Promoting gigantism: Costal ventilation model based on quantitative analysis of the respiratory system in recent and fossil amniotes
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Forschungsvorhaben "Promoting gigantism: Costal ventilation model based on quantitative analysis of the respiratory system in recent and fossil amniotes" bestand zum Teil aus einem Modell der Rippenbewegungskräfte bei Sauropoden und Prosauropoden. Dafür war es notwendig, an echtes Fossilmaterial zu kommen, die Rumpfwirbel zu digitalisieren und retrodeformieren und die Artikulationsstellen mit den Rippen entlang der Wirbelsäule in einem 3-D Koordinatensystem festzuhalten. Kombiniert mit allometrischen Werten aus rezenten Gruppen (Vögel, Krokodile, Echsen) sollen die neu gewonnen Daten eine realistische Schätzung des Atemzugvolumens innerhalb der Sauropodomorpha ermöglichen. Zusätzlich sollte das Verteilungsmuster der Rippenbewegungswinkel Information über die Lage von darunterliegenden Luftsäcken geben. Voraussetzungen um diese Ergebnisse zu erzielen, über die o.g. 3-D Artikulationsstellen hinaus, waren 1) Information über die Ruhestellung anhand der Insertionswinkel der Intercostalmuskulatur (Sharpeysche Fasern) und Gestalt der Rippen (unserer Meinung nach sind bei den meisten montierten Museumsexemplaren die Rippen viel zu senkrecht zur Körperachse aufgehängt) sowie 2) Aufarbeitung der relevanten allometrischen Daten aus rezenten Gruppen. Der Doktorand hat eine Retrodeformationsmethode entwickelt und an Plateosauruswirbeln getestet. Die studentische Hilfskraft hat bei der Ausgrabung eines Plateosaurus in der Schweiz mitgearbeitet, Rippenproben mitgebracht und aufgearbeitet. Des Weiteren wurden von uns histologische Proben von Camarasaurus "E.T." (Aathal, Schweiz) genommen, um aus deren Position und dem Verlauf der Sharpeyschen Fasern den Verlauf der Intercostalmuskulatur herzuleiten. Wir veröffentlichten eine Arbeit im Journal of Experimental Zoology über die Funktionsanatomie des Atmungssystems der Sauropoden und stellten die Hypothese vor, dass das Atmungssystem eine wesentliche Rolle in der Temperaturreglung bei Sauropoden spielt. Diese Veröffentlichung war auch die Basis für den erfolgreichen Antrag, um die Temperaturreglungsmechanismen mit Hilfe der Finitenelementenanalyse genauer zu untersuchen. Basierend auf den von uns im Rahmen dieses Vorhabens gewonnenen Erkenntnissen haben wir ein umfassendes Kapitel über das Atmungssystem der Sauropoden in dem gerade erschienenen Buch unserer Forschergruppe über die Biologie der Sauropoden geschrieben (Understanding the Life of Giants: Biology of the Sauropod Dinosaurs). Diese Erkenntnisse dienten ausserdem als Basis für ein dynamisches Modell des Atmungssystems bei Sauropoden in einer Ausstellung im American Museum of Natural History in New York (The World's Largest Dinosaurs, amnh.org/education/largestdinos).
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2007) Avian-like breathing mechanics in maniraptoran dinosaurs. Proc. R. Soc. B.
Codd, J.R., Manning, P.L., Norell, M.A., Perry, S.F.
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(2009) Atmungsorgane. In: Westheide W, Rieger G (Eds). Spezielle Zoologie; Teil 2: Wirbel- oder Schädeltiere. Zweite Ausgabe. Spectrum Elsevier
Perry S.F.
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(2009) Implications of an avian-style respiratory system for gigantism in sauropod dinosaurs. J. Exp. Zool. 311A:600-610
Perry, S.F., Christian, A., Breuer, T., Pajor, N.,Codd, J.R.
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(2009). Trade-offs in the evolution of the respiratory apparatus of chordates. In: Glass ML and Wood SC (Eds.) Cardio-Respiratory Control in Vertebrates. Springer-Verlag, Heidelberg, 193-204
Perry, S.F., Klein, W., Codd, J.R.
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(2010) The evolutionary origin of the mammalian diaphragm. Respiratory Physiology and Neurobiology
Perry S. F., Similowski, T., Klein, W, Codd, J. R.
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(2010). 2nd International Congress of Respiratory Science 2009, Tharax Verlag, Hildesheim, Berlin, pp. 1-249
Perry, S.F., Morris, S., Breuer, T Pajor, N., Lambertz, M. (Eds)
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(2010). Biology of the sauropod dinosaurs:the evolution of gigantism Biol. Rev.
Sander, P. M., Christian, A., Clauss, M., Fechner, R., Gee, C. T., Griebeler, E.-M., Gunga, H.-C., Hummel, J., Mallison, H.,. Perry, S. F., Preuschoft, H., Rauhut, O. W. M., Remes, K., Tütken, T., Wings, O., Witzel, U.
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2011. Structure and function of the sauropod respiratory system. In: N. Klein, K. Remes, and P. M. Sander, eds. Understanding the Life of Giants: Biology of the Sauropod Dinosaurs. Indiana University Press, Bloomington
Perry, S.F., Breuer T., Pajor N.
