Dinosaurernes unikke knoglestruktur er nøglen til at bære vægt

Vejer op til 8, 000 pund, hadrosaurer, eller andnæbbede dinosaurer var blandt de største dinosaurer, der strejfede rundt på Jorden. Hvordan gik skeletterne af disse firbenede, planteædende dinosaurer med meget lange halse understøtter sådan en massiv belastning?

Ny forskning offentliggjort for nylig i PLOS ET giver et svar. Et unikt samarbejde mellem palæontologer, mekaniske ingeniører og biomedicinske ingeniører afslørede, at den trabekulære knoglestruktur af hadrosaurer og flere andre dinosaurer er unikt i stand til at bære store vægte, og anderledes end pattedyrs og fugle.

"Strukturen af ​​trabekulæren, eller svampet knogle, der dannes i det indre af knogler, vi undersøgte, er unikt inden for dinosaurer, sagde Tony Fiorillo, SMU palæontolog og en af ​​undersøgelsens forfattere. Det trabekulære knoglevæv omgiver de små mellemrum eller huller i den indre del af knoglen, Fiorillo siger, såsom hvad du kan se i en skinke eller bøfben.

"I modsætning til pattedyr og fugle, den trabekulære knogle øges ikke i tykkelse, når dinosaurernes kropsstørrelse øges, " siger han. "I stedet stiger det i tæthed af forekomsten af ​​svampet knogle. Uden denne vægtbesparende tilpasning, den skeletstruktur, der er nødvendig for at støtte hadrosaurerne, ville være så tung, dinosaurerne ville have haft meget svært ved at bevæge sig."

Det tværfaglige team af forskere brugte tekniske fejlteorier og allometriskalering, som beskriver hvordan et levende væsens egenskaber ændrer sig med størrelsen, at analysere CT-scanninger af distale lårben og proksimale skinneben på dinosaurfossiler.

Holdet, finansieret af National Science Foundation Office of Polar Programs og National Geographic Society, er den første til at bruge disse værktøjer til bedre at forstå knoglestrukturen af ​​uddøde arter og den første til at vurdere forholdet mellem knoglearkitektur og bevægelse i dinosaurer. De sammenlignede deres resultater med scanninger af levende dyr, såsom asiatiske elefanter og uddøde pattedyr såsom mammutter.

"Forståelse af mekanikken i dinosaurernes trabekulære arkitektur kan hjælpe os med bedre at forstå designet af andre lette og tætte strukturer, " sagde Trevor Aguirre, hovedforfatter af papiret og en nylig maskiningeniør Ph.D. uddannet fra Colorado State University.

Idéen til undersøgelsen begyndte for ti år siden, når Seth Donahue, nu en University of Massachusetts biomedicinsk ingeniør og ekspert i dyreknoglestruktur, blev inviteret til at deltage i en akademisk konference i Alaska afholdt af Fiorillo og andre kolleger, der er interesserede i at forstå dinosaurernes liv i det gamle Arktis. Det var her, Fiorillo først lærte om Donahues brug af CT-scanninger og tekniske teorier til at analysere knoglestrukturen hos moderne dyr.

"I videnskaben har vi sjældent lyn- eller 'aha'-øjeblikke, " siger Fiorillo. "I stedet har vi, "hvad?" øjeblikke, der ofte ikke er tæt på, hvad vi forestillede os, men skaber i stedet deres egne spørgsmål."

Anvendelse af ingeniørteorier til at analysere dinosaurfossiler og den efterfølgende nye forståelse af dinosaurernes unikke tilpasning til deres enorme størrelse voksede fra 'hva?' øjeblik på den konference.