Med en vægt på op til 8.000 pund var hadrosaurer eller andenæbbede dinosaurer blandt de største dinosaurer, der strejfede rundt på Jorden. Hvordan understøttede skeletterne af disse firbenede, planteædende dinosaurer med meget lange halse en så massiv belastning?
Ny forskning for nylig offentliggjort i PLOS ONE giver et svar. Et unikt samarbejde mellem palæontologer, maskiningeniører og biomedicinske ingeniører afslørede, at den trabekulære knoglestruktur af hadrosaurer og adskillige andre dinosaurer er unikt i stand til at bære store vægte og anderledes end pattedyrs og fugles.
"Strukturen af den trabekulære eller svampede knogle, der dannes i det indre af knogler, vi undersøgte, er unik inden for dinosaurer," sagde Tony Fiorillo, SMU-palæontolog og en af undersøgelsens forfattere. Det trabekulære knoglevæv omgiver de bittesmå mellemrum eller huller i den indre del af knoglen, siger Fiorillo, som f.eks. hvad du kan se i en skinke- eller bøfben.
"I modsætning til hos pattedyr og fugle, øges den trabekulære knogle ikke i tykkelse, efterhånden som dinosaurernes kropsstørrelse øges," siger han. "I stedet øges tætheden af forekomsten af svampet knogle. Uden denne vægtbesparende tilpasning ville den skeletstruktur, der er nødvendig for at støtte hadrosaurerne, være så tung, at dinosaurerne ville have haft store problemer med at bevæge sig."
Det tværfaglige team af forskere brugte tekniske fejlteorier og allometriskalering, som beskriver, hvordan karakteristika ved et levende væsen ændrer sig med størrelsen, til at analysere CT-scanninger af det distale lårben og proksimale skinneben på dinosaurfossiler.
Holdet, finansieret af National Science Foundation Office of Polar Programs og National Geographic Society, er det første til at bruge disse værktøjer til bedre at forstå knoglestrukturen af uddøde arter og det 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.
"En forståelse af mekanikken i dinosaurernes trabekulære arkitektur kan hjælpe os til 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.
Ideen til undersøgelsen begyndte for ti år siden, da Seth Donahue, nu biomedicinsk ingeniør ved University of Massachusetts og ekspert i dyreknoglestruktur, blev inviteret til at deltage i en akademisk konference i Alaska, som var vært for Fiorillo og andre kolleger, der var interesserede i at forstå dinosauriske liv i det gamle Arktis. Det var der, Fiorillo først lærte om Donahues brug af CT-scanninger og tekniske teorier til at analysere knoglestrukturen hos moderne dyr.
"I videnskaben har vi sjældent lynnedslag eller 'aha'-øjeblikke," siger Fiorillo. "I stedet har vi, 'hva?' øjeblikke, der ofte ikke er tæt på det, vi forestillede os, men i stedet skaber 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.
