi diversi sottogruppi all’interno dei dinosauri e il ramo dei teropodi, ovvero i dinosauri bipedi e ancestralmente carnivori, è quello a cui appartengono anche i moderni uccelli, che derivano proprio da antenati del giurassico.

Come abbiamo già spiegato su Kodami, infatti, i fossili dei primi uccelli veri e propri risalgono a circa 100 milioni di anni fa, cioè al periodo Cretaceo, ben prima della comparsa del celebre Tyrannosaurus, e i primi fossili di uccelli in senso più largo sono ancora antecedenti, datati circa 150 milioni di anni, come l’Archaeopteryx del periodo Giurassico. Invece, molti tratti che consideriamo propri degli uccelli moderni, come le piume o le ossa cave, erano già presenti nell’intero ramo di dinosauri teropodi, e sono poi state semplicemente ereditate dai sopravvissuti all’estinzione.

I primi dinosauri teropodi, comparsi circa 230 milioni di anni fa, verosimilmente presentavano già delle protopiume filamentose molto semplici. Queste sono nate come modificazioni delle squame, utili per la regolazione termica e usate solo successivamente per la comunicazione. Alcuni dinosauri, tra cui proprio i teropodi, presentavano già una struttura scheletrica leggera, formata da ossa cave irrorate da tessuto respiratorio (le stesse degli uccelli) e grazie a questa caratteristica alcune forme hanno sviluppato la capacità di librarsi in aria, prima con volo planato e successivamente con volo battuto. Ed è così che le piume hanno acquisito anche questa nuova funzione, che noi oggi diamo per scontata.

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Ad oggi però non sappiamo ancora con certezza se tutti i gruppi di dinosauri avessero delle piume, se queste fossero state perse in alcuni rami o se si siano sviluppate indipendentemente più volte. Alcuni studi, però, indicano che queste siano non solo un tratto comune a tutti i dinosauri, ma anche agli pterosauri, i quali presentavano dei filamenti simili per origine e struttura.

Come erano fatti davvero i dinosauri

Nonostante la comunità scientifica lo abbia confermato da tempo, per molti è ancora una sorpresa leggere che gli uccelli siano dinosauri a tutti gli effetti, probabilmente per l’immagine “mostruosa” radicata nella nostra cultura che i film su questi rettili del passato continuano a proporre. Ma in realtà non è la prima volta che i dinosauri “cambiano faccia” per il grande pubblico: le prime ricostruzioni del 1800 immaginavano questi animali antichi come versioni giganti e stupide di lucertole e coccodrilli, basti pensare al celebre Iguanodon, il primo dinosauro erbivoro scoperto, che deve il suo nome proprio ad una ricostruzione errata che lo vedeva simile ad una grossa iguana.

I dinosauri sono stati considerati grossi e stupidi fino al termine degli anni sessanta del secolo scorso, quando è iniziata la cosiddetta “Dinosaur renaissance” (rinascimento dei dinosauri), una rivoluzione scientifica che ha modificato in maniera radicale il modo di concepire i dinosauri, portando a un rinnovato interesse per questi animali sia da parte del mondo accademico che del pubblico. È proprio su questo filone che nascono capolavori della cultura pop come Jurassic Park, dove i dinosauri sono rappresentati agili, snelli, intelligenti e spietati, secondo la nuova visione scientifica.

In realtà il cinema, come spesso accade anche per squali, tigri e altri predatori, ha calcato la mano sull’aspetto aggressivo di questi animali, rendendoli più simili a mostri sanguinari che alla realtà, chiaramente per motivi di spettacolarizzazione. Questo ha, però, innestato in noi l’idea di un mondo antico e inospitale più simile ad un romanzo fantasy, dove bestie spaventose lottavano all’ultimo sangue costantemente e il pericolo era sempre dietro l’angolo. Oggi, fortunatamente, le moderne rappresentazioni dei paleoartisti sono più vicine alla realtà e dipingono questi maestosi animali in scene comuni di tutti i giorni. Sia chiaro, non è che passeggiare tra i felceti del Mesozoico non fosse pericoloso, ma, esattamente come accade oggi nelle giungle e nelle savane attuali, anche gli animali preistorici oltre a cacciare dormivano, giocavano, eseguivano rituali per accoppiarsi, legavano con i propri cuccioli e svolgevano tutta una serie di attività da “animali normali”.

L’idea dei dinosauri come macchine da guerra è quindi stata abbondantemente superata dalla scienza. Da un punto di vista morfologico, invece, oggi si tiene maggiormente conto dei volumi muscolari e del piumaggio nelle ricostruzioni e i dinosauri sono quindi immaginati in versioni meno scheletriche o simili a lucertole. Anche i denti dei grandi carnivori sono adesso ricoperti – almeno parzialmente – da labbra, come in molti rettili attuali, e molti dinosauri sono rappresentati con un piumaggio più o meno folto. In rarissimi casi i pigmenti presenti nelle piume fossili ci consentono anche di determinare il colore di alcuni di questi animali, come nel caso di Sinosauropteryx e Archaeopteryx, o addirittura grazie a dei reperti conservati in ambra, come il frammento di una coda di un piccolo Maniraptora trovato nel 2016.

Essendo gli uccelli moderni a tutti gli effetti dei dinosauri, infine, i comportamenti dei loro antichi parenti estinti sono ritenuti essere simili: vediamo quindi cure parentali, dinosauri che covano sui nidi, branchi muoversi all’unisono, piume usate come display per la comunicazione, sia per sembrare più minacciosi che per attrarre un partner. I dinosauri oggi sono quindi rappresentati con livree complesse e spesso colorate o mimetiche, proprio come la maggior parte degli uccelli ancora esistenti.

I dinosauri piumati più famosi

Per quanto non si abbia ancora la certezza assoluta che tutti i rami di dinosauri avessero sviluppato una sorta di piumaggio, si ipotizza, come abbiamo detto, che questo fosse un carattere ancestrale, addirittura comune anche agli pterosauri. In più tracce di piume o protopiume sono state trovate in quasi tutti i gruppi principali di questi antichi animali.

Velociraptor

Il Velociraptor è probabilmente, subito dopo Tyrannosaurus, il genere di dinosauro più famoso al grande pubblico. Si tratta di un piccolo carnivoro piumato che abitava la Mongolia circa 75-71 milioni di anni fa e fa parte della famiglia Dromaeosauridae, con cui condivide tratti come il piumaggio, la struttura leggera che gli conferiva agilità e un grande artiglio a falce per zampa posteriore, usato nella caccia. La sua rappresentazione in Jurassic Park, che lo ha reso così noto, è però decisamente lontana dalla realtà: a parte la chiara mancanza di piume, sono diverse anche le dimensioni, che non superavano i 70 cm di altezza per 200 di lunghezza, la forma del muso, molto più sottile e allungata, le zampe anteriori, che non potevano piegarsi all'altezza del polso, e la coda, rigida e ossificata.

Gli animali più simili come dimensioni alla rappresentazione del film sembrano essere Deinonychus o Utahraptor. Tra gli altri dromeosauridi famosi c’è invece il Microraptor, noto per avere 4 ali (lunghe piume sia sugli arti anteriori che quelli posteriori), con cui planava da un ramo all'altro nella Cina preistorica.

Archaeopteryx

Il celebre Archaeopteryx era un dinosauro del gruppo più affine agli uccelli moderni e planava tra gli alberi del Giurassico oltre i 150 milioni di anni fa. I suoi reperti, rinvenuti per la prima volta in Germania nel 1861, non lasciavano dubbi sull’origine degli uccelli, in quanto presentavano tracce inconfondibili di piume fossili. Tuttavia, essendo Archaeopteryx provvisto di una lunga coda ossea, artigli sulle ali e privo di becco, veniva considerato una forma intermedia tra rettili e uccelli, seguendo i vecchi concetti dell’anello mancante, ormai superati dalla biologia moderna. Grazie a delle tracce di pigmenti trovati nei fossili delle sue piume, sappiamo che era prevalentemente di colore scuro, probabilmente nero. La sua scoperta è stata il primo passo verso la teoria dell’origine degli uccelli moderni dai dinosauri.

Sinosauropteyx e altri teropodi

Anche il piccolo Sinosauropteryx, come Velociraptor e Archaeopteryx, fa parte del ramo dei teropodi, ovvero i dinosauri bipedi e carnivori che sicuramente avevano evoluto le piume, e i suoi fossili ne sono una prova. È famoso un suo straordinario fossile in cui è possibile distinguere bene il piumaggio perfettamente conservato su tutto il corpo, di un colore rosso-bruno, e in particolare sulla coda si nota una sequenza di bande alternate con un colore più chiaro, tendente al bianco. Si tratta di uno dei pochi dinosauri di cui conosciamo il colore della livrea e anche uno dei più piccoli mai scoperti: le sue dimensioni si aggirano, infatti, intorno al metro di lunghezza (coda compresa), per appena 30 cm di altezza e un peso stimato di circa mezzo kg.

Ma non erano solo i dinosauri più piccoli ad essere ricoperti di piume e sono ben note diverse specie più grandi come Caudipteryx, alto più di mezzo metro e simile ad un uccello galliforme con un ventaglio di piume sulla coda, Oviraptor, leggermente più grande, un tempo noto come “ladro di uova”, si è scoperto che invece covava il suo nido come gli uccelli moderni, e ancora Gallimimus, apparso sempre in Jurassic Park senza piumaggio, alto due metri e lungo sei, simile ad un grosso struzzo, o Therizinosaurus, un teropode erbivoro alto 5 metri, un tempo creduto un feroce predatore per via dei suoi artigli lunghi 70 cm. Probabilmente anche i giganteschi tirannosauri erano ricoperti di piume.

Psittacosaurus e altri Marginocephalia

Per quanto riguarda gli altri gruppi oltre ai teropodi, sono state trovate delle piume simili ad aculei in diversi generi: Psittacosaurus era un piccolo dinosauro appartenente ai Marginocephalia, lo stesso del ben più noto Triceratops, lungo circa un metro e mezzo, bipede e con delle piume filiformi e allungate sul dorso e sulla coda. Essendo un genere di origine piuttosto primitiva nel suo gruppo, la scoperta delle sue piume ha fatto sì che molti altri Marginocephalia vengano rappresentati con delle strutture simili sulla coda. Anche i più largamente imparentati pachicefalosauri sono talvolta immaginati con queste piume filiformi.

Heterodontosaurus e altri piccoli erbivori

Anche altri dinosauri erbivori di piccola taglia presentano strutture simili a Psittacosaurus. Un esempio è Heterodontosaurus, appartenente ad un gruppo primitivo di Ornitischi, che viveva in Africa circa 190 milioni di anni fa. Era lungo poco più di un metro ed era completamente ricoperto da lunghi filamenti simili a setole. Al momento i paleontologi ritengono plausibile la presenza di piume in altri piccoli dinosauri affini come Dryosaurus, vissuto nel Giurassico in Nord America circa 150 milioni di anni fa, e Leaellynasaura, che abitava l’Australia del Cretaceo circa 115 milioni di anni fa. Al momento la presenza di piume in forme di Ornithischi più grandi come Iguanodon o Parasaurolophus non ha prove concrete a sostegno. Anche nei grandi sauropodi dal collo lungo al momento non sono mai state trovate tracce di piume.

Le controversie sulle piume nei dinosauri

Il fatto che in alcuni gruppi di dinosauri non siano state ancora trovate tracce di piume ci rende impossibile affermare con certezza che tutti questi animali ne fossero provvisti: in alcuni rami evolutivi, come nei giganteschi sauropodi, potrebbero essere state perse perché non più utili nella regolazione termica di animali di dimensioni così imponenti, in altri, come anchilosauri e stegosauri, potrebbero essere state sostituite da armature ossee, oppure ancora le piume potrebbero essersi evolute indipendentemente più volte nei dinosauri. Tuttavia, la maggior parte dei paleontologi oggi ritiene che queste siano un carattere ancestrale comune anche agli pterosauri, i rettili volanti che insieme ai dinosauri veri e propri formano il clade degli Ornithodira, e che potrebbero essere state perse in alcuni dinosauri di grandi dimensioni.

Il caso più controverso sulla presenza o assenza delle piume è certamente quello del celeberrimo Tyrannosaurus rex: nonostante, infatti, questo sia il dinosauro più famoso di tutti, presenti numerosi fossili e sia oggetto di innumerevoli studi, ad oggi non è ancora chiaro se presentasse un piumaggio come molti altri teropodi. Tra gli indizi che fanno propendere verso una ricostruzione di questo predatore con le piume abbiamo certamente la presenza di queste strutture non solo in generale nell’intero gruppo dei teropodi ma anche in specie più strettamente imparentate con il T. rex come Guanlong e Yutyrannus. Al contrario, i reperti di pelle di Tyrannosaurus trovati finora non presentano tracce di piume, ma questo non esclude che possano non essere conservate o che potessero trovarsi in altre zone del corpo.

Anche negli uccelli moderni, infatti, sono presenti sia squame, sulle zampe, che piume, sul resto del corpo, e non sono dunque da considerarsi strutture che si escludono l’una con l’altra. Al momento l’ipotesi più accreditata è che i giovani tirannosauri nascessero ricoperti da un piumino che ne aiutava la termoregolazione, che sarebbe poi andato parzialmente perso con la maturità, quando le imponenti dimensioni sarebbero state sufficienti a mantenere una temperatura corporea stabile senza l’ausilio delle piume, grazie al fenomeno della gigantotermia. Quando un animale supera, infatti, una certa taglia disperde dalla superficie corporea una quantità di calore molto bassa rispetto all’intero volume, ottenendo i benefici della regolazione degli animali omeotermi o “a sangue caldo” anche senza avere questo tipo di termoregolazione.

Come in moltissimi casi in paleontologia tutte queste teorie restano speculative, almeno fino a quando nuovi fossili e studi non ne confermeranno o smentiranno la veridicità. Al momento, però, sappiamo con certezza che molti dinosauri avevano le piume, in particolare i teropodi, e che da un piccolo ramo di questi discendono tutte le oltre 10.000 specie di uccelli moderni ancora esistenti.