26 Августа 2020

Ученые объяснили, как скелеты динозавров выдерживали огромные нагрузки

Команда палеонтологов, инженеров-механиков и биомедицинских инженеров сравнила компьютерную томографию окаменелых костей гадрозавров и других динозавров с костями вымерших и живых млекопитающих и обнаружила, что архитектура трабекулярной кости динозавров уникальна и способна выдерживать большие веса (до 47000 кг) и отличается от млекопитающих и птиц.

Самые крупные земные динозавры были огромными существами, масса тела которых создавала огромные весовые нагрузки на их скелет.

Предыдущие исследования изучали прочность и биомеханику костей динозавров, но взаимосвязь между их трабекулярной костной архитектурой и механическим поведением до сих пор не изучалась.

“Структура трабекулы, или губчатой кости, которая образуется внутри костей, которые мы изучали, уникальна у динозавров”, – сказал соавтор исследования палеонтолог Тони Фиорилло.

Трабекулярная костная ткань окружает крошечные пространства или отверстия во внутренней части кости.

В отличие от млекопитающих и птиц, трабекулярная кость не увеличивается в толщину по мере увеличения размеров тела динозавров. Вместо этого увеличивается плотность залегания губчатой кости.

Без этой адаптации к снижению веса скелет, необходимый для поддержки гадрозавров, был бы настолько тяжелым, что динозаврам было бы очень трудно двигаться.

Ученые использовали инженерную теорию надежности и аллометрию для анализа компьютерной томографии дистального отдела бедра и проксимального отдела большеберцовой кости нескольких видов динозавров: троодонтида, ценагнатида, орнитомимида, теризинозавра и двух гадрозавров (Edmontosaurus annectens и Edmontosaurus). .

“Наша команда первой использовала эти инструменты для лучшего понимания структуры костей вымерших видов и первой оценила взаимосвязь между архитектурой костей и движением у динозавров”, – говорят исследователи.

Затем ученые сравнили свои результаты с результатами сканирования вымерших и живых млекопитающих, таких как яванский мышиный олень, домашняя овца, сибирский тигр, белый носорог, азиатский слон и мамонт.

Было обнаружено, что объемная доля трабекулярной кости динозавров положительно коррелирует с массой тела, аналогичной тому, что наблюдается у современных видов млекопитающих, в то время как расстояние между трабекулярами, количество и плотность соединения у динозавров отрицательно коррелируют с массой тела, демонстрируя противоположное поведение по сравнению с современными млекопитающими.

“Понимание механики трабекулярной архитектуры динозавров может помочь нам лучше понять архитектуру других легких и плотных структур”, – сказал ведущий автор исследования доктор Тревор Агирре, научный сотрудник отдела машиностроения в Университете штата Колорадо.

Результаты исследования были опубликованы в журнале PLoS ONE.