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The gastralial apparatus of Plateosaurus engelhardti: morphological description and soft-tissue reconstruction

Regina Fechner and Rainer Gößling

Plain Language Abstract

Gastralia are bones that are located in the abdominal region of some extant and numerous extinct vertebrates. Although they are often termed "belly ribs" or "abdominal ribs," gastralia are not true ribs. Based on their location in the trunk, gastralia are commonly associated with the protection and support of the viscera and/or ventilation. However, a fresh look at the corresponding soft-tissues raises the question if the gastralial apparatus might be involved in stabilizing the trunk. In order to gain new insights into its functional morphology, the gastralial apparatus of Plateosaurus was described and soft-tissues were reconstructed. The gastralial apparatus of Plateosaurus consists of at least 18 gastralial rows consisting of two medial and two lateral gastralia. It is characterized by a chevron-shaped medial gastralium of the first gastralial row, sigmoid-shaped medial and lateral gastralia with medial gastralia being shorter than the associated lateral gastralia, posterolateral gastralia being broad and strongly curved caudally, articulating medial gastralia and an increasing angle of the gastralial rows. The gastralial apparatus of Plateosaurus is embedded into ventral trunk muscles, which are active during ventilation and locomotion. This suggests that the functions of the gastralial apparatus of Plateosaurus is more complex than previously suggested.

Resumen en Español

La gastralia de Plateosaurus engelhardti: descripción morfológica y reconstrucción del tejido blando

La naturaleza fragmentaria del registro fósil de la gastralia de los dinosaurios sauropodomorfos tiene un impacto considerable en nuestro conocimiento de su morfología funcional y de su evolución en este grupo. Con el objetivo de incrementar el conocimiento de la morfología funcional de la gastralia de los dinosaurios sauropodomorfos se describen restos fósiles de la gastralia de Plateosaurus engelhardti. Se reconstruyen los tejidos blandos y su función aplicando el Soporte Filogenético Viviente (EPB), en este caso comprendiendo cocodrilos y aves. Esta estructura en Plateosaurus consta de, al menos, 18 filas de la gastralia o "costillas abdominales". Con la excepción de la primera fila, la cual tiene una pieza media con forma de V y dos piezas laterales, las filas de "costillas abdominales" constan de dos piezas medias y dos laterales. Las piezas laterales son 2.2 – 2.8 veces más largas que las medias asociadas. Los extremos proximales de las piezas medias se solapan en una disposición tipo enrejado, formando una articulación imbricada medio-ventral. En Plateosaurus es característica la presencia de piezas medias y laterales sigmoideas y el incremento de ángulo y de robustez de las filas de la gastralia desde la parte proximal a la distal. De acuerdo con el Soporte Filogenético Viviente (EPB), la gastralia de Plateosaurus está incrustada dentro del M. rectus abdominis, el cual se une a la cara caudal del esternón e indirectamente al extremo distal del pubis. Al igual que ocurre en los arcosaurios actuales, el m. rectus abdominis está estrechamente relacionado con los otros músculos del grupo hipaxial de músculos abdominales. Los músculos del grupo hipaxial de músculos abdominales están activos durante la ventilación y locomoción, lo cual sugiere que las funciones de la gastralia de Plateosaurus pudieron ser más complejas de lo que previamente se había indicado.

Palabras clave: “costillas abdominales”; grupo hipaxial de músculos abdominales; Sauropodomorpha; estabilización del tronco

Traducción: Enrique Peñalver

Résumé en Français

L'appareil gastralial de Plateosaurus engelhardt: description morphologique et reconstruction des tissus mous

La nature fragmentaire des fossiles de l'appareil gastralial de dinosaures sauropodomorphes a un impact considérable sur notre compréhension de sa morphologie fonctionnelle et l'évolution de ce groupe. Dans le but d'accroître nos connaissances sur la morphologie fonctionnelle de l'appareil gastralial de dinosaures sauropodomorphes, des restes de l'appareil gastralial de Plateosaurus engelhardt sont décrits. Les tissus mous et leurs fonctions sont reconstruits en appliquant un support phylogénétique des espèces existantes, en l'occurrence comprenant des crocodiles et des oiseaux. L'appareil gastralial de Plateosaurus est constitué d'au moins 18 lignes gastralials. A l'exception de la première rangée, qui a une gastralium médiale en forme de chevron et deux gastralia latérales, les rangées gastraliales se composent de deux gastralia médiales et deux gastralia latérales. Les gastralia latérales sont 2.2 à 2.8 fois plus long que les gastralia médiales associés. Les extrémités proximales des gastralia médiales se chevauchent dans une disposition en forme de treillis, formant une articulation d'imbrication mi- ventrale. Les caractéristiques de Plateosaurus sont la forme sigmoïde des gastralia médiales et latérales, l'angle augmentant des rangées gastraliales proximale à distale, ainsi que l'augmentation de la robustesse des rangées de gastralia proximale à distale. Selon le support phylogénétique des espèces existantes, l'appareil gastralial de Plateosaurus est intégré dans M. rectus abdominis, qui se fixe à la partie caudale du sternum et indirectement à l'extrémité distale du pubis. Comme chez les archosauriens existants, m. rectus abdominis est étroitement liée aux autres muscles du groupe des muscles abdominaux hypaxiales. Les muscles du groupe des muscles abdominaux hypaxiales sont actifs pendant la ventilation et de la locomotion, ce qui suggère que les fonctions de l'appareil gastralial de Plateosaurus peut-être plus complexe que ce qui a été suggéré auparavant.

Mots-clés: "côtes du ventre "; muscles abdominaux hypaxiales; Sauropodomorpha; stabilisation du tronc

Translator: Kenny J. Travouillon

Deutsche Zusammenfassung

Der Gastral-Apparat von Plateosaurus engelhardti: morphologische Beschreibung und Weichteil-Rekonstruktion.

Wegen der oft nur fragmentarisch erhaltenen Gastralia sauropodomorpher Dinosaurier wissen wir nur sehr wenig über die Funktionsmorphologie und Evolution dieser Gruppe. Mit dem Ziel unser Wissen über die Funktionsmorphologie des Gastral-Apparates von sauropodomorphen Dinosauriern zu erweitern, werden hier Überreste des Gastral-Apparates von Plateosaurus engelhardti beschrieben. Weichteile und deren Funktion werden rekonstruiert indem wir das Prinzip der phylogenetischen Umklammerung („Extant Phylogenetic Bracket") anwenden, das in diesem Fall Krokodile und Vögel umfasst. Der Gastral-Apparat von Plateosaurus besteht aus mindestens 18 Gastralreihen. Mit Ausnahme der ersten Reihe, die einen winkelförmigen medialen und zwei laterale Gastralia hat, besteht eine Gastralreihe aus zwei medialen und zwei lateralen Gastralia. Die lateralen Gastralia sind 2,2 bis 2,8-mal länger als die dazugehörigen medialen Gastralia. Die proximalen Enden der medialen Gastralia überlappen gitterartig und formen eine mid-ventrale schuppenartige Artikulation. Charakteristisch für Plateosaurus ist die sigmoide Form der medialen und lateralen Gastralia, der zunehmende Winkel der Gastralreihen von proximal zu distal, ebenso wie die zunehmende Robustheit der Gastralreihen von proximal zu distal. Gemäß der Extant Phylogenetic Bracket ist der Gastral-Apparat von Plateosaurus im M. rectus abdominis eingebettet, der an der caudalen Seite des Sternums und indirekt am distalen Ende des Pubis ansetzt. Wie bei heutigen Archosauriern steht der M. rectus abdominis mit den anderen Muskeln der hypaxialen Bauchmuskelgruppe in enger Beziehung. Die Muskeln der hypaxialen Bauchmuskelgruppe sind während der Atmung und Lokomotion aktiv, was andeutet, dass die Funktion des Gastral-Apparates von Plateosaurus möglicherweise komplexer ist als bisher vermutet.

Schlüsselwörter: "Bauchrippen"; hypaxiale Bauchmuskulatur; Sauropodomorpha; Rumpfstabilisierung

Translator: Eva Gebauer

Arabic

357 arab

Translator: Ashraf M.T. Elewa

 

 

FIGURE 1. Gastralial apparatus of Plateosaurus engelhardti. 1, SMNS 12949; 2, interpretative drawing of the chev- ron-shaped medial gastralial of SMNS 12949; 3, SMNS 12950; 4, SMNS 52968; 5, interpretative drawing the mid- ventral imbricating articulation, robust posterolateral gastralia and the last gastralial row of SMNS 52968. Arrows indicate a, chevron-shaped medial gastralium and b, lateral gastralium associated to the chevron-shaped medial gastra- lium; c, mid-ventral imbricating articulation; d, robust posterolateral gastralia, last gastralial row. Scale bar equals 10 cm.

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FIGURE 2. Interpretative drawing of the gastralial apparatus of Plateosaurus engelhardti based on specimens SMNS 12949, SMNS 12950, SMNS 52968. Abbreviations: CMG, chevron-shaped medial gastralium; LG, lateral gastralium; MG, medial gastralium; MVI, mid-ventral imbricating articulation. Not to scale.

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FIGURE 3. Reconstruction drawings of Plateosaurus engelhardti. 1, Crocodilus niloticus in dorsal view showing the association of gastralial apparatus and hypaxial abdominal muscles in extant crocodiles (scale bar equals 10 cm); 2, ventral view of the trunk of Plateosaurus engelhardti depicting the embedment of the gastralial apparatus into m. rectus abdominis. The reconstructed gastralial apparatus does not show medial and lateral gastralia or the mid-ventral imbricating articulation (not to scale); 3, superficial layer and 4, internal layer of the left lateral view of Plateosaurus engelhardti depicting the abdominal hypaxial muscles. Orientation and length of muscle fibres are only of schematic nature; 5, distal end of the pubis and 6, ischium of specimen SMNS 13200 is indicative for the presence of a cartilaginous cap in Plateosaurus engelhardti (not to scale). Abbreviations: CA, cartilage; ECA, epipubic cartilage; GA, gastralial apparatus; GAST, gastralia; ISTR, m. ischiotruncus; OEA, m. obliquus externus abdominis; OIA, m. obliquus internus abdominis; P, pubis; PEC, m. pectoralis; RAE, m. rectus abdominis externus; TA, m. transversalis abdominis; TRUCA, m. truncocaudalis.

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