ISBN 9783843900867

978-3-8439-0086-7, Reihe Biologie

Rainer Gößling
Biologische Vorteile und mechanische Probleme der langen Schnauze am Beispiel Plateosaurus -Beitrag zur funktionellen Schädelmorphologie mit Hilfe der Finite Elemente Struktur-Synthese (FESS)-

180 Seiten, Dissertation Ruhr-Universität Bochum (2011), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die Ursache der langen Schnauze von Plateosaurus lässt sich sowohl durch ultimate als auch durch proximate Faktoren beschreiben. Die ultimaten Ursachen der Morphologie ergeben sich aus ihren biologischen Rollen (sensu Bock und Wahlert, 1965). Die Vorteile einer langen Schnauze lassen sich bei ausgestorbenen Tieren nicht nachweisen. Man kann sie jedoch aufgrund der natürlichen Selektion voraussetzen und durch funktionelle Überlegungen sowie Analogien untermauern. Die mechanischen Beanspruchungen von Skelettelementen lassen sich als proximate Ursache der Skelettmorphologie annehmen, da die Belastungen und die Morphologie voneinander abhängig sind. Die Biegebeanspruchungen, die scheinbar durch das Beißen in der langen Schnauze verursacht werden, widersprechen der Hypothese, dass das Knochenwachstum durch Druckbeanspruchung gesteuert wird. Im Fokus der Arbeit steht daher die Untersuchung der mechanischen Belastungen des Schädels von Plateosaurus. Die eingesetzte Methode der Finite Elemente Struktur Synthese (FESS) erzeugt durch die Vorgabe von Belastungen eine virtuelle Form. Auf der Grundlage der Ähnlichkeit zwischen Modell und Fund lassen sich die durch die Berechnungen ermittelten Randbedingungen auf den Schädel von Plateosaurus übertragen. Für die Berechnungen wurde der Schädel analysiert und die Daten durch die Literaturangaben über die Topografie der Muskulatur ergänzt. Da der Schädel durch unterschiedliche Kräfte belastet wird, wurden für die FESS fünf verschiedene Lastfälle berechnet. Diese entsprechen vier verschiedenen Bisspositionen sowie der Beschleunigung des Schädels. Um die Beträge der Belastungen zu ermitteln, wurde ein Programmtext für die Optimierung biegefreier Kräftegleichgewichte programmiert. Die FESS zeigt, dass die Form des Plateosaurus-Schädels auf die ermittelten Belastungen zurückzuführen ist und die damit verbundenen Kraftvektoren die Ursache der Form darstellen. Die Verknüpfung proximater und ultimater Faktoren der langen Schnauze von Plateosaurus führt zu Schlussfolgerungen über die Bedeutung mechanischer Kräfte bei der ontogenetischen sowie der phylogenetischen Entwicklung. Abschließend werden die biomechanischen Grundlagen der vorliegenden Arbeit genutzt, um einen funktionellen Ansatz zu formulieren, mit dem sich die Belastungen von knöchernen Elementen ermitteln lassen. Diese können die Grundlage für die Rekonstruktion von biologischen Rollen morphologischer Merkmale oder dem Verhalten ausgestorbener Tierarten bilden.