Eclogae Geologicae Helvetiae

, Volume 99, Issue 1, pp 65–78

Pneumatic structures in the cervical vertebrae of the Late Jurassic Tendaguru sauropods Brachiosaurus brancai and Dicraeosaurus

Original Paper

DOI: 10.1007/s00015-006-1177-x

Cite this article as:
Schwarz, D. & Fritsch, G. Eclogae geol. Helv. (2006) 99: 65. doi:10.1007/s00015-006-1177-x

Abstract.

The presacral vertebrae of sauropod dinosaurs were surrounded and invaded by a complex system of pneumatic diverticula, which originated most probably from cervical air sacs connected with the respiratory apparatus. Cervical vertebrae of Brachiosaurus brancai and Dicraeosaurus sp., two sauropods from the Late Jurassic (?Oxfordian-Kimmerigian-Tithonian) eastern African locality Tendaguru, were examined with computed tomography to visualize internal pneumatic structures. With this method, comparative reconstructions of pneumatic diverticula in the neck of these sauropods were done that help to understand the biomechanical role of vertebral pneumaticity in sauropods. Internal pneumatic structures in Brachiosaurus brancai are semicamellate with few large camerae in the vertebral centrum, surrounded by pneumatic camellae. Dicraeosaurus exhibits a procamerate pneumatization pattern with few deep fossae penetrating to a broad median strut in the vertebra, but no internal pneumaticity was found. The semicamellate pneumatization pattern of Brachiosaurus brancai corresponds with another Late Jurassic Brachiosaurus specimen, whereas in Cretaceous brachiosaurid taxa like Sauroposeidon, the complexity of internal pneumatization increases to form a fully camellate pneumatization pattern. In Dicraeosaurus, internal pneumatization has most likely secondarily been reduced.

Brachiosaurus and Dicraeosaurus possess a similar distribution of main external pneumatic diverticula, with Brachiosaurus having much more subdivided diverticula. Due to the weight reduction achieved by these pneumatic diverticula, the neck of Brachiosaurus was up to 25 per cent lighter than without pneumatic structures, whereas that of Dicraeosaurus was only 6 per cent lighter. Pneumatization of the cervical vertebrae therefore can play an important role in lightening some sauropods.

Keywords.

SauropodaBrachiosaurusDicraeosaurusvertebral pneumaticitycervical vertebraecomputed tomography

Zusammenfassung.

Die Präsacralwirbel sauropoder Dinosaurier waren von einem komplexen System pneumatischer Diverticula umgeben und ausgehöhlt. Die pneumatischen Diverticula entstammten wahrscheinlich einem paarigen cervicalen Luftsack, der mit dem Atemapparat verbunden war. Zur Darstellung der internen pneumatischen Strukturen wurden Halswirbel von Brachiosaurus brancai und Dicraeosaurus sp. der spätjurassischen (?Oxfordium-Kimmeridgium-Tithonium) Fundstelle Tendaguru aus dem östlichen Afrika mit Computertomographie untersucht. Die daraus resultierenden vergleichenden Rekonstruktionen der pneumatischen Diverticula im Halsbereich dieser Sauropoden-Taxa dienen dazu, die biomechanische Bedeutung pneumatischer Strukturen in den Wirbeln von Sauropoden besser zu verstehen. Interne pneumatische Strukturen bei Brachiosaurus brancai sind semicamellat mit wenigen großen Camerae in den Wirbelkörpern, welche von Camellae umgeben sind. Dicraeosarus zeigt hingegen ein procamerates Pneumatisierungsmuster ohne interne Pneumatisierung, bei dem wenige tiefe pneumatische Fossae bis zu einem breiten medianen Septum im Wirbel vordringen. Das semicamellate Pneumatisierungsmuster von Brachiosaurus brancai enspricht dem anderer spätjurassischer Brachiosaurus- Arten, während kretazische Brachiosauriden wie Sauroposeidon ein komplexeres, vollständig camellates Pneumatisierungmuster besitzen. Bei Dicraeosaurus wurde die interne Pneumatisierung höchstwahrscheinlich sekundär reduziert.

Für Brachiosaurus und Dicraeosaurus kann eine ähnliche Verteilung der hauptsächlichen externen pneumatischen Diverticula rekonstruiert werden, welche bei Brachiosaurus jedoch viel stärker unterteilt waren als bei Dicraeosaurus. Aufgrund der Gewichtsreduzierung durch die pneumatischen Diverticula war der Hals von Brachiosaurus wahrscheinlich bis zu 25% leichter als ohne pneumatische Strukturen, derjenige von Dicraeosaurus hingegen nur ca. 6% leichter. Die Pneumatisierung der Halswirbel kann demnach eine bedeutende Rolle für die Gewichtsreduzierung bei verschiedenen Sauropoden spielen.

Copyright information

© Birkhäuser Verlag, Basel 2006

Authors and Affiliations

  1. 1.Naturhistorisches Museum BaselBaselSwitzerland
  2. 2.Klinik und Poliklinik für Kleine Haustiere, Fachbereich VeterinärmedizinFreie Universitiät BerlinBerlinGermany