Изучая останки динозавров, ученые стремились выяснить, каким образом их скелет выдерживал колоссальные нагрузки. Проведенные исследования показали, что костная ткань этих рептилий имеет иную структуру по сравнению с костями птиц и млекопитающих: особое строение трабекулярной кости обеспечивало достаточную прочность скелета для поддержания огромного веса динозавров.
Для динозавров были важны механические свойства костей. Очень тяжелый скелет не позволил бы им выжить в природе: например, зауроподы не смогли бы поддерживать длинные и массивные шеи. Нормально функционировать животным помогала трабекулярная (губчатая) костная архитектура — она легкая, но может удерживать большой вес.
Для выяснения того, как скелет рептилий обеспечивал поддержку массивного тела и выдерживал значительные физические нагрузки, исследователи, состоящие из палеонтологов, инженеров-механиков и биомедицинских инженеров, проанализировали образцы верхнего эпифиза большеберцовой кости и нижнего эпифиза бедренной кости (для изучения коленных суставов гадрозавров и зауроподов была использована компьютерная микротомография. Результаты работы опубликованы в журнале PLOS One.
Ученые сравнили строение тканей с аналогичным у современных и вымерших млекопитающих и птиц, после чего выяснили, что у рептилий объемная доля трабекулярной кости увеличивалась вместе с массой, как и у млекопитающих. Однако количество и размер трабекул (формирующих пористую костную ткань) в костях динозавров демонстрировало обратную зависимость от их массы. Это означает, что у более крупных рептилий наблюдалось меньшее количество трабекул и они были тоньше. Вместе с тем, увеличивалось число соединений между ними. «Трабекулярная, или губчатая, структура кости у динозавров оказалась весьма своеобразной», — отметил Тони Фиорилло, палеонтолог и соавтор научной работы.
Исследование продемонстрировало, что усиление взаимосвязей в губчатой кости является действенным способом укрепления скелета у крупных животных. Благодаря этому скелет становится легче, при этом сохраняя свои механические характеристики. Как подчеркнули авторы публикации, без подобной адаптации скелет гадрозавров и зауроподов был бы слишком тяжелым, что затруднило бы их передвижение.
Исследователи отметили, что их работа имеет определенные ограничения. Прежде всего, анализ охватил небольшое количество видов. Кроме того, в полученных образцах могли не сохраниться некоторые характеристики клеток, способные существенно изменить итоги. В заключение, определение массы животных может быть не вполне точным, поскольку точное весование динозавров не представляется возможным.
Авторы полагают, что полученные данные окажутся особенно ценными для аэрокосмической отрасли, строительства и транспорта. «Изучение структуры трабекулярной кости динозавров может помочь в разработке более эффективных методик создания легких и прочных материалов», — заключил Тревор Агирре, ведущий автор публикации.