入り口恐竜は温血動物です。 恐竜は温血動物だった可能性があります。 恐竜は異質すぎるグループです
恐竜が温血動物だったのか、冷血動物だったのかについての議論は何十年も続いている。 一方で、すべてが 現代の爬虫類– トカゲもワニも冷血です。 一方、鳥類、恐竜の親戚、さらには子孫は温血動物です。 19 世紀に科学者たちが恐竜が爬虫類であることに気づいたとき、当然彼らは冷血動物であると考えられ始めましたが、情報が蓄積されるにつれて、その確信はますます薄れていきました。
さまざまなドロマエオサウルスなど、多くの小型恐竜は羽毛で覆われていましたが、断熱を提供する羽毛カバーは、外部からエネルギーを受ける変温動物にとっては不必要であり、有害ですらあります。 南極には恐竜が存在していましたが、 白亜紀すでに現在地近くにありました。 そこには氷河や特別な寒さはありませんでしたが、長い極夜があり、これらの暗い期間には気温がかなり低下しました。 恒温動物にとって、そのような期間を生き延びることは問題ではありませんが、冷血動物、特に非常に大型の動物はどうすべきでしょうか。 かなり大型のものを含む恐竜の呼吸器系は、明らかに恐竜と非常によく似ていた。 呼吸器系鳥は恒温動物です。 これらすべての事実により、多くの古生物学者は確立された見解を再考し、恐竜を温血動物として認識することを余儀なくされました。
多くの科学者が「中間」理論の支持者となった。この理論によれば、羽毛があり、鳥類に構造的に最も近い小型恐竜は真の恒温動物であり、巨大恐竜は「慣性恒温性」を持っていた、つまり一定の恒温性を維持していたという。つまり、大まかに言えば、その大きな質量のために体温を下げる時間がありませんでした。 しかし、この仮説は観察されたすべての事実を説明できるわけではなく、このテーマに関する議論は消えませんでした。
アメリカとイギリスの専門家は、恐竜の体温についての質問に答えることにしました。 ミズーリ州セントルイスのワシントン大学の古生物学者ハーマン・ポンツァーと英国王立獣医大学（ロンドン王立獣医大学）の同僚は、サイズや体重の異なる13種の恐竜の温血性を調べた。 、カラスサイズの始祖鳥から巨大なティラノサウルスまで。 研究者のリストには、始祖鳥、マラスクス、ミクロラプトル、コンプソグナトゥス、レソトサウルス、ヘテロドントサウルス、コエロフィシス、ヴェロキラプトル、ゴルゴサウルス、ディロフォサウルス、プラテオサウルス、アロサウルス、ティラノサウルスが含まれていた。 彼らには共通点が1つありました。それは、二本足で歩いていたということです。 しかし、それ以外の点では、それらはまったく異なる恐竜でした。 これらには、鳥盤目の草食動物の代表であるヘテロドントサウルスとレソトサウルス、竜盤目に属する原竜脚類（プラテオサウルス）と獣脚類（ヴェロキラプトル、ティラノサウルスなど）が含まれます。 リストには、古生物学者が最古の恐竜の一つと考えている三畳紀のマラスクスも含まれていた。
研究者たちは、現代の温血動物は冷血動物よりもはるかに集中的にエネルギーを消費できることに気づいています。 特別なパラメータがあります - いわゆる 有酸素能力 VO2-max は、肉体労働中に一定量の酸素を汲み上げて使用する体の能力を特徴づけます。 これは動物の活動に対する一種の「エネルギー価格」です。
恐竜のエネルギー消費量を推定するために、研究者らは 2 つの方法を使用しました。 1 つ目は単純ですが、動物の長い脚にはエネルギーコストが関係しているということです。 からの距離で 股関節地上では、多少の誤差はあるものの、生き物の活動の程度、したがって温血性を判断することが可能です。 現代の多くの動物では、この技術により非常に正確な結果が得られます。
2 番目の手法はより複雑です。 これは、動物の筋肉量を計算し、それを通じて VO2-max パラメーターを計算することから構成されます。 現代の動物の場合、この技術はより正確な結果をもたらしますが、残念ながら、恐竜の筋肉量は不明であり、計算することができるだけであり、非常に近似的です。 しかし研究者たちはこの課題に取り組み、既存の恐竜の骨格に基づいて恐竜のモデルを作成した。 筋肉量.
両方の方法を使用した計算結果は、完全に同一ではありませんでしたが、一般に非常に似た結果になりました。 そして、どちらの方法でも、恐竜、特に大型の恐竜のエネルギー消費量は、冷血動物ではなく温血動物のエネルギー消費量に相当することが示された。 つまり、ヴェロキラプトルと特にティラノサウルスは、歩いたり走ったりするために、体温を一定に保たなければならなかった。
使用された方法は、異なる目や科の恐竜に対してほぼ同じ結果をもたらしました。 これは、温血性はすべての恐竜の特徴であり、恐竜よりも前、つまり彼らの祖先のうちの1つから生じたものであると研究者らは考えている。
しかし、ポンツァーと彼の同僚は、彼らの研究が恐竜の体温に関する議論に終止符を打つことができる可能性は低いことを認めている。 筋肉量の計算は理論的な概念に基づいており、恐竜の筋肉は鳥や爬虫類の筋肉とはわずかに異なる働きをする可能性があります。一般に、この研究には非常に多くの「脆弱性」があり、研究者自身もそれをよく知っています。 さらに、「慣性恒温療法」が必要なレベルのエネルギー供給を提供できるかどうか、あるいは結局のところ、 アクティブな生活同じティラノサウルスにも「本物の」温血性が必要でした。
「アンモニット.ru」
この図は、ティラノサウルス レックスの脚の筋肉組織とその四肢の長さを示しています。
PLoS ONE の記事からの図。
現代の哺乳類と鳥類は温血動物ですが、魚類、爬虫類、両生類は冷血動物です。 そして、結局のところ、恐竜はその中間の選択肢でした。
恐竜は現在の哺乳類や鳥類のように体温を一定に保つことができたのでしょうか、それとも温度によって大きく変化したのでしょうか? 環境、現代の魚類、両生類、爬虫類のようなものでしょうか？ この疑問は、古生物学者を何十年も悩ませてきました。 長い間恐竜が内温動物であるか変温動物であるかというテーマに関する激しい議論は、問題の最終的な解決の可能性がなかったため、本質的に学術的なものでした。
アルバカーキのニューメキシコ大学のアメリカ人生物学者ジョン・グレイディは次のように述べています。「この問題に関して信頼できる結果が得られなかった主な理由の一つは、これまで絶滅した動物種の温血性を評価する方法がなかったことです。」 通常、研究者は骨の構造を研究し、どの骨構造であるかを決定します。 現生種この古代の動物は、温血哺乳類または冷血爬虫類に近いです。 時にはそのような比較が意味をなすこともありましたが、この議論全体のように、無駄であることが判明した場合の方が多かったです。」
主な違いは代謝率です
一方、内温動物は変温動物とは異なり、まず第一に、前者では代謝が20〜30倍速く進行します。これにより、恒温動物は体温を維持するために消費した食物から十分な量のエネルギーを生産できます。一定のレベルで。 そこでジョン・グレイディは、化石化した骨片から代謝率を推定することが可能かどうか疑問に思いました。 研究者は次のように述べています。 ここ数年恐竜の成長率を推定した論文がたくさん出版されており、このデータに基づいてエネルギー消費のレベルを決定できるのではないかと思いつきました。 そして、恐竜が生きるのにどれだけのエネルギーが必要かがわかれば、恐竜がどれだけの熱を発生するかを推定することができます。」
実際、木の幹の切り口と同じように、恐竜の骨の切り口にも年輪が見えます。 これにより、動物の年齢を高精度に判定することが可能となる。 骨の大きさ、形、構造から動物の体重と成長速度を推定することができますが、これに基づいて動物の体重を推定することはできません。 多くの作業エネルギー必要量と代謝率を計算します。
成長率は良い指標です
これはまさにジョン・グレイディが最も多くの400人近くの代表者に対して行ったことである。 他の種類、現生および絶滅した鳥、爬虫類、魚、哺乳類、恐竜の両方。 研究者も注目 青いクジラ、シロアシハムスター、シュモクザメ、 コモドドラゴン。 対応する論文はサイエンス誌に掲載されました。 「成長率は代謝レベルを評価するための非常に優れた指標であることが判明しました」と研究者は言います。 「この技術を恐竜に適用すると、内温動物と変温動物の代謝率のちょうど中間に位置する結果が得られました。」
ジョン・グレイディは自分の技術を 21 種の恐竜に適用しました。 その中には、アパトサウルスのような草食の竜脚類や、ティラノサウルスのような肉食の獣脚類も含まれていました。 しかし、いずれの場合も、科学者の計算ではほぼ同じ結果が得られました。 その結果、恐竜は現代の哺乳類や鳥類のような完全な温血動物ではないが、現代のトカゲやヘビのような完全な冷血動物でもなかったことがわかりました。 どうやら、恐竜はある中間レベルの代謝を特徴としていたようです。
ワニの慣性吸熱作用
実際、現代の動物において変温性と内温性との間に明確な境界線を引くことは容易ではありません。 たとえば、科学はいわゆる慣性吸熱作用を知っています。この現象では、かなりの程度の温血性が達成されます。 大きいサイズ動物: レベルと 暖かい気候日中は熱が蓄積され、一晩中冷える時間がありません。 ここでの典型的な例はワニです。日中、ワニは常に日光浴をしており (この特定の行動は日向ぼっこと呼ばれます)、これによりワニは次のことを行うことができます。 長い間、ほぼ常に、より多くのサポート 高温周囲の温度よりも本体の温度が高くなります。 ただし、熱は自分自身の代謝には関与せず、外部からのみ得られることが重要です。
サメ、オサガメ、そして...恐竜
マグロとホホジロザメは別問題です。 アクティブな水泳彼らの体温は水温を10度以上超えることがありますが、この効果は彼ら自身の代謝と特性によって達成されます。 循環系。 同様のメカニズムはオサガメにも見られます。 体温が平均値から両方向に10度逸脱する可能性がある哺乳類もいます。これはハリモグラです。
ジョン・グレイディは、恐竜でも体温はほぼ同じように調節されていたと考えており、そのための提案さえした。 中間型代謝の名前：「私たちは、古代ギリシャ語のμέσος（平均）とθέρμη（熱）から、新しい単語、中温を作りました。 ちなみに、このような中間タイプの代謝は、当時支配していた気候条件では、明らかに恐竜にとって最適でした。 中生代-私たちの地球上で。」
恐竜は異質すぎるグループです
しかし、恐竜の体温調節のメカニズムに関する多くの疑問は依然として未解決のままです。 ジョン・グレイディは中緯度と熱帯に生息する恐竜を研究しましたが、冬が非常に寒い極地に生息する恐竜はどうでしょうか? さらに、恐竜は 1 億 8,500 万年間地球を支配していました。これは、ステゴサウルスとティラノサウルスが私たちから離れていた期間よりも、ステゴサウルスがティラノサウルスから離れていたことを意味します。 さらに、恐竜は非常に多様なグループです。泳ぐものもあれば、這うもの、歩いたり走ったり、飛ぶものもあります。 ある者は植物を食べ、ある者は腐肉を食べ、ある者は狩りをした。 巨人もいれば小人もいた。 ある者はその日をリードし、他の者は 夜の様子人生; 肌も違っていました。
互いに大きく異なるこれらすべての動物が、数千万年にわたって同じ種類の代謝を特徴としていたとは考えにくいです。
「鳥は恐竜であり、絶滅しなかった単なる恐竜であるため、統計分析で私たちが一般に『恐竜』と考えているものを鳥から分離することは現実的ではない」とデミック氏は声明で述べた。
科学者が恐竜の成長率を 2 倍にし、計算に鳥を加えたところ、恐竜の成長率は温血哺乳類により近くなりました。
クーデター
「私たちは彼の中心的な批判に同意しないことを明確にしたいと思います。そして、私たちはすべてのオリジナルの発見へのコミットメントを強調したいと思います」と、オリジナルの研究の主任研究者であり、ニューメキシコ大学の博士課程の学生であるジョン・グレイディは述べた。 グレイディ氏によれば、デミック氏の主張は矛盾しているという。 多くの動物は季節ごとに成長するため、恐竜だけでなく、研究対象となるすべての脊椎動物の成長率を 2 倍にする必要があります。 この場合、相対的な違いは残り、恐竜は依然として内温動物と外温動物の間のギャップに陥るとグレイディ氏は言う。
さらに、最初の研究では、科学者らは鳥類を飛べない恐竜と始祖鳥（恐竜と鳥類の間の移行種）との間に大きな違いがあるため、分類しなかった。
「成長の証拠は非常に明白です」とグレイディ氏は言う。 「恐竜は、羽毛のある現生の近縁種と同じような猛烈な新陳代謝をしていませんでした。」
専門家の意見
他の科学者に関しては、巨大トカゲの温血性に関する新たな発見を非常に支持している。 研究者らは、恐竜の成長速度は他の動物ほど一貫していない可能性があり、鳥と恐竜を関連づけるのは公平であろうと指摘している。 しかし、体温調節に関する最終的な疑問を解決するには、さらなる証拠が必要だと専門家らは言う。
一方で、両方の研究は、ほぼ 21 種の数十の恐竜の骨を含む同じデータセットに依存しています。 (合計で 700 種以上の恐竜が知られています)。 このデータセットには、1 億 8,000 万年以上にわたる中生代全体も含まれています。
「中生代の恐竜というと、膨大な期間にわたって生きた動物の巨大な集団のことを指します」と、フィラデルフィアのドレクセル大学の古生物学と地質学の教授、ケネス・ラコヴァラは言う。 彼はこれらの研究には関与していませんでした。 一部の恐竜は温血動物であり、他の恐竜は中温動物であった可能性はあるが、異なる代謝と成長率を分離するには分岐群（共通の祖先を共有する種）、生息地、および期間の分析が必要であるとラコバラ氏は言う。
さらに、科学者が自信を持って 3 つの活動のどちらかを選択できるようになるには、恐竜が冷血動物だったのか、温血動物だったのかについてさらなる研究が必要です。
「飛べない恐竜が、鳥類や哺乳類に匹敵する、非常に活発で精力的な生活を送っていたことを示す証拠は他にもたくさんあります」とラコヴァラ氏は言う。 たとえば、いくつかの解剖学的研究では、多くの哺乳類と同様に、彼らは素早く走ったことが示唆されていますが、他の動物は移動中に道を離れました。 「新しい分析は正しい方向への一歩だと思います。」 より多くのニュアンスとより多くのデータが必要です。」
新しい研究の結果は、恐竜がトカゲのような冷血動物でも、哺乳類のような温血動物でもないことを示した。
古代のトカゲが変温動物（環境を利用して内部温度を調節する）か内温動物（内部から体温を調節する）であるかについての議論は、何十年も続いている。 温血動物はより濃厚な栄養を必要とし、より多くのエネルギーと可動性を持ち、脳がより激しく働くことが知られています。 変温動物にはこれらの利点がありませんが、より経済的にエネルギーを消費するため、 頻繁な約束食べ物。
しかし、アルバカーキのニューメキシコ大学の生物学者ジョン・グレイディ氏は、両方のバージョンが間違っている可能性があるという証拠を発見した。
冷血動物から温血動物までのスケールでの恐竜や他の脊椎動物のエネルギー消費量 (ジョン・グレイディによるイラスト)。
彼は、マグロやオサガメのような恐竜は、 オーストラリアのハリモグラそしてホホジロザメは中温動物、つまり適度な温度条件を好む生物でした。 このような生き物は体温を制御できます。中温動物はエネルギーを消費しますが、哺乳類や鳥類のように一定の体温を持ちません。
現代の中温動物を研究することは、何百万年も前に恐竜がどのように体温調節を行っていたかを正確に理解するのに役立ちます。 たとえば、マグロの体温は通常、周囲の水温よりも数度高いですが、魚が冷たい海に深く潜ることを余儀なくされると状況は変わります。 つまり、そのような生物の代謝率は変化する可能性があります。
恐竜が代謝スペクトルのどの位置に位置するかを理解するために、グレイディと彼の同僚は、21 種の恐竜を含む 381 種の動物の成長率のデータベースを作成しました。 これまでの多くの研究からのデータのおかげで、科学者は多くの分野での成長率を推定することができました。
恐竜の骨格は、化石化した骨の年輪の数を数えたり（個体の年齢を推定するため）、骨の長さを測定したり、総質量を推定したりするなどの方法を使用して分析されました。
研究対象となった動物の成長速度は、成長の遅いワニからかなり成長の早い馬まで様々でした。
次にグレイディ氏のチームは、各動物の成長速度と消費したエネルギー量を比較した。 実は、爬虫類よりも10倍の速さで成長する哺乳類は、代謝率も10倍高いのです。
研究者らはこの情報を恐竜の代謝パフォーマンスを理解するために使用しました。 最終的に科学者たちは、恐竜は代謝スケールの中間、つまり中温動物であるという結論に達した。
温血の世界と冷血の世界の間の境界線をまたぐことができたことが、恐竜に生態学的利点を与えた可能性があるとグレイディ氏は述べた。 彼らはワニよりも速く地形を移動することができましたが、それでも同じサイズの哺乳類よりも少ない食物しか消費しません。
「恐竜が約1億3000万年にわたって生態系を支配していたという事実は、恐竜がいくつかの有利な違いを持っていたことを示唆している」と科学者は述べた。
確かに、ここで矛盾が生じます。現在、中温動物は 8 種しか存在しないため、ある意味、この戦略は十分な利益をもたらすものではなかったのかもしれません。
哺乳類と鳥類の急速な代謝は、おそらく中温恐竜の絶滅後に、数百万年かけて進化したと考えられます。 多くの 現代の鳥鳥類は生後数週間で成虫に成長しますが、最も初期の化石鳥類（始祖鳥など）は、はるかにゆっくりと成長したようです。
グレイディ氏は、アラスカなどの極地で採取された恐竜の化石を研究することで、自分の発見を確認する予定だ。 彼は、一部の科学者が動物の体温を決定するのに役立つと信じている骨の同位体の測定値を比較したいと考えています。 この情報は、グレイディのチームが特定の恐竜種ごとにどれだけのエネルギーを消費したかを理解するのに役立ちます。
現在 研究論文古生物学者の論文はサイエンス誌に掲載されました。
恐竜は現代の哺乳類や鳥類のような温血動物でも、爬虫類や両生類のような冷血動物でもありませんでした。 6月13日にサイエンス誌に発表されたアメリカの科学者らの研究は、これらの古代のトカゲの生物が体の加熱のこれらの原理の両方を組み合わせていたことを示しています。
ニューメキシコ大学とアリゾナ大学の古生物学者と生物学者は、数百万年前に地球に生息していた恐竜は、彼らが中温動物、つまり恒温動物と冷血動物の中間と呼ぶ特別なカテゴリーの生き物として分類されるべきだと主張している。 -血まみれの。
研究者らは、体温を一定に維持する能力を持つ生物は代謝が増加していることに注目しています。 彼らはより速く動き、より多くのエネルギーを消費し、より多くの食物を必要とします。 これらの生き物には、すべての哺乳類と鳥類が含まれます。 変温動物の体温は周囲の温度によって変化します。 エネルギーをより経済的に消費するため、必要な食料は少なくなりますが、同時に活動性も低下します。 このカテゴリには、爬虫類、両生類、魚が含まれますが、これらに限定されません。
生物学者が指摘しているように、これらのグループはどちらも成長速度が異なります。温血グループはより速くサイズが増加し、冷血グループはよりゆっくりとサイズが増加します。 「代謝が2倍になれば、成長率も2倍になります」とニューメキシコ大学の科学者ジョン・グレイディ氏は言う。
研究著者らによると、木の幹とほぼ同じ一種の「成長輪」が形成される動物の骨を研究することで、動物の成長速度を知ることが可能だという。 科学者たちは、21種の恐竜、特にティラノサウルス、アロサウルス、トロオドンを含む381種の動物の骨格を分析し、古代のトカゲの成長速度は平均的であり、冷血動物の成長速度よりも高いという結論に達しました。ただし、温血動物よりは低いです。
アリゾナ州立大学の進化生物学者ブライアン・エンクイスト氏は、「我々の結果は、恐竜が温血生物にも冷血生物にも典型的ではない代謝を持っていたことを示している。恐竜は哺乳類や鳥類とは異なる機能を持っており、爬虫類や魚類とは異なる」と述べた。 。
科学者によると、恐竜は温血動物のように部分的に自分で体を温め、冷血動物のように部分的に環境に依存していました。 研究者らによると、この戦略を使用する動物は、地球の現代の住民にも含まれています。 このカテゴリーには、サメ、マグロ、オサガメのいくつかの種に加え、カモノハシやハリモグラが含まれます。 「例えば、マグロの体温は水中に深く潜ると低下しますが、常に周囲の環境より暖かいのです」とグレイディ氏は説明した。