Olifanten zijn de zwaarste landdieren op aarde. Mammoeten en mastodonten lieten de weegschaal nog verder uitslaan. Onderzoekers van de Universiteit Maastricht hebben nu de druk geanalyseerd op de botten in de poten van deze dieren. Daarvoor gebruikten ze een rekentechniek uit de ingenieurshoek. Begin september publiceerden ze hun resultaten in Journal of Anatomy.¹

Paleontologen graven niet alleen fossielen op, zegt paleontoloog Jesse Hennekam van de Universiteit Maastricht. “We bestuderen ook wat die uitgestorven beesten konden doen – hoe ze stonden, bewogen en aten. Daarvoor kijk ik naar het functionele aspect van opgegraven botten, zoals hoeveel druk of kracht ze aankunnen in een bepaalde richting.”

Circusdieren

Eerder onderzocht Hennekam bijvoorbeeld de kaakstructuur van uitgestorven reuzenslaapmuizen om in te schatten wat ze waarschijnlijk aten.² Nu keek hij naar pootbotten van uitgestorven en nog levende olifantensoorten. Dat deed hij samen met Nicolas Wagner, destijds bachelorstudent in Maastricht, nu masterstudent aan de Humboldtuniversiteit van Berlijn. “We willen hiervan leren hoe ze hun massa droegen”, zegt Wagner. “Hielden ze hun poten recht onder zich, of stonden ze juist wat breder of smaller?” Ook vroegen ze zich af of de dieren minder soepel en flexibel konden bewegen door het torsen van dat enorme gewicht. Hennekam: “Waren mastodonten en mammoeten ook geschikt als circusdieren?”

Om dit te onderzoeken, gebruikten ze eindige-elementenanalyses. Deze methode, die gebruikmaakt van benaderingen, is door ingenieurs ontwikkeld om de sterkte van complexe constructies te berekenen. “Eenvoudig gezegd breekt deze analyse een grote complexe structuur op in kleinere structuren waardoor het gemakkelijker is om uit te rekenen hoe krachten zich erover verdelen”, zegt Hennekam. “Wij gebruikten deze methode om de kracht op complexe botstructuren te simuleren.”

De onderzoekers scanden eerst de botten die je kunt zien als het opperarmbeen van mammoeten, mastodonten en drie nog levende olifantensoorten. Daarvan maakten ze 3D-modellen. Vervolgens simuleerden ze de belasting en spanningen op het bot als er recht van boven een kracht op werkt van ongeveer 23.000 newton – ongeveer 60 procent van het gewicht van een Aziatische olifant, een realistisch percentage als hij op één van zijn poten leunt.

Jesse Hannekam (rechts) en Nicolas Wagner scanden onder meer mammoetbotten afkomstig van Dick Mol van themapark Historyland in Hellevoetsluis. Daarvan maakten ze digitale 3D-modellen waarmee ze de draagkrachten simuleerden. Foto: Wil van Balen

De belangrijkste les was dat deze rekenmethode werkt voor deze botten. “Je hoort hoe de biologie technologische ontwikkelingen inspireert, maar technologie kan zeker ook de biologie vooruit helpen”, zegt Wagner.

Jurassic Park

Ook zagen de onderzoekers, niet geheel verrassend, dat de stevige, robuuste botten van mastodonten beter bestand zijn tegen zware belasting uit verschillende richtingen dan de slankere botten van mammoeten en moderne olifanten. Waarom hebben moderne olifanten dan geen robuuste botten? “Onze hypothese is dat het voordeel van slankere botten is dat ze lichter zijn en flexibeler kunnen bewegen dan de robuuste”, zegt Hennekam. “En we denken dat de dunnere botten sterk bleven door evolutionaire aanpassingen in de microstructuur.” Die aanpassingen zouden de botten sterker maken op zwakker plekken. Dit idee hebben de onderzoekers nog niet kunnen testen doordat de simulaties uitgaan van versimpelde modellen waarbij de botten helemaal uit één soort materiaal bestaan, zonder ruimte voor verschillende microstructuren.

Een andere vervolgstap is achterhalen hoe dinosaurusbotten bewogen. Hennekam: “We kunnen gaan berekenen of een Brachiosaurus echt op zijn achterpoten kon staan en of een T. rex inderdaad het dak van een auto kan bijten, zoals in Jurassic Park.”

REFERENTIES

1. Wagner, N. F., Chatar, N., Hennekam, J.J., Modelling Compressive Loading in Large-bodied Mammals Reveals Distinct Biomechanical Strategies in Proboscidean Humeri, Journal of Anatomy, 00, 1–17 (2026).
2. Hennekam, J.J., Herridge, V.L., Cox, P. G., Feeding Biomechanics Reveals Niche Differentiation Related to Insular Gigantism, Evolution, 77(6), 2023, 1303–1314 (2023).