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Projekt T1: Lungen, Luftsäcke und Temperaturregulierung

Titel Die Rolle der Tracheen, Lungen und Luftsäcke für die Temperaturregulierung basierend auf Finite-Element- und Luftströmungs-Analysen.
Leiter Dr. Steven F. Perry, Dr.-Ing. Ulrich Witzel
Mitarbeiter/in Dr.-Ing. Nina Sverdlova
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Allometrische Schätzungen von morphologischen und physiologischen Parametern im Atmungssystem während der ersten und zweiten Förderungsperiode führten zu folgenden Schlussfolgerungen: A) dass ein vogelähnliches Atmungssystem bei sauropoden Dinosauriern nicht nur höchstwahrscheinlich vorhanden, sondern dass es auch in der Lage war, den Sauerstoffbedarf eines schnell wachsenden und aktiven juvenilen Tiers bei niedrigem Energiebedarf zu decken und B) dass das Vorhandensein von voluminösen Luftsäcken und einem langen Hals zusammen einen Mechanismus darstellten, der die durch Gigantothermie verursachte Überhitzung unterbunden hat. Ziel des hier dargestellten Forschungsprojekts ist es, eine auf Finiten Elementen Analyse (FEA)-basierte Methode zu entwickeln und diese auf die allometrisch hochgerechneten Werte für das Volumen und die Oberfläche der Luftsäcke bzw. Trachea anzuwenden, um festzustellen, ob das vogelähnliche Atmungssystem ein Schlüssel zur Verhinderung der durch Gigantothermie verursachten Überhitzung bei sauropoden Dinosauriern darstellen könnte. Wir beginnen mit einer Überprüfung von bereits vorhandenen Gigantothermiemodellen anhand der jüngsten Datenlage bezüglich Lufttemperatur, Sauerstoffgehalt, relative Luftfeuchtigkeit in Erdteilen, die von Sauropoden bewohnt waren, sowie Wachstumsraten, und Wärmeproduktion durch Zellulärstoffwechsel, Verdauung,Fermentation und Muskelaktivität. Zweitens werden wir eine Reihe vernünftiger Schätzungen der Oberfläche der Trachea, Lungen und Luftsäcke sowie Temperaturgradienten und sie mit Koeffizienten für Wärmeleitung kombinieren. Danach werden wir den Wärmetransfer berechnen mit Hilfe einer neuen Anwendung von FEA. Schließlich werden wir Strömungsprofile in der Trachea berechnen und je nach Vorkommen von turbulenter oder laminarer Strömung, die Verdünstungskühlung und damit auch die ventilationsabhängige Temperaturreglung kalkulieren.

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