Dinosaurusi su toplokrvni. Dinosaurusi su mogli biti toplokrvni. Dinosaurusi su previše heterogena grupa

Debata o tome da li su dinosaurusi toplokrvne ili hladnokrvne životinje traje decenijama. S jedne strane, sve savremeni reptili– i gušteri i krokodili su hladnokrvni. S druge strane, ptice, rođaci ili čak potomci dinosaurusa, su toplokrvni. Kada su naučnici još u 19. veku shvatili da su dinosaurusi reptili, prirodno su ih počeli smatrati hladnokrvnim, ali kako su se informacije gomilale, poverenje u to je postajalo sve manje.

Mnogi mali dinosaurusi, na primjer, razni dromeosauri, bili su prekriveni perjem, ali perjani pokrivač, koji pruža toplinsku izolaciju, je nepotreban, pa čak i štetan za hladnokrvnu životinju koja energiju prima izvana. Dinosaurusi su postojali na Antarktiku, koji Period krede već bio blizu svoje trenutne lokacije. Iako tamo nije bilo glečera ili posebno hladnog vremena, bile su duge polarne noći i tokom tih mračnih perioda temperatura zraka je prilično opala. Za toplokrvnu životinju preživljavanje takvog perioda nije problem, ali šta da radi hladnokrvna životinja, pogotovo ona vrlo velika? Respiratorni sistem dinosaurusa, uključujući prilično velike, očigledno je bio vrlo sličan respiratornog sistema ptice su toplokrvne životinje. Sve ove činjenice natjerale su mnoge paleontologe da preispitaju utvrđenu tačku gledišta i prepoznaju dinosaure kao toplokrvne.

Mnogi naučnici su postali pristalice „srednje“ teorije, prema kojoj su mali dinosaurusi, koji su imali perje i po strukturi najbliži pticama, bili zaista toplokrvni, a džinovski dinosaurusi imali su „inercijsku homeotermiju“, odnosno održavali su konstantnu tjelesnu temperaturu zbog svojih ogromnih veličina, odnosno, grubo govoreći, nisu imali vremena da se ohlade zbog velike mase. Ali ova hipoteza nije mogla objasniti sve uočene činjenice, a rasprave na ovu temu nisu zamrle.

Stručnjaci iz SAD-a i Velike Britanije odlučili su odgovoriti na pitanje o tjelesnoj temperaturi dinosaurusa. Paleontolog Herman Pontzer sa Univerziteta Washington, St. Louis, Missouri i njegove kolege sa Kraljevskog veterinarskog koledža Velike Britanije (The Royal Veterinary College, London) ispitali su 13 vrsta dinosaurusa na toplokrvnost, različitih veličina i težina - od malih , Arheopteriks veličine vrana do džinovskog Tyrannosaurus rexa. Na listi istraživača nalazili su se Archaeopteryx, Marasuchus, Microraptor, Compsognathus, Lesothosaurus, Heterodontosaurus, Coelophysis, Velociraptor, Gorgosaurus, Dilophosaurus, Plateosaurus, Allosaurus, Tyrannosaurus. Svima je bila zajednička stvar: hodali su na dvije noge. Ali inače su bili veoma različiti dinosaurusi. Tu spadaju biljojedi predstavnici reda Ornithischia - heterodontosaurus i lesothosaurus, te prosauropodi (Plateosaurus) i teropodi (Velociraptor, Tyrannosaurus i drugi) koji pripadaju redu Saurischia. Na listi je čak bio i trijaski marazu, kojeg paleontolozi smatraju jednim od najranijih dinosaurusa.

Istraživači su primijetili da su moderne toplokrvne životinje sposobne da troše energiju mnogo intenzivnije od hladnokrvnih životinja. Postoji poseban parametar - tzv aerobni kapacitet VO2-max karakteriše sposobnost organizma da pumpa i koristi određenu količinu kiseonika tokom fizičkog rada. Ovo je svojevrsna "cijena energije" za aktivnost životinje.

Da bi procijenili potrošnju energije dinosaurusa, istraživači su koristili dvije metode. Prvi, jednostavan, je da su troškovi energije povezani s dugim nogama životinje. Po udaljenosti od zglob kuka do zemlje je moguće, s određenom greškom, suditi o stepenu aktivnosti i, prema tome, o toplokrvnosti živog bića. Za mnoge moderne životinje ova tehnika daje vrlo točne rezultate.

Druga tehnika je složenija. Sastoji se od izračunavanja mišićnog volumena životinje i, preko njega, parametra VO2-max. Za moderne životinje ova tehnika daje preciznije rezultate, ali, nažalost, volumen mišića dinosaura je nepoznat, može se samo izračunati, i to prilično približno. No, istraživači su se nosili s ovim zadatkom i, na temelju postojećih skeleta dinosaura, stvorili su njihove modele. mišićna masa.

Rezultati proračuna korištenjem obje metode dali su ne potpuno identične, ali općenito prilično slične rezultate. I obje metode su pokazale da energetski utrošak dinosaura, posebno velikih, odgovara utrošku energije toplokrvnih, a ne hladnokrvnih životinja. Odnosno, da bi hodali ili trčali, i velociraptori i, posebno, tiranosaurusi morali su imati stalnu tjelesnu temperaturu.

Korištene metode dale su približno iste rezultate za dinosaure iz različitih redova i porodica. To znači, smatraju istraživači, da je toplokrvnost bila karakteristična za sve dinosauruse i nastala je i prije njih, kod jednog od njihovih predaka.

Međutim, Pontzer i njegove kolege priznaju da je malo vjerovatno da će njihova studija biti u stanju da stavi tačku na debatu o tjelesnoj temperaturi dinosaurusa. Proračun mišićne mase temeljio se na teorijskim konceptima; mišići dinosaura mogli bi raditi nešto drugačije od mišića ptica ili gmazova - općenito, ovaj rad ima dosta „ranjivosti“, kojih su i sami istraživači dobro svjesni. Osim toga, nije sasvim jasno da li bi „inercijska homeotermija“ mogla obezbijediti neophodan nivo opskrbe energijom ili, na kraju krajeva, za aktivan život istim tiranosaurusima je bila potrebna "prava" toplokrvnost.

"Ammonit.ru"

Ilustracija prikazuje dijagram muskulature noge Tyrannosaurus rexa i dužinu njegovog uda.
Ilustracija iz članka u PLoS ONE.

Savremeni sisari i ptice su toplokrvne životinje, dok su ribe, gmizavci i vodozemci hladnokrvni. A dinosaurusi su, kako se ispostavilo, bili srednja opcija.

Jesu li dinosaurusi mogli održavati konstantnu tjelesnu temperaturu, poput današnjih sisara i ptica, ili je ona uvelike varirala ovisno o temperaturi? okruženje, kao moderne ribe, vodozemci i gmizavci? Ovo pitanje zaokuplja paleontologe decenijama. Za dugo vremena burne rasprave na temu da li su dinosaurusi endotermne ili ektotermne životinje bile su sholastičke prirode, jer nije bilo šanse za konačno rješenje problema.

Američki biolog Džon Grejdi, sa Univerziteta Novog Meksika u Albukerkiju, kaže: „Jedan od glavnih razloga za nedostatak pouzdanih rezultata po ovom pitanju je taj što do sada nije postojala metoda za procenu toplokrvnosti izumrlih životinjskih vrsta. Obično su istraživači proučavali strukturu kostiju i odlučili koju moderne vrste Ova drevna životinja bliža je toplokrvnim sisarima ili hladnokrvnim gmizavcima. Povremeno je takvo poređenje imalo smisla, ali se češće ispostavilo da je bezuspješno – kao cijela ova rasprava.”

Glavna razlika je brzina metabolizma

U međuvremenu, endotermne životinje se razlikuju od ektotermnih, prije svega po tome što se kod prvih metabolizam odvija 20-30 puta brže - samo to omogućava toplokrvnim životinjama da proizvedu dovoljnu količinu energije iz hrane koju konzumiraju za održavanje tjelesne temperature. na konstantnom nivou. Stoga se John Grady zapitao da li je moguće procijeniti stope metabolizma iz fosiliziranih fragmenata kostiju. Istraživač kaže: „Odlučio sam da uradim ovo: poslednjih godina Bilo je mnogo objavljenih radova koji su procjenjivali stopu rasta dinosaurusa i palo mi je na pamet da na osnovu ovih podataka možemo odrediti nivo potrošnje energije. A znajući koliko je energije dinosaurusima bilo potrebno za život, možemo procijeniti koliko su topline proizveli.”

Činjenica je da su na rezu kosti dinosaurusa vidljivi prstenovi rasta - baš kao na rezu debla. To omogućava određivanje starosti životinje s velikom preciznošću. Veličina, oblik i struktura kostiju omogućavaju procjenu težine životinje i brzine njenog rasta, a na osnovu toga ne čine puno posla izračunati energetske potrebe i brzinu metabolizma.

Stopa rasta je dobar pokazatelj

To je upravo ono što je John Grady uradio sa skoro 400 predstavnika najviše različite vrste, i živi i izumrli - ptice, gmizavci, ribe, sisari i dinosaurusi. Istraživač je takođe dobio pažnju plavi kitovi, i belonogi hrčci, i ajkule čekićari, i komodo dragons. Odgovarajući članak objavljen je u časopisu Science. “Pokazalo se da je stopa rasta zaista vrlo dobar pokazatelj za procjenu nivoa metabolizma”, kaže istraživač. “Kada se primjenjuje na dinosaurima, ova tehnika je dala rezultate koji se nalaze tačno u sredini između metaboličkih stopa endotermnih i ektotermnih životinja.”

John Grady je svoju tehniku ​​primijenio na 21 vrstu dinosaurusa. Među njima su bili biljojedi sauropodi poput Apatosaurusa i mesožderi teropodi poput Tyrannosaurusa. Ali u svim slučajevima, proračuni naučnika dali su gotovo identične rezultate. Iz njih je slijedilo da dinosaurusi nisu bili potpuno toplokrvne životinje poput modernih sisara ili ptica, ali nisu bili potpuno hladnokrvni poput modernih guštera i zmija. Očigledno, dinosaure je karakterizirao određeni srednji nivo metabolizma.

Inercijalna endotermija krokodila

Zapravo, nije lako povući jasnu granicu između ektotermije i endotermije kod modernih životinja. Nauka poznaje, na primjer, takozvanu inercijsku endotermiju, u kojoj se značajan stepen toplokrvnosti postiže zbog velika veličinaživotinja: u uslovima nivoa i topla klima akumulira toplotu tokom dana i jednostavno nema vremena da se ohladi preko noći. Tipičan primjer ovdje su krokodili: tokom dana se stalno sunčaju (ovo specifično ponašanje se naziva sunčanje), a to im omogućava da dugo vrijeme, gotovo stalno, podržavaju više visoke temperature tijela od temperature okoline. Važno je, međutim, da toplina dolazi samo izvana, bez sudjelovanja vlastitog metabolizma.

Morski psi, kožne kornjače i... dinosaurusi

Tuna i bijele ajkule su druga stvar: tokom aktivno plivanje njihova tjelesna temperatura može premašiti temperaturu vode za deset ili više stepeni, a ovaj efekat se postiže zahvaljujući njihovom vlastitom metabolizmu i karakteristikama cirkulatorni sistem. Sličan mehanizam se nalazi i kod kožnih kornjača. Postoji i sisar čija tjelesna temperatura može odstupiti od prosječne vrijednosti za 10 stepeni u oba smjera - to je ehidna.

John Grady vjeruje da je tjelesna temperatura bila regulirana na približno isti način i kod dinosaurusa, pa čak i predlagao za to srednji tip metabolizam njegovo ime: „Stvorili smo novu riječ - mezotermija, od starogrčkog μέσος (prosjek) i θέρμη (toplina). Inače, takav srednji tip metabolizma bio je, očigledno, optimalan za dinosaure u uslovima klime koja je tada vladala - u Mezozojska era- na našoj planeti".

Dinosaurusi su previše heterogena grupa

Međutim, mnoga pitanja koja se tiču ​​mehanizama termoregulacije kod dinosaurusa i dalje ostaju bez odgovora. Džon Grejdi je proučavao dinosauruse koji su živeli u srednjim i tropskim geografskim širinama, ali šta je sa onima koji su živeli u polarnim predelima sa veoma hladnim zimama? Osim toga, dinosaurusi su dominirali našom planetom 185 miliona godina, što znači da je Stegosaurus odvojen od Tiranosaurusa dužim vremenskim periodom nego što je Tiranosaurus od nas. Osim toga, dinosauri su izuzetno heterogena grupa: jedni su plivali, drugi puzali, treći hodali ili trčali, a treći letjeli; jedni su jeli biljke, drugi strvina, treći su lovili; neki su bili divovi, drugi patuljci; jedni su vodili dan, drugi noćni pogledživot; Njihova koža je takođe bila drugačija.

Malo je vjerovatno da su se sve ove životinje, toliko različite jedna od druge, karakterizirale istim tipom metabolizma tokom desetina miliona godina.

"Odvajanje onoga što obično smatramo 'dinosaurusima' od ptica u statističkoj analizi bilo bi nepraktično jer su ptice dinosaurusi - oni su samo dinosaurusi koji nisu izumrli", rekao je D'Emić u izjavi.

Kada je naučnik udvostručio stope rasta dinosaurusa i dodao ptice u proračune, stope rasta dinosaurusa postale su sličnije toplokrvnim sisarima.

Državni udar

“Željeli bismo jasno naglasiti da se ne slažemo s njegovom centralnom kritikom i naglašavamo posvećenost svim našim originalnim nalazima”, rekao je John Grady, vodeći istraživač originalnog rada i doktorant na Univerzitetu u Novom Meksiku. Prema Gradyju, D'Emićevi argumenti su kontradiktorni. Mnoge životinje rastu sezonski, pa bi stope rasta svih kralježnjaka u studiji, ne samo dinosaura, trebalo udvostručiti. U ovom slučaju, relativne razlike ostaju i dinosaurusi i dalje padaju u jaz između endoterme i ektoterme, kaže Grady.

Osim toga, u originalnoj studiji, naučnici nisu grupirali ptice sa dinosaurima koji ne lete i arheopteriksom (prijelaznom vrstom između dinosaurusa i ptica) zbog značajnih razlika između njih.

„Dokazi za rast su prilično jasni“, kaže Grady. “Dinosaurusi nisu imali isti bijesni metabolizam kao njihovi živi pernati rođaci.”

Stručno mišljenje

Što se tiče drugih naučnika, oni veoma podržavaju nova otkrića o toplokrvnoj prirodi divovskih guštera. Istraživači napominju da stope rasta dinosaura možda nisu tako konzistentne kao kod drugih životinja, te bi bilo pošteno povezati ptice s dinosaurima. Ali potrebno je više dokaza da se riješi konačno pitanje o termoregulaciji, kažu stručnjaci.

S jedne strane, obje studije se oslanjaju na isti skup podataka, uključujući kosti nekoliko desetina dinosaurusa iz gotovo 21 vrste. (Ukupno je poznato više od 700 vrsta dinosaura). Ovaj skup podataka također uključuje cijeli mezozoik, vremenski period koji se proteže preko 180 miliona godina.

„Kada kažete mezozojski dinosaurusi, govorite o ogromnom tijelu životinja koje su živjele u velikom vremenskom periodu“, kaže Kenneth Lacovara, profesor paleontologije i geologije na Drexel univerzitetu u Filadelfiji; nije bio uključen u ove studije. Moguće je da su neki dinosaurusi bili toplokrvni, a drugi mezotermni, ali analize kladističkih grupa (vrsta koje dijele zajedničkog pretka), staništa i vremenskih perioda potrebne su da bi se izolovali različiti metabolizam i brzina rasta, kaže Lacovara.

Osim toga, naučnicima je potrebno više istraživanja o tome jesu li dinosaurusi bili hladnokrvni ili toplokrvni prije nego što mogu sa sigurnošću birati između tri aktivnosti.

"Postoje mnoge druge indikacije da su dinosaurusi koji ne lete vodili vrlo aktivne i energične živote, uporedive sa životima ptica i sisara", kaže Lacovara. Na primjer, neke anatomske studije sugeriraju da su brzo trčale, dok su druge napustile staze tokom migracije, poput mnogih sisara. “Mislim da je nova analiza korak u pravom smjeru.” Treba nam više nijansi i više podataka.”

Rezultati nove studije pokazali su da dinosaurusi nisu bili ni hladnokrvna stvorenja, poput guštera, niti toplokrvna, poput sisara.

Debata o tome da li su drevni gušteri bili ektotermi (koristeći okolinu za podešavanje svoje unutrašnje temperature) ili endoterme (regulišući svoju tjelesnu temperaturu iznutra) traje već desetljećima. Poznato je da je toplokrvnim životinjama potrebna gušća ishrana, više energije i pokretljivosti, a njihov mozak radi intenzivnije. Hladnokrvnim životinjama nedostaju ove prednosti, ali troše energiju ekonomičnije i stoga im nisu potrebne česti sastanci hrana.

Međutim, biolog John Grady sa Univerziteta u Novom Meksiku u Albuquerqueu pronašao je dokaz da obje verzije mogu biti pogrešne.

Potrošnja energije kod dinosaurusa i drugih kičmenjaka na skali od hladnokrvnih do toplokrvnih (ilustracija Johna Gradyja).

Zaključio je da dinosaurusi, poput tune, kožnih kornjača, Australijske ehidne a velike bijele ajkule bile su mezoterme - organizmi koji preferiraju umjerene temperaturne uslove. Takva stvorenja mogu kontrolirati svoju tjelesnu toplinu: mezoterme troše energiju, ali nemaju stalnu temperaturu tijela kao sisari ili ptice.

Proučavanje moderne mezoterme može nam pomoći da shvatimo tačno kako su dinosaurusi provodili termoregulaciju prije mnogo miliona godina. Na primjer, tjelesna temperatura tune je obično nekoliko stupnjeva viša od temperature okolne vode, ali situacija se mijenja kada su ribe prisiljene zaroniti dublje u hladne vode. Odnosno, brzina metabolizma takvih stvorenja može se promijeniti.

Kako bi razumjeli gdje se dinosauri nalaze u metaboličkom spektru, Grady i njegove kolege sastavili su bazu podataka stopa rasta za 381 životinjsku vrstu, uključujući 21 dinosaurusa. Zahvaljujući podacima iz mnogih prethodnih studija, naučnici su uspjeli procijeniti stopu rasta u brojnim oblastima.

Skeleti dinosaura analizirani su metodama kao što je brojanje godišnjih prstenova u fosiliziranoj kosti (da bi se procijenila starost pojedinca), mjerenje dužine kostiju i procjena ukupne mase.

Stope rasta ispitivanih životinja varirale su, od spororastućih krokodila do prilično brzorastućih konja.

Gradyjev tim je zatim uporedio koliko brzo je svaka životinja rasla sa količinom energije koju je potrošila. Kako se ispostavilo, sisari, koji rastu 10 puta brže od gmizavaca, imaju i 10 puta veću brzinu metabolizma.

Istraživači su koristili ove informacije kako bi razumjeli metaboličke performanse dinosaura. Na kraju, naučnici su došli do zaključka da su dinosaurusi bili negdje u sredini na metaboličkoj skali, odnosno bili su mezotermni.

Biti u stanju preći granicu između toplokrvnog i hladnokrvnog svijeta možda je dalo dinosaurima ekološku prednost, rekao je Grady. Mogli su se kretati terenom brže od krokodila, ali i dalje konzumiraju manje hrane od sisara slične veličine.

"Činjenica da su dinosaurusi dominirali ekosistemom oko 130 miliona godina sugeriše da su imali neke prednosti", rekao je naučnik.

Istina, ovdje nastaje kontradikcija: trenutno postoji samo osam vrsta mezotermnih životinja, pa možda na neki način ova strategija nije bila dovoljno isplativa.

Brzi metabolizam sisara i ptica vjerovatno je evoluirao milionima godina, uglavnom nakon izumiranja mezotermnih dinosaurusa. Mnogi moderne ptice razvijaju se u odrasle jedinke u prvih nekoliko sedmica života, ali čini se da su najranije fosilne ptice (kao što je Archeopteryx) rasle mnogo sporije.

Grady planira potvrditi svoja otkrića proučavanjem fosila dinosaurusa iz polarnih područja kao što je Aljaska. On se nada da će uporediti očitavanja izotopa u kostima, za koje neki naučnici vjeruju da pomažu u određivanju tjelesne temperature životinje. Ove informacije će pomoći Gradyjevom timu da shvati koliko je energije sagorela svaka vrsta dinosaura.

Current Istraživački članak paleontologa objavljeno je u časopisu Science.

Dinosaurusi nisu bili ni toplokrvni, kao moderni sisari i ptice, niti hladnokrvni, kao gmizavci ili vodozemci. Istraživanje američkih naučnika, objavljeno 13. juna u časopisu Science, ukazuje da su organizmi ovih drevnih guštera kombinovali oba ova principa zagrevanja tela.

Paleontolozi i biolozi sa univerziteta u Novom Meksiku i Arizoni tvrde da dinosauruse koji su nastanjivali Zemlju prije nekoliko miliona godina treba svrstati u posebnu kategoriju živih bića, koju oni nazivaju mezotermnim, odnosno prosjekom između toplokrvnih i hladnih -krvavi.

Istraživači primjećuju da stvorenja koja imaju sposobnost održavanja konstantne tjelesne temperature imaju pojačan metabolizam. Kreću se brže, troše više energije i treba im više hrane. Ova stvorenja uključuju sve sisare i ptice. Temperatura tijela hladnokrvnih životinja varira ovisno o temperaturi okoline. Zahtevaju manje hrane, jer ekonomičnije troše energiju, ali su u isto vreme i manje aktivni. Ova kategorija uključuje, ali nije ograničena na, gmizavce, vodozemce i ribe.

Kao što primjećuju biolozi, obje ove grupe se razlikuju po različitim stopama rasta: toplokrvne se brže povećavaju, a hladnokrvne - sporije. "Ako udvostručite metabolizam, vaša stopa rasta će se udvostručiti", rekao je Džon Grejdi, naučnik sa Univerziteta u Novom Meksiku.

Kako brzo je životinja rasla, moguće je utvrditi, prema autorima studije, proučavanjem njenih kostiju, na kojima se formira svojevrsni "prsten rasta" - otprilike isti kao u stablima drveća. Naučnici su analizirali strukturu kostiju 381 vrste životinja, uključujući 21 vrstu dinosaura, posebno tiranosaura, alosaura i trodona, i došli do zaključka da je stopa rasta drevnih guštera bila prosječna - veća od one hladnokrvnih životinja, ali niži od toplokrvnih.

"Naši rezultati pokazuju da su dinosaurusi imali metabolizam koji nije tipičan ni za toplokrvne, ni za hladnokrvne organizme. Funkcionisali su drugačije od sisara ili ptica, a ne kao reptili i ribe", rekao je evolucijski biolog sa Univerziteta Arizona State. Brian Enquist .

Prema naučnicima, dinosaurusi su delimično sami zagrevali svoja tela, poput toplokrvnih životinja, a delimično su se oslanjali na okolinu, poput hladnokrvnih životinja. Prema istraživačima, životinje koje koriste ovu strategiju također su među modernim stanovnicima Zemlje. U ovu kategoriju spadaju i neke vrste morskih pasa, tuna, kožna kornjača, kao i kljunaš i ehidna. "Tjelesna temperatura tune, na primjer, opada kako zaranja dublje pod vodu, ali je uvijek toplija od okolnog okruženja", objasnio je Grady.