Functional morphology of the girdle skeleton in Sauropodomorpha and its selective advantages for locomotion in a giant

• Applicant: Professor Dr. Holger Preuschoft
• Subject Area: Palaeontology
• Term: from 2007 to 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5470770

• Final Report Year: 2011

Final Report Abstract

Durch die angestellten Untersuchungen ist die funktionelle Morphologie des Schuher-Thorax-Bereichs weit vollständiger biomechanisch durchleuchtet als bisher. Das gilt für die stark divergenten Verhältnisse sowohl bei heutigen Amphibien, Reptilien und Vögeln, wie auch für heutige echte Säugetiere. Die Eierlegenden Säugetiere besitzen eine Schulterkonstruktion wie die rezenten Reptilien. Die Beuteltiere zur Zeit der Geburt ebenfalls. Nach der Benutzung dieses Schulterapparates zum Kriechen von der Kloake zum Brutbeutel wird die (nicht mehr benötigte) Konstruktion rückgebildet und durch die der echten Säuger ersetzt. Eine ganze Reihe morphologischer Merkmale, die allen Landtieren gemeinsam ist (Neigung der Scapula in Seitenansicht, Bedeutung des Coracoids und des Sternums, Ausbildung der Leibeshöhle, gerade und schräge Rumpfwandmuskeln, Rippenkorb mit Rippenwinkel, Gestalt des Schulterblattes) konnten mit Hilfe der FE-Methode als Anpassungen an die mechanischen Notwendigkeiten erklärt werden. Ein Anhaltspunkt für Größenabhängigkeiten bestimmter Konstruktionen wurde hingegen nicht gefunden. Die Überleitung zu einem anderen, informationsträchtigen Fragenkomplex wurde hergestellt. Auch auf dem Gebiet liegen schon mehrere Publikationen vor. Die einschlägigen Überlegungen fallen aber nicht in den Rahmen dieses Arbeitsberichtes. Die hier entwickelten biomechanischen Grundlagen für den Körperbau der Vierfüßer, insbesondere des spezialisierten Lauftiers Pferd, finden ein sehr grosses, um nicht zu sagen brennendes Interesse in den Journalen für Pferdezucht und Reitsport. Ob und wann die großen Museen ihre aufgestellten Saurierskelette unseren Ergebnissen entsprechend korrigieren, bleibt abzuwarten.

Publications

• (2003). The influence of threedimensional movements of the forelimb on the shape of the thorax and its importance for erect body posture. In: J.L. Franzen (ed): Walking upright. Courier Forschungsinstitut Senckenberg, 243: 9-24
  Preuschoft, H., Schmidt, M., Hayama, S. & Okada, M.
  
• (2005). Die Schultergürtel von Wirbeltieren: Biomechanische Überlegungen zu den Bauprinzipien des Wirbeltierkörpers und zur Fortbewegung von Tetrapoden. Zbl. für Geologie und Paläontologie, Teil II: 339-361
  Preuschoft, H. & Gudo, M.
  
• (2005). Ribs and rib cages in terrestrial vertebrates. Their mechanical function and stressing, analysed with the aid of FESA. Journal of Vertebrate paleontology 25, Supplement to No 3, p. 101 A
  Preuschoft, H., Hohn, B., Distler, C., Witzel, U. & Sick, H.
  
• (2007). Body shape and locomotion in monitor lizards. Mertensiella 16: 58-79
  Preuschoft, H., Schulte, D., Distler, C., Witzel, U. & Hohn, B.
  
• (2007). New fossil, Tiktaalik roseae, and the biomechanical conditions fort he evolution of the tetrapod Bauplan . 8th International Congress of Vertebrate Morphology, Paris, p. 56
  Hohn, B., Witzel, U. & Preuschoft, H.
  
• (2007). The principles of shoulder biomechanics in land-living tetrapods: cursorial mammals, recent squamata, archosaurs and sauropods, analysed with the aid of FES. 8th International Congress of Vertebrate Morphology, Paris, p. 55
  Hohn, B., Witzel, U. & Preuschoft, H.
  
• (2009). Zur "normalen" Beanspruchung des Pferderumpfes durch sein Eigengewicht und das des Reiters. In: Ausbildung von Pferden vom Boden aus. 25. FFP-Fortbildung, Hrgb. A. Lindner, Druckhaus Dülmen S. 82-103
  Preuschoft, H.
  
• (2010). Comparative analysis of walking gaits in South American camelids. Journal of Zoology, 282: 291-299
  van der Stuys, L., Gerken, M. & Preuschoft, H.
  
• (2010). Form and function of the shoulder girdle in sauropod dinosaurs; a biomechanical investigation with the aid of finite elements. Dissertation, Bochum
  Hohn-Schulte, B.
  
• (2010). Functional Analysis of the primate shoulder. International Journal of Primatology 31(2): 301-320
  Preuschoft, H., Hohn, B., Scherf, H., Schmidt, M., Krause, C. & Witzel, U.
  
• (2011). Finite element analyses and virtual synthesis of biological structures and their application to sauropod skulls. In: N. Klein, K. Remes & M. Sander: Biology of the sauropod dinosaurs: Understanding the life of giants. Indiana University Press, Bloomington, Indiana, 171-181
  Witzel, U., Mannhardt, J., Goessling, R., de Micheli, P. & Preuschoft, H.
  
• (2011). Walking with the shoulder of Giants: Biomechanical conditions in the tetrapod shoulder girdle as a basis for sauropod shoulder reconstruction. In: N. Klein, K. Remes & M. Sander: Biology of the sauropod dinosaurs: Understanding the life of giants. Indiana University Press, Bloomington, Indiana, 182-196
  Hohn, B.
  
• (2011). Why so huge? Biomechanical reasons for the acquisition of large size in sauropod and theropod dinosaurs. In: N. Klein, K. Remes & M. Sander: Biology of the sauropod dinosaurs: Understanding the life of giants. Indiana University Press, Bloomington, Indiana, 197-218
  Preuschoft, H., Hohn, B., Stoinski, S. & Witzel, U.