Dinosaur tracks from the Langenberg Quarry (Late Jurassic, Germany) reconstructed with historical photogrammetry: Evidence for large theropods soon after insular dwarfism

Jens N. Lallensack, P. Martin Sander, Nils Knötschke, and Oliver Wings

Plain Language Abstract

Fossil footprints often provide the only evidence that a certain group of animals lived at a certain place at a specific time. Footprints of large predatory dinosaurs occur at the Langenberg quarry in Germany in a sediment layer only some 5 m (probably representing some 35,000 years) above the bones of the small plant-eating sauropod dinosaur Europasaurus. At 6 to 8 m in length, Europasaurus was much smaller than other sauropods, probably because it lived on a small island with limited food resources. Large predators as those recorded by the footprints were unable to thrive on such an island. This indicates that the island became connected to other landmasses at some point after the Europasaurus bones were deposited, allowing the immigration of the predators onto the island which probably have eliminated the resident Europasaurus population. Unfortunately, the footprint site was destroyed by quarrying soon after its discovery, with only 5 out of 20 footprints being excavated and preserved, and only analog photographs of the destroyed footprints remaining. We were able to derive a wealth of data on the destroyed footprints and their arrangement by calculating a three-dimensional model from the photographs, using a technique known as historical photogrammetry. This model provided information on the early development of the site, indicating that the trackways were not left simultaneously but during a longer time span, possibly of days or even months.

Resumen en Español

Huellas de dinosaurios de la Cantera de Langenberg (Jurásico tardío, Alemania) reconstruidas con fotogrametría histórica: evidencia de grandes terópodos poco después de enanismo insular

Se describen huellas de dinosaurios de la cantera de Langenberg cerca de la localidad de Goslar (Baja Sajonia) las cuales representan las primeras huellas del Jurásico tardío de Alemania descubiertas fuera del macizo del Wiehengebirge. Las huellas se conservan en carbonatos marinos marginales del Kimmeridgiense. Varían en longitud, de 36 a 47 cm, y fueron producidas por dinosaurios terópodos. El rastro original que contenía 20 huellas fue destruido por la explotación minera poco después de su descubrimiento en 2003. Sólo fueron excavadas las cinco huellas mejor definidas. Se ha generado un modelo tridimensional (3-D) del rastro original mediante la aplicación de la fotogrametría histórica a partir de la digitalización de las fotografías analógicas que fueron tomadas durante la excavación. El modelo resultante es lo suficientemente preciso como para permitir una descripción detallada del rastro original de huellas. Los diferentes tipos de conservación son el resultado de la variación en las propiedades del sustrato e incluyen tanto huellas bien definidas como huellas de impresión profunda con talón alargado e impresiones de dedos con definición variable. El rastro de huellas se descubrió situado estratigráficamente cercano a la acumulación de huesos del dinosaurio saurópodo enano Europasaurus holgeri y probablemente registra una caída del nivel del mar junto con un intercambio de fauna, lo que probablemente habría eliminado a los residentes enanos de la fauna insular. Las dos huellas más grandes y mejor conservadas difieren en su gran anchura de la mayoría de huellas de terópodos del Jurásico tardío. Las huellas fueron producidas, al menos, por dos especies diferentes. Se comentan aquí varias hipótesis que fueron recientemente presentadas en un artículo, por Diedrich (2011b), sobre huellas de dinosaurios del Jurásico tardío del macizo del Wiehengebirge.

Palabras clave: Jurásico tardío, huellas de dinosaurios, Theropoda, enanismo insular, fotogrametría

Traducción: Enrique Peñalver

Résumé en Français

Les empreintes de dinosaure de la Carrière de Langenberg (Jurassique Supérieur, Allemagne) reconstruites avec photogrammétrie historique: Evidence pour les grands théropodes peu de temps après le nanisme insulaire

Nous décrivons ici des traces de dinosaures de la carrière de Langenberg près de Goslar (Basse-Saxe), qui représentent les premières traces du Jurassique Supérieur de l'Allemagne découverts à l'extérieur des Montagnes Wiehen. Les empreintes sont conservées dans les carbonates marins marginaux du kimméridgien. Ils varient en longueur de 36 à 47 cm et ont été faites par des dinosaures théropodes. Le site de traces originales avec 20 empreintes a été détruit par exploitation de carrières peu de temps après sa découverte en 2003. Seuls les cinq empreintes mieux définis ont été excavés. Basé sur des photographies analogiques scannées qui ont été prises lors de la fouille, un modèle en trois dimensions (3-D) du site de traces originales a été généré en appliquant la photogrammétrie historique. Le modèle résultant est suffisamment précis pour permettre une description détaillée du site de traces d'origine. Les types de conservations différents résultent de la modification des propriétés de substrat et comprennent des empreintes bien définis et des empreintes profondément impressionné avec un talon allongé et des impressions de doigts variablement définies. Le site de traces a été découvert stratigraphiquement à proximité de l'accumulation d'os du dinosaure sauropode nain, Europasaurus holgeri et enregistre probablement une baisse du niveau de la mer avec un échange faunique, qui aurait vraisemblablement éliminé la faune insulaire naine résidente. Les deux plus grandes empreintes de pas et les mieux conservées sont différentes de la plupart des autres empreintes de théropodes du Jurassique Supérieur dans leur grande largeur. Au moins deux espèces productrices de traces différentes auraient pu être présentes sur le site. Plusieurs hypothèses présentées dans un article récent sur les traces de dinosaures du Jurassiques Supérieur des monts Wiehen par Diedrich (2011b) sont commentés ici.

Mots-clés: Jurassique Supérieur, traces de dinosaures, Theropoda, nanisme insulaire, photogrammétrie

Translator: Kenny J. Travouillon

Deutsche Zusammenfassung

Dinosaurier-Fußspuren aus dem Langenberg-Steinbruch (später Jura, Deutschland) mit historischer Photogrammetrie rekonstruiert: Nachweis über große Theropoden bald nach Inselverzwergung

Die hier beschriebenen Dinosaurier-Fußspuren aus dem Langenberg-Steinbruch bei Goslar (Niedersachsen) sind die ersten aus dem späten Jura Deutschlands, die außerhalb des Wiehengebirges gefunden wurden. Die Fußspuren sind in randmarinen Karbonatgesteinen des Kimmeridgiums erhalten, und wurden von Dinosauriern aus der Gruppe der Theropoden hinterlassen. Die Länge der Fußspuren reicht von 36 bis 47 cm. Die ursprüngliche, insgesamt 20 Fußspuren umfassende Spurenfundstelle wurde kurz nach ihrer Entdeckung im Jahr 2003 durch aktivem Steinbruchbetrieb zerstört. Lediglich die fünf am besten definierten Fußspuren wurden geborgen. Basierend auf eingescannten, während der Bergung aufgenommenen Analogphotographien konnte ein dreidimensionales Modell der ursprünglichen Fundstelle unter Anwendung einer historischen Photogrammetrie erstellt werden. Das resultierende Modell ist akkurat genug, um eine detaillierte Beschreibung der ursprünglichen Fundstelle zu ermöglichen. Unterschiedliche Erhaltungstypen können auf sich ändernde Substrateigenschaften zurückgeführt werden und schließen sowohl gut definierte Fußspuren als auch tief eingedrückte Fußspuren mit verlängerter Ferse und unregelmäßig definierten Zeheneindrücken mit ein. Die Spurenfundstelle befand sich stratigraphisch nahe der Knochenansammlung des verzwergten sauropoden Dinosauriers Europasaurus holgeri und dokumentiert wahrscheinlich ein Fallen des Meeresspiegels sowie einen Faunenaustausch, der vermutlich das Ende der verzwergten Inselfauna einleitete. Die beiden größten und am besten erhaltenen Fußspuren unterscheiden sich von den meisten anderen spätjurassischen Theropodenspuren durch ihre proportional größere Breite. Die Fußspuren wurden möglicherweise von zwei verschiedenen Theropoden-Spezies hinterlassen. Diese Arbeit kommentiert außerdem verschiedene Hypothesen, die in einem jüngst publizierten Artikel über spätjurassische Dinosaurierspuren aus dem Wiehengebirge von C. Diedrich (2011b, Palaeobio Palaeoenv 91:129–155) präsentiert wurden.

Schlüsselwörter: später Jura, Dinosaurier-Fußspuren, Theropoda, Inselverzwergung, Photogrammetrie

Translator: Author and Eva Gebauer

Arabic

Translator: Ashraf M.T. Elewa