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Projekt C5: Knochenfestigkeit

Titel Mikrostruktur und funktionelle Anpassung des Dinosaurierknochens
Leiter Prof. Dr.-Ing Anke Pyzalla
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Der Knochen erfüllt zwei wesentliche Rollen: eine metabolische (als Reservoir für Calcium und Phosphat) und eine mechanische (Stützwirkung des Skeletts). Die mechanische Funktion des Knochens wird dann dominant, wenn das Skelett stark belastet wird, wie im Falle der sauropoden Dinosaurier.

Um eine gigantische Größe zu erreichen, muss eine Konstruktion angepasst werden. Hierzu bieten sich mehrere Möglichkeiten an. Eine Möglichkeit besteht in einer einfachen Veränderung der Größe, dieses wird aber durch die mechanischen Eigenschaften wie auch durch das Prinzip der Minimierung der Masse in der Natur begrenzt. Die zweite Möglichkeit, eine Veränderung des Werkstoffs, ist auch unwahrscheinlich, da die Knochen aller Wirbeltiere aus denselben Bestandteilen aufgebaut sind. Darüber hinaus eröffnet die Biologie die Möglichkeit einer Verringerung des Sicherheitsfaktors. Die außerordentliche Größe (Gigantismus) der Sauropoden impliziert jedoch, dass die Optimierung durch einen anderen Mechanismus erfolgte. Wir verfolgen die Hypothese, dass dieser in der Mikrostruktur der Dinosaurierknochen bestand.

Ziel dieses Projektes ist es deshalb, die Struktur der Sauropodenknochen auf allen hierarchischen Ebenen zu charakterisieren und in Bezug zu den hohen mechanischen Lasten zu setzen, denen die Knochen während des Lebens der Dinosaurier ausgesetzt waren. Die verwendeten Methoden sind Mikroskopie, Beugungsmethoden und spektroskopische Methoden, wobei auch Synchrotronstrahlung benutzt wird. Diese Methoden werden auf Fossilien aus den Tendaguru- Schichten und aus der Morrison-Formation angewendet. Durch die Untersuchung solcher Fossilien, die unter extremen Lasten standen, und die Übertragung ihrer festigkeitssteigernden Mechanismen auf moderne Werkstoffe bieten sich möglicherweise neue Methoden der Werkstoffentwicklung.

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