Testar a aplicação da morfometria multivariada para quantificar e classificar a variabilidade morfológica em dentes de dinossáurios saurópodes

Abstract

O registo fóssil de dentes de dinossáurios é abundante, existindo numerosas ocorrências de forma isolada. Alguns autores têm aplicado metodologias de estatística multivariada em dentes de dinossáurios terópodes. Este estudo pretende quantificar, caracterizar e classificar a variabilidade morfológica em dentes de dinossáurios saurópodes através da estatística multivariada, usando a análise de componentes principais (PCA), análise de funções discriminantes (DFA) e análise de clusters, de forma a testar a utilidade destas metodologias para identificar dentes isolados de saurópodes.Os saurópodes constituem um dos grupos de dinossáurios com maior sucesso evolutivo, dominando as faunas de vertebrados do Mesozoico e alcançando uma distribuição geográfica ampla. Eram animais herbívoros e a sua morfologia dentária foi uma característica chave na sua evolução, distinguindo-se no registo fóssil quatro tipos morfológicos principais de dentes: em forma de colher, espátula, cone a cinzel comprimido e lápis. Neste estudo, construiu-se uma base de dados através da bibliografia existente e do registo fotográfico de vários exemplares depositados em museus, com medição indireta de treze variáveis morfométricas.Este trabalho pretende averiguar a utilidade da estatística multivariada para caracterizar os morfo-espaços das morfologias de dentes de saurópodes e identificar as variáveis que melhor descrevem a variabilidade existente; testar a aplicação da estatística multivariada para classificar dentes em forma de colher, de espátula, e de cone a cinzel comprimido; e analisar a potencial influência do desgaste dos dentes nas análise de funções discriminantes (DFA) e na análise de componentes principais (PCA).Os PCAs permitiram identificar algumas variáveis que afetam de forma mais significativa a variabilidade morfológica existente: (i) longitude apicobasal do ápice (LABA); (ii) longitude total da margem distal do ápice (LD); e (iii) longitude total da margem mesial do ápice (LM). Os DFAs permitiram distinguir os diferentes morfo-espaços dos principais grupos analisados (Camarasauridae, Turiasauria, Mamenchisauridae, Somphospondyli e Brachiosauridae). A nível genérico e/ou específico, os morfo-espaços tendem a sobrepor-se e as percentagens de espécimes identificados corretamente diminuem. Não existem diferenças significativas entre os morfo-espaços das distintas espécies de Camarasaurus e os diferentes géneros de Turiasauria. A análise de clusters permitiu agrupar os exemplares de acordo com as suas semelhanças, sendo evidente, por um lado, a agrupação entre dentes espatulados com baixos valores de SI (e.g. Camarasaurus) e os dentes em forma de coração (e.g. Turiasauria) e, por outro, entre os dentes em forma de cone a cinzel comprimido (e.g. Brachiosauridae) e os dentes espatulados com valores de SI moderados (e.g. Mamenchisauridae). Estas análises permitiram diferenciar de forma clara as morfologias de dentes em forma de colher, espátula e cone a cinzel comprimido e caracterizar os seus morfo-espaços, com percentagens de identificação correta superiores a 60% para os principais grupos considerados. O desgaste influencia os resultados obtidos, em particular, faz aumentar a importância das variáveis morfométricas associadas à morfologia do ápice.O registo fóssil de dentes de saurópodes do Jurássico Superior português é relativamente rico em espécimes isolados, atribuíveis a Turiasauria e Macronaria. As análises DFA classificaram quase todos os dentes isolados em forma de coração como Turiasauria, corroborando as classificações prévias. Os dentes espatulados foram atribuídos a distintos taxa, como Turiasauria e Camarasaurus grandis, facto que poderá estar relacionado com o reduzido tamanho da amostra deste tipo de dentes e com a leve sobreposição entre os morfo-espaços de Camarasauridae e Turiasauria.A morfometria multivariada demonstrou ser uma ferramenta com potencial para classificar dentes de saurópodes a um nível supra-genérico.

The fossil record of dinosaurian teeth is abundant, with numerous isolated occurrences. Some authors have applied multivariate statistical methodologies to theropod dinosaur teeth. This study aims to quantify, characterize and classify morphological variability in sauropod teeth through multivariate statistics using principal component analysis (PCA), discriminant function analysis (DFA) and cluster analysis, in order to test the utility of these methodologies for identifying isolated sauropod teeth.Sauropods are one of the most evolutionarily successful groups of dinosaurs, dominating the Mesozoic vertebrate faunas and achieving a wide geographical distribution. They were herbivorous animals, and their dental morphology was a key feature in their evolution, with four dominant tooth morphological types: spoon-shaped, spatula-shaped, compressed cone-chisel-shaped and pencil-shaped. In this study, a database was set up based on bibliography and photographic records of various specimens deposited in museums, obtaining measurements for thirteen morphometric variables.This work thus aimed to assess the utility of multivariate statistics to characterize the morphospace of the sauropod tooth morphologies under study and identify the variables that best describe the existing variability; to test multivariate statistics to classify spoon-shaped, spatula-shaped and compressed cone-chisel-shaped; and to analyze the influence of tooth wear in discriminant function analysis (DFA) and principal component analysis (PCA).The PCAs made it possible to identify the variables that most significantly affect the existing morphological variability as: (i) apicobasal apex length (LABA); (ii) total length of the distal apex margin (LD); and (iii) total length of the mesial apex margin (LM). The DFAs made it possible to distinguish the different morphospaces of the main groups analyzed (Camarasauridae, Turiasauria, Mamenchisauridae, Somphospondyli and Brachiosauridae). At the generic and/or specific level, the morphospaces tend to overlap and the percentages of correctly identified specimens decrease. There are no significant differences between the morphospaces of the different species of Camarasaurus and the different genera of Turiasauria. Cluster analysis allowed the specimens to be grouped according to their similarities, identifying two main clusters: (i) a clear grouping between spatulate teeth with low SI values (e.g. Camarasaurus) and heart-shaped teeth (e.g. Turiasauria); and (ii) a group with compressed cone-chisel-shaped (e.g. Brachiosauridae) and spatulate teeth with moderate SI values (e.g. Mamenchisauridae). These analyses made it possible to clearly differentiate the morphologies of spoon-shaped, spatula-shaped, and compressed cone-chisel-shaped and to characterize their morphospaces, with percentages of correct identification exceeding 60% for the main groups considered. Wear seems to influence the results obtained, particularly the weight of the morphometric variables associated with the morphology of the apex.The fossil record of sauropod teeth from the Portuguese Upper Jurassic is relatively rich in isolated specimens, attributable to Turiasauria and Macronaria. DFA analyses classified almost all the isolated heart-shaped teeth as Turiasauria, corroborating previous classifications. The spatulate teeth were assigned to different groups, such as Turiasauria and Camarasaurus grandis, which may be related to the small sample size of this type of tooth and the slight overlap between the morphospaces of Camarasauridae and Turiasauria. Multivariate morphometrics proved to be a potential tool for classifying sauropod teeth at a supra-generic level.