Les dinosaures ont le sang chaud. Les dinosaures auraient pu avoir le sang chaud. Les dinosaures constituent un groupe trop hétérogène

Le débat sur la question de savoir si les dinosaures étaient des animaux à sang chaud ou à sang froid dure depuis des décennies. D'une part, tout reptiles modernes– les lézards et les crocodiles ont le sang froid. En revanche, les oiseaux, apparentés voire descendants des dinosaures, ont le sang chaud. Lorsque les scientifiques, au 19ème siècle, ont réalisé que les dinosaures étaient des reptiles, ils ont naturellement commencé à être considérés comme des animaux à sang froid, mais à mesure que les informations s'accumulaient, la confiance en cela devenait de moins en moins grande.

De nombreux petits dinosaures, par exemple divers dromaeosaures, étaient recouverts de plumes, mais le revêtement en plumes, qui assure l'isolation thermique, est inutile et même nocif pour un animal à sang froid qui reçoit de l'énergie de l'extérieur. Les dinosaures existaient en Antarctique, ce qui Période crétacéeétait déjà proche de son emplacement actuel. Même s'il n'y avait pas de glaciers ni de temps particulièrement froid, il y avait de longues nuits polaires et pendant ces périodes sombres, la température de l'air baissait de manière assez significative. Pour un animal à sang chaud, survivre à une telle période n'est pas un problème, mais que doit faire un animal à sang froid, surtout un très gros animal ? Le système respiratoire des dinosaures, y compris des dinosaures assez grands, était apparemment très similaire à celui des dinosaures. système respiratoire les oiseaux sont des animaux à sang chaud. Tous ces faits ont obligé de nombreux paléontologues à reconsidérer le point de vue établi et à reconnaître les dinosaures comme à sang chaud.

De nombreux scientifiques sont devenus partisans de la théorie « intermédiaire », selon laquelle les petits dinosaures, qui avaient des plumes et dont la structure était la plus proche des oiseaux, avaient vraiment le sang chaud, et les dinosaures géants avaient une « homéothermie inertielle », c'est-à-dire qu'ils maintenaient une constante température corporelle en raison de leur taille énorme, c'est-à-dire qu'en gros, ils n'ont pas eu le temps de se refroidir en raison de leur masse importante. Mais cette hypothèse ne pouvait pas expliquer tous les faits observés, et les discussions sur ce sujet ne se sont pas éteintes.

Des experts des États-Unis et de Grande-Bretagne ont décidé de répondre à la question sur la température corporelle des dinosaures. Le paléontologue Herman Pontzer de l'Université de Washington, St. Louis, Missouri et ses collègues du Royal Veterinary College of Great Britain (The Royal Veterinary College, Londres) ont examiné 13 espèces de dinosaures à sang chaud, de différentes tailles et poids - du plus petit , Archaeopteryx de la taille d'un corbeau au Tyrannosaurus rex géant. La liste des chercheurs comprenait Archaeopteryx, Marasuchus, Microraptor, Compsognathus, Lesothosaurus, Heterodontosaurus, Coelophysis, Velociraptor, Gorgosaurus, Dilophosaurus, Plateosaurus, Allosaurus, Tyrannosaurus. Ils avaient tous un point commun : ils marchaient sur deux jambes. Mais sinon, c’étaient des dinosaures très différents. Ceux-ci incluent des représentants herbivores de l'ordre Ornithischia - hétérodontosaure et lesothosaure, ainsi que des prosauropodes (Plateosaurus) et des théropodes (Velociraptor, Tyrannosaurus et autres) appartenant à l'ordre Saurischia. La liste comprenait même le Marasuchus du Trias, que les paléontologues considèrent comme l'un des premiers dinosaures.

Les chercheurs ont remarqué que les animaux modernes à sang chaud sont capables de dépenser de l'énergie beaucoup plus intensément que les animaux à sang froid. Il existe un paramètre spécial - ce qu'on appelle capacité aérobie VO2-max caractérise la capacité du corps à pomper et à utiliser un certain volume d’oxygène pendant un travail physique. C’est une sorte de « prix énergétique » pour l’activité de l’animal.

Pour estimer la dépense énergétique des dinosaures, les chercheurs ont utilisé deux méthodes. La première, simple, est que les coûts énergétiques sont associés aux longues pattes de l’animal. Par distance de articulation de la hanche au sol, il est possible, avec une certaine erreur, de juger du degré d'activité et, par conséquent, du sang chaud d'un être vivant. Pour de nombreux animaux modernes, cette technique donne des résultats très précis.

La deuxième technique est plus complexe. Elle consiste à calculer le volume musculaire de l’animal et, à travers lui, le paramètre VO2-max. Pour les animaux modernes, cette technique donne des résultats plus précis, mais, malheureusement, le volume musculaire des dinosaures est inconnu, il ne peut être calculé que de manière assez approximative. Mais les chercheurs ont fait face à cette tâche et, sur la base des squelettes de dinosaures existants, en ont créé des modèles. masse musculaire.

Les résultats des calculs utilisant les deux méthodes n’ont pas donné des résultats entièrement identiques, mais généralement assez similaires. Et les deux méthodes ont montré que la dépense énergétique des dinosaures, en particulier des plus grands, correspondait à la dépense énergétique des animaux à sang chaud, et non à celle des animaux à sang froid. Autrement dit, pour marcher ou courir, les vélociraptors et, en particulier, les tyrannosaures devaient avoir une température corporelle constante.

Les méthodes utilisées ont donné à peu près les mêmes résultats pour des dinosaures de différents ordres et familles. Cela signifie, pensent les chercheurs, que le sang chaud était caractéristique de tous les dinosaures et qu'il était apparu avant eux, chez l'un de leurs ancêtres.

Cependant, Pontzer et ses collègues admettent qu'il est peu probable que leur étude puisse mettre un terme au débat sur la température corporelle des dinosaures. Le calcul de la masse musculaire était basé sur des concepts théoriques : les muscles des dinosaures pourraient fonctionner légèrement différemment de ceux des oiseaux ou des reptiles - en général, ce travail présente de nombreuses « vulnérabilités », dont les chercheurs eux-mêmes sont bien conscients. En outre, il n’est pas tout à fait clair si « l’homéothermie inertielle » pourrait fournir le niveau d’approvisionnement énergétique nécessaire ou, après tout, pour vie active les mêmes tyrannosaures avaient besoin d’un « vrai » sang chaud.

"Ammonit.ru"

L'illustration montre un diagramme de la musculature de la jambe d'un Tyrannosaurus rex et de la longueur de son membre.
Illustration tirée d'un article de PLoS ONE.

Les mammifères et les oiseaux modernes sont des animaux à sang chaud, tandis que les poissons, les reptiles et les amphibiens ont le sang froid. Et il s’avère que les dinosaures étaient une option intermédiaire.

Les dinosaures étaient-ils capables de maintenir une température corporelle constante, comme les mammifères et les oiseaux d'aujourd'hui, ou cette température variait-elle considérablement en fonction de la température ? environnement, comme les poissons, les amphibiens et les reptiles modernes ? Cette question préoccupe les paléontologues depuis des décennies. Pendant longtemps les débats houleux sur la question de savoir si les dinosaures étaient des animaux endothermiques ou ectothermiques étaient de nature scolaire, car il n'y avait aucune chance d'une résolution finale de la question.

Le biologiste américain John Grady, de l'Université du Nouveau-Mexique à Albuquerque, déclare : « L'une des principales raisons du manque de résultats fiables dans ce domaine est que jusqu'à présent, il n'existait aucune méthode permettant d'évaluer le sang chaud des espèces animales disparues. Généralement, les chercheurs étudiaient la structure osseuse et décidaient espèce moderne Cet animal ancien est plus proche des mammifères à sang chaud ou des reptiles à sang froid. Parfois, une telle comparaison avait du sens, mais le plus souvent elle s’avérait infructueuse – comme toute cette discussion.»

La principale différence est le taux métabolique

Pendant ce temps, les animaux endothermiques diffèrent des animaux ectothermiques, tout d'abord par le fait que chez les premiers, le métabolisme se déroule 20 à 30 fois plus rapidement - seul cela permet aux animaux à sang chaud de produire une quantité suffisante d'énergie à partir de la nourriture qu'ils consomment pour maintenir la température corporelle. à un niveau constant. John Grady s'est donc demandé s'il était possible d'estimer les taux métaboliques à partir de fragments d'os fossilisés. Le chercheur déclare : « J’ai décidé de faire ceci : dernières années De nombreux articles ont été publiés qui estimaient le taux de croissance des dinosaures, et il m'est venu à l'esprit que, sur la base de ces données, nous pourrions déterminer le niveau de dépense énergétique. Et connaissant la quantité d’énergie dont les dinosaures avaient besoin pour vivre, nous pouvons estimer la quantité de chaleur qu’ils généraient.

Le fait est que sur une coupe d'os de dinosaure, des anneaux de croissance sont visibles - tout comme sur une coupe de tronc d'arbre. Cela permet de déterminer l'âge de l'animal avec une grande précision. La taille, la forme et la structure des os permettent d'estimer le poids de l'animal et le rythme de sa croissance, et ne constituent à ce titre pas beaucoup de travail calculer les besoins énergétiques et le taux métabolique.

Le taux de croissance est un bon indicateur

C'est exactement ce qu'a fait John Grady avec près de 400 représentants des plus grands différents types, à la fois vivants et disparus - oiseaux, reptiles, poissons, mammifères et dinosaures. Le chercheur a également retenu l'attention baleine bleue, et les hamsters à pattes blanches, et les requins marteaux, et Dragon de Komodo. L'article correspondant a été publié dans la revue Science. "Il s'est avéré que le taux de croissance est effectivement un très bon indicateur pour évaluer le niveau du métabolisme", explique le chercheur. "Appliquée aux dinosaures, cette technique a donné des résultats qui se situent exactement à mi-chemin entre les taux métaboliques des animaux endothermiques et ectothermiques."

John Grady a appliqué sa technique à 21 espèces de dinosaures. Parmi eux se trouvaient des sauropodes herbivores comme l’Apatosaurus et des théropodes carnivores comme le Tyrannosaurus. Mais dans tous les cas, les calculs du scientifique ont donné des résultats quasiment identiques. Il en découlait que les dinosaures n'étaient pas complètement des animaux à sang chaud comme les mammifères ou les oiseaux modernes, mais qu'ils n'étaient pas complètement à sang froid comme les lézards et les serpents modernes. Apparemment, les dinosaures étaient caractérisés par un certain niveau de métabolisme intermédiaire.

Endothermie inertielle des crocodiles

En fait, il n’est pas facile de tracer une frontière claire entre l’ectothermie et l’endothermie chez les animaux modernes. La science connaît, par exemple, ce qu'on appelle l'endothermie inertielle, dans laquelle un degré important de sang chaud est atteint grâce à grande taille animal : dans des conditions de niveau et climat chaud il accumule de la chaleur pendant la journée et n'a tout simplement pas le temps de se refroidir pendant la nuit. Un exemple typique ici est celui des crocodiles : pendant la journée, ils se prélassent constamment au soleil (ce comportement spécifique est appelé se prélasser), ce qui leur permet de longue durée, presque constamment, soutiennent davantage haute température corps que la température ambiante. Il est toutefois important que la chaleur provienne uniquement de l’extérieur, sans la participation de notre propre métabolisme.

Requins, tortues luth et... dinosaures

Les thons et les requins blancs sont une autre affaire : pendant natation active leur température corporelle peut dépasser la température de l'eau de dix degrés ou plus, et cet effet est obtenu grâce à leur propre métabolisme et leurs caractéristiques système circulatoire. Un mécanisme similaire se retrouve également chez les tortues luth. Il existe également un mammifère dont la température corporelle peut s'écarter de la valeur moyenne de 10 degrés dans les deux sens - c'est l'échidné.

John Grady pense que la température corporelle était régulée à peu près de la même manière chez les dinosaures, et a même proposé cela type intermédiaire métabolisme son nom : « Nous avons formé un nouveau mot – mésothermie, du grec ancien μέσος (moyenne) et θέρμη (chaleur). À propos, un tel type de métabolisme intermédiaire était, apparemment, optimal pour les dinosaures dans les conditions climatiques qui régnaient alors - dans ère mésozoïque- sur notre planète".

Les dinosaures constituent un groupe trop hétérogène

Cependant, de nombreuses questions concernant les mécanismes de thermorégulation chez les dinosaures restent encore sans réponse. John Grady a étudié les dinosaures qui vivaient sous les latitudes moyennes et tropicales, mais qu'en est-il de ceux qui vivaient dans des régions polaires aux hivers très frais ? De plus, les dinosaures ont dominé notre planète pendant 185 millions d'années, ce qui signifie que le stégosaure est séparé du tyrannosaure par une période de temps plus longue que le tyrannosaure ne l'est de nous. De plus, les dinosaures constituent un groupe extrêmement hétérogène : certains nagaient, d’autres rampaient, d’autres marchaient ou couraient, et d’autres encore volaient ; certains mangeaient des plantes, d’autres de la charogne, d’autres chassaient ; certains étaient des géants, d’autres des nains ; certains ont mené la journée, d'autres image de nuit vie; Leurs peaux étaient également différentes.

Il est peu probable que tous ces animaux, si différents les uns des autres, aient été caractérisés par le même type de métabolisme sur des dizaines de millions d’années.

"Séparer ce que nous considérons généralement comme des "dinosaures" et des oiseaux dans une analyse statistique serait peu pratique, car les oiseaux sont des dinosaures, ce sont simplement des dinosaures qui n'ont pas disparu", a déclaré D'Emic dans un communiqué.

Lorsque le scientifique a doublé les taux de croissance des dinosaures et ajouté les oiseaux aux calculs, les taux de croissance des dinosaures sont devenus plus proches de ceux des mammifères à sang chaud.

Coup

"Nous tenons à préciser que nous ne sommes pas d'accord avec sa critique centrale et nous insistons sur notre engagement envers toutes nos découvertes originales", a déclaré John Grady, chercheur principal du travail original et doctorant à l'Université du Nouveau-Mexique. Selon Grady, les arguments de D'Emic sont contradictoires. De nombreux animaux grandissent de façon saisonnière et les taux de croissance de tous les vertébrés étudiés, et pas seulement des dinosaures, devraient donc être doublés. Dans ce cas, les différences relatives demeurent et les dinosaures se situent toujours dans l’écart entre les endothermes et les ectothermes, explique Grady.

De plus, dans l’étude originale, les scientifiques n’ont pas regroupé les oiseaux avec les dinosaures incapables de voler et l’Archaeopteryx (une espèce de transition entre les dinosaures et les oiseaux) en raison de différences significatives entre eux.

« Les preuves de croissance sont assez claires », déclare Grady. "Les dinosaures n'avaient pas le même métabolisme furieux que leurs parents à plumes vivants."

Opinion d'expert

Quant aux autres scientifiques, ils soutiennent pleinement les nouvelles découvertes sur la nature à sang chaud des lézards géants. Les chercheurs notent que les taux de croissance des dinosaures ne sont peut-être pas aussi constants que ceux des autres animaux et qu'il serait juste de relier les oiseaux aux dinosaures. Mais des preuves supplémentaires sont nécessaires pour régler la dernière question de la thermorégulation, estiment les experts.

D’une part, les deux études s’appuient sur le même ensemble de données, comprenant les ossements de plusieurs dizaines de dinosaures appartenant à près de 21 espèces. (Au total, plus de 700 espèces de dinosaures sont connues). Cet ensemble de données comprend également l’ensemble du Mésozoïque, une période s’étendant sur plus de 180 millions d’années.

"Quand vous parlez de dinosaures du Mésozoïque, vous parlez d'un énorme groupe d'animaux qui ont vécu pendant une très longue période", explique Kenneth Lacovara, professeur de paléontologie et de géologie à l'Université Drexel de Philadelphie. il n'a pas été impliqué dans ces études. Il est possible que certains dinosaures aient le sang chaud et d'autres des mésothermes, mais des analyses de groupes cladistiques (espèces partageant un ancêtre commun), d'habitats et de périodes sont nécessaires pour isoler différents métabolismes et taux de croissance, explique Lacovara.

De plus, les scientifiques ont besoin de plus de recherches pour savoir si les dinosaures avaient le sang froid ou le sang chaud avant de pouvoir choisir en toute confiance entre ces trois activités.

"Il existe de nombreuses autres indications selon lesquelles les dinosaures incapables de voler menaient une vie très active et énergique, comparable à celle des oiseaux et des mammifères", explique Lacovara. Par exemple, certaines études anatomiques suggèrent qu’ils couraient rapidement, tandis que d’autres laissaient des traces lors de la migration, comme de nombreux mammifères. "Je pense que la nouvelle analyse est un pas dans la bonne direction." Nous avons besoin de plus de nuances et de plus de données.

Les résultats d’une nouvelle étude ont montré que les dinosaures n’étaient ni des créatures à sang froid, comme les lézards, ni à sang chaud, comme les mammifères.

Le débat sur la question de savoir si les anciens lézards étaient des ectothermes (utilisant l’environnement pour ajuster leur température interne) ou des endothermes (régulant la température de leur corps de l’intérieur) dure depuis de nombreuses décennies. On sait que les animaux à sang chaud ont besoin d'une alimentation plus dense, ont plus d'énergie et de mobilité et que leur cerveau travaille plus intensément. Les animaux à sang froid n'ont pas ces avantages, mais ils dépensent de l'énergie de manière plus économique et n'ont donc pas besoin rendez-vous fréquents nourriture.

Cependant, le biologiste John Grady de l'Université du Nouveau-Mexique à Albuquerque a trouvé des preuves que les deux versions pourraient être fausses.

Dépense énergétique chez les dinosaures et autres vertébrés sur une échelle allant du sang froid au sang chaud (illustration de John Grady).

Il a conclu que les dinosaures, comme le thon, la tortue luth, Échidnés australiens et les grands requins blancs étaient des mésothermes – des organismes qui préfèrent des conditions de température modérées. Ces créatures peuvent contrôler leur chaleur corporelle : les mésothermes brûlent de l'énergie, mais n'ont pas une température corporelle constante comme les mammifères ou les oiseaux.

L’étude des mésothermes modernes peut nous aider à comprendre exactement comment les dinosaures effectuaient leur thermorégulation il y a plusieurs millions d’années. Par exemple, la température corporelle du thon est généralement supérieure de plusieurs degrés à la température de l'eau environnante, mais la situation change lorsque les poissons sont obligés de plonger plus profondément dans les eaux froides. Autrement dit, le taux métabolique de ces créatures peut changer.

Pour comprendre où se situent les dinosaures sur le spectre métabolique, Grady et ses collègues ont compilé une base de données des taux de croissance de 381 espèces animales, dont 21 dinosaures. Grâce aux données de nombreuses études antérieures, les scientifiques ont pu estimer le taux de croissance dans un certain nombre de domaines.

Les squelettes de dinosaures ont été analysés à l'aide de méthodes telles que le comptage du nombre d'anneaux annuels dans un os fossilisé (pour estimer l'âge d'un individu), la mesure de la longueur des os et l'estimation de la masse totale.

Les taux de croissance des animaux étudiés variaient, depuis les crocodiles à croissance lente jusqu'aux chevaux à croissance assez rapide.

L'équipe de Grady a ensuite comparé la rapidité avec laquelle chaque animal grandissait avec la quantité d'énergie qu'il dépensait. Il s’avère que les mammifères, qui grandissent 10 fois plus vite que les reptiles, ont également un taux métabolique 10 fois plus élevé.

Les chercheurs ont utilisé ces informations pour comprendre les performances métaboliques des dinosaures. En fin de compte, les scientifiques sont arrivés à la conclusion que les dinosaures se situaient quelque part au milieu sur l’échelle métabolique, c’est-à-dire qu’ils étaient des mésothermes.

Être capable de chevaucher la frontière entre les mondes à sang chaud et à sang froid aurait pu donner aux dinosaures un avantage écologique, a déclaré Grady. Ils étaient capables de se déplacer plus rapidement que les crocodiles, mais consommaient toujours moins de nourriture qu'un mammifère de taille similaire.

"Le fait que les dinosaures aient dominé l'écosystème pendant environ 130 millions d'années suggère qu'ils présentaient des différences avantageuses", a déclaré le scientifique.

Certes, une contradiction surgit ici : il n'existe actuellement que huit espèces d'animaux mésothermiques, donc peut-être, à certains égards, cette stratégie n'était-elle pas assez rentable.

Le métabolisme rapide des mammifères et des oiseaux a probablement évolué sur des millions d’années, principalement après l’extinction des dinosaures mésothermiques. Beaucoup oiseaux modernes se transforment en adultes au cours des premières semaines de leur vie, mais les premiers oiseaux fossiles (comme l'Archeopteryx) semblent avoir grandi beaucoup plus lentement.

Grady prévoit de confirmer ses découvertes en étudiant des fossiles de dinosaures provenant de régions polaires comme l'Alaska. Il espère comparer les résultats des isotopes dans les os, qui, selon certains scientifiques, aident à déterminer la température corporelle d'un animal. Ces informations aideront l'équipe de Grady à comprendre la quantité d'énergie brûlée par chaque espèce de dinosaure.

Actuel article de recherche paléontologues a été publié dans la revue Science.

Les dinosaures n’avaient ni le sang chaud, comme les mammifères et les oiseaux modernes, ni le sang froid, comme les reptiles ou les amphibiens. Des recherches menées par des scientifiques américains, publiées le 13 juin dans la revue Science, indiquent que les organismes de ces anciens lézards combinaient ces deux principes d'échauffement corporel.

Les paléontologues et les biologistes des universités du Nouveau-Mexique et de l'Arizona affirment que les dinosaures qui habitaient la Terre il y a des millions d'années devraient être classés comme une catégorie spéciale d'êtres vivants, qu'ils appellent mésothermiques, c'est-à-dire une moyenne entre le sang chaud et le sang froid. -du sang.

Les chercheurs notent que les créatures capables de maintenir une température corporelle constante ont un métabolisme accru. Ils se déplacent plus vite, dépensent plus d’énergie et ont besoin de plus de nourriture. Ces créatures comprennent tous les mammifères et les oiseaux. La température corporelle des animaux à sang froid varie en fonction de la température ambiante. Ils ont besoin de moins de nourriture, car ils dépensent leur énergie de manière plus économique, mais en même temps, ils sont également moins actifs. Cette catégorie comprend, sans toutefois s'y limiter, les reptiles, les amphibiens et les poissons.

Comme le notent les biologistes, ces deux groupes diffèrent par des taux de croissance différents : ceux à sang chaud augmentent en taille plus rapidement et ceux à sang froid - plus lentement. "Si vous doublez votre métabolisme, votre taux de croissance doublera", a déclaré John Grady, scientifique à l'Université du Nouveau-Mexique.

Il est possible de déterminer la rapidité avec laquelle un animal a grandi, selon les auteurs de l'étude, en étudiant ses os, sur lesquels se forme une sorte d'"anneau de croissance" - à peu près le même que dans les troncs d'arbres. Les scientifiques ont analysé la structure osseuse de 381 espèces d'animaux, dont 21 espèces de dinosaures, en particulier des tyrannosaures, des allosaures et des troodons, et sont arrivés à la conclusion que le taux de croissance des anciens lézards était moyen - supérieur à celui des animaux à sang froid, mais inférieur à celui du sang chaud.

"Nos résultats montrent que les dinosaures avaient un métabolisme qui n'est pas typique des organismes à sang chaud ou froid. Ils fonctionnaient différemment des mammifères ou des oiseaux, et pas comme les reptiles et les poissons", a déclaré le biologiste évolutionniste de l'Arizona State University. .

Selon les scientifiques, les dinosaures chauffaient partiellement leur corps par eux-mêmes, comme les animaux à sang chaud, et dépendaient en partie de l'environnement, comme les animaux à sang froid. Selon les chercheurs, les animaux qui utilisent cette stratégie font également partie des habitants modernes de la Terre. Ils incluent certaines espèces de requins, de thon, de tortue luth, ainsi que d’ornithorynques et d’échidnés dans cette catégorie. "La température corporelle du thon, par exemple, diminue à mesure qu'il plonge plus profondément sous l'eau, mais elle est toujours plus chaude que l'environnement", a expliqué Grady.