A Three-Dimensional Analysis of Morphological Evolution and Locomotor Performance of the Carnivoran Forelimb

Abstract

In this study, three-dimensional landmark-based methods of geometric morphometrics are used for estimating the influence of phylogeny, allometry and locomotor performance on forelimb shape in living and extinct carnivorans (Mammalia, Carnivora). The main objective is to investigate morphological convergences towards similar locomotor strategies in the shape of the major forelimb bones. Results indicate that both size and phylogeny have strong effects on the anatomy of all forelimb bones. In contrast, bone shape does not correlate in the living taxa with maximum running speed or daily movement distance, two proxies closely related to locomotor performance. A phylomorphospace approach showed that shape variation in forelimb bones mainly relates to changes in bone robustness. This indicates the presence of biomechanical constraints resulting from opposite demands for energetic efficiency in locomotion –which would require a slender forelimb– and resistance to stress –which would be satisfied by a robust forelimb–. Thus, we interpret that the need of maintaining a trade-off between both functional demands would limit shape variability in forelimb bones. Given that different situations can lead to one or another morphological solution, depending on the specific ecology of taxa, the evolution of forelimb morphology represents a remarkable “one-to-many mapping” case between anatomy and ecology.

Osteologia do membro torácico de Lycalopex gymnocercus Fischer, 1814 (Carnivora, Mammalia): abordagens comparada, radiográfica e osteométrica

“…Estes não são movimentos frequentes em L. gymnocercus que tem o esqueleto apendicular mais delgado, inclusive, que outros canídeos (Hildebrand 1954). 6 De fato, a escápula é o osso do membro torácico que menos varia entre espécies de uma mesma família de carnívo-ros (Martín-Serra et al 2014). Isto explica-se por se tratar de um osso do cinturão peitoral e que tem uma origem e história evolutiva diferente dos ossos longos do mem- da região escapular e coluna vertebral torácica de espécime macho de Lycalopex gymnocercus em projeção lateral revelando o processo espinhoso da primeira vértebra torácica (1), décima segunda vértebra torácica (1a), forame intervertebral (2), processo articular caudal da sétima vértebra torácica (3), processo articular cranial da oitava vértebra torácica (4), processo mamilar (5), processo acessório (6), cavidade glenoide (7), sétima vértebra cervical a primeira vértebra lombar (A a O), espinha da escápula (P), acrômio (Q) e os pares de costelas (1C a 13C).…”

“…bro, os quais estão mais expostos a variação de robustez (Martín-Serra et al 2014). A face lateral (facies lateralis) foi dividida em duas fossas (supraspinata e infraspinata) pela espinha da escápu-la (spina scapulae) (Fig.10).…”

“…Martín-Serra et al (2014) afirmaram esta ser uma característica mais proeminente nos felídeos e que poderia estar associada a uma parte acromial do m. deltoide mais desenvolvida e necessária para contrapor as forças de reação do solo durante a locomoção. Entre carní-voros, o processo supra-hamato não é reconhecido em C. l. familiaris (ICVGAN 2012), no gênero Speothos (Hildebrand 1954), considerado pouco desenvolvido em V. vulpes, C. latrans (Feeney 1999), Chrysocyon brachyurus e Lycaon pictus (Hildebrand 1954) e considerado como bem desenvolvido nos felinos (ICVGAN 2012, Martín-Serra et al 2014, em U. cinereoargenteus (Hildebrand 1954, Feeney 1999, M. pennanti, P. lotor (Feeney 1999) …”

“…Isto explica-se pois suportam a maior parte da massa corporal do animal, além de serem melhores indicadores da ecologia da locomoção e de outros comportamentos como forrageamento, acasalamento e captura da presa (Ewer 1973, Fabre et al 2014, Martín-Serra et al 2014, Fabre et al 2015. Por exemplo, membros torácicos alongados, com metacarpianos compridos, côndilos umerais reduzidos, úmero alongado e ossatura leve são características expressas em carní-voros cursoriais especializados (Samuels et al 2013).…”

“…Os métodos utilizados para detalhar características morfofuncionais dos ossos de carnívoros incluem desde a descrição macroscópica comum (Evans & DeDeLahunta 2013) e comparativa (Hildebrand 1954, Feeney 1999, exploração de anatomia radiográfica (Schebitz & Wilkens 1987, Meachen-Samuels 2010, Van Staden 2014, medidas lineares de distâncias entre pontos de referências (Vonden-Driesch 1976) acrescidas de índices comparativos (Samuels et al 2013, Janis & Figueirido 2014 até modelos de morfometria geométrica bi ou tridimensional (Andersson 2004, Meloro et al 2013, Martín-Serra et al 2014.…”