Главная / Овуляция / Все крупные динозавры были теплокровными. Динозавры могли быть теплокровными Крокодилы теплокровные или холоднокровные

Все крупные динозавры были теплокровными. Динозавры могли быть теплокровными Крокодилы теплокровные или холоднокровные

Результаты нового исследования показали: динозавры не были ни хладнокровными существами, как ящерицы, ни теплокровными, как млекопитающие.

Дискуссия о том, были ли древние ящеры эктотермами (использующими окружающую среду для настройки своей внутренней температуры) или же эндотермами (регулирующими температуру своего тела изнутри), продолжается уже много десятилетий. Известно, что теплокровные животные нуждаются в более плотном питании, обладают большей энергией и подвижностью, их мозг работает интенсивнее. Хладнокровные животные лишены этих преимуществ, зато они более экономно тратят энергию и поэтому не нуждаются в частых приёмах пищи.

Однако биолог Джон Грейди (John Grady) из университета Нью-Мексико в Альбукерке нашёл доказательства того, что обе версии могут быть ошибочны.

Расход энергии у динозавров и других позвоночных по шкале от холоднокровных до теплокровных (иллюстрация John Grady).

Он сделал вывод, что динозавры, как тунец, кожистые черепахи, австралийские ехидны и большие белые акулы, относились к мезотермам − организмам, предпочитающим умеренные температурные условия. Такие существа могут контролировать тепло своего тела: мезотермы сжигают энергию, но не имеют постоянной температуры тела, как млекопитающие или птицы.

Изучение современных мезотермов может помочь понять, как именно динозавры осуществляли терморегуляцию много миллионов лет назад. Например, температура тела тунца обычно превышает температуру окружающей его воды на несколько градусов, но ситуация меняется, когда рыбам приходится нырять вглубь холодных вод. То есть скорость метаболизма у таких существ может изменяться.

Чтобы понять, где в метаболическом спектре располагаются динозавры, Грейди и его коллеги собрали базу данных о темпе роста 381 вида животных, в том числе 21 динозавра. Благодаря данным множества предыдущих исследований, учёным удалось оценить темп роста по ряду направлений.

Скелеты динозавров были проанализированы с помощью таких методов, как подсчёт количества годовых колец окаменелой кости (так можно оценить возраст индивида), измерение длины костей и оценка общей массы.

Темпы роста изученных животных варьировались - от медленно растущих крокодилов до достаточно быстро достигающих зрелости лошадей.

Затем группа Грейди сравнила то, как быстро растёт каждое животное с тем, сколько энергии оно тратит. Как оказалось, млекопитающие, растущие в 10 раз быстрее, чем рептилии, также имеют и скорость метаболизма в 10 раз выше.

Исследователи использовали эту информацию для понимания метаболических показателей динозавров. В конечном итоге учёные пришли к выводу, что на метаболической шкале динозавры оказались где-то посередине, то есть были мезотермами.

По словам Грейди, способность находиться на грани мира теплокровных и хладнокровных, возможно, дала динозаврам экологическое преимущество. Они были в состоянии передвигаться по местности быстрее крокодилов, но при этом потреблять меньше пищи, чем аналогичное по размеру млекопитающее.

"Тот факт, что динозавры доминировали в экосистеме около 130 миллионов лет, говорит о том, что у них были какие-то выгодные отличия", - считает учёный.

Правда, здесь возникает противоречие: в настоящее время существует всего восемь видов животных-мезотермов, так что, возможно, в чём-то такая стратегия оказалась недостаточно выгодной.

Быстрый метаболизм млекопитающих и птиц, вероятно, развивался в течение миллионов лет, в основном после того, как не стало мезотермов-динозавров. Многие современные птицы развиваются до взрослой особи в течение нескольких первых недель жизни, однако самые ранние ископаемые птицы (вроде археоптерикса), по-видимому, росли гораздо медленнее.

Грейди планирует подтвердить свои выводы, изучая окаменелости динозавров из полярных регионов, таких как Аляска. Он надеется сравнить показатели изотопов в костях, которые, как считают некоторые учёные, помогают определить температуру тела животного. Эта информация поможет команде Грейди понять, сколько энергии сжигал каждый конкретный вид динозавров.

Нынешняя научная статья палеонтологов была опубликована в журнале Science.

Современные млекопитающие и птицы относятся к теплокровным животным, рыбы, рептилии и амфибии - к холоднокровным. А динозавры, как выясняется, были промежуточным вариантом.

Способны ли были динозавры поддерживать температуру тела постоянной, как сегодняшние млекопитающие и птицы, или же она менялась в широких пределах в зависимости от температуры окружающей среды, как у современных рыб, земноводных и пресмыкающихся? Этот вопрос занимает ученых-палеонтологов уже не один десяток лет. Долгое время жаркие споры на тему о том, были динозавры эндотермными или эктотерными животными, носили схоластический характер, поскольку шансов на окончательное разрешение вопроса не предвиделось.

Американский биолог Джон Грейди (John Grady) из университета Нью-Мексико в Альбукерке, говорит: «Одна из главных причин отсутствия достоверных результатов в этом вопросе состоит в том, что до сих пор не существовало методики, позволяющей оценивать теплокровность вымерших видов животных. Как правило, исследователи изучали структуру костей и решали, к каким современным видам это древнее животное ближе - к теплокровным млекопитающим или к холоднокровным пресмыкающимся. Изредка такое сравнение имело смысл, но чаще оно оказывалось бесплодным - как и вся эта дискуссия».

Главное различие - в скорости метаболизма

Между тем, эндотермные животные отличаются от эктотермных, прежде всего, тем, что у первых обмен веществ протекает в 20-30 раз быстрее - только это и позволяет теплокровным производить из потребляемой ими пищи достаточное количество энергии для поддержания температуры тела на постоянном уровне. Поэтому Джон Грейди задался вопросом, нельзя ли по окаменелым фрагментам костей оценить скорость метаболизма. Исследователь рассказывает: «Я решил сделать вот что: в последние годы было опубликовано немало работ, в которых оценивалась скорость роста динозавров, и мне пришло в голову, что на основе этих данных можно определить уровень расхода энергии. А зная, сколько энергии требовалось динозаврам для жизнедеятельности, можно оценить, и сколько тепла они вырабатывали».

Дело в том, что на срезе костей динозавров видны годичные кольца - точно так же, как на срезе древесного ствола. Это дает возможность с высокой точностью определять возраст животного. Размеры, форма и структура костей позволяют оценивать массу животного и скорость его роста, а на этой основе не составляет большого труда рассчитать потребность в энергии и скорость обмена веществ.

Скорость роста - удачный индикатор

Именно это Джон Грейди и проделал в отношении почти 400 представителей самых разных видов, как ныне живущих, так и вымерших - птиц, рептилий, рыб, млекопитающих и динозавров. Внимания исследователя удостоились и синие киты, и белоногие хомячки, и молотоголовые акулы, и комодские вараны. Соответствующая статья опубликована в журнале Science. «При этом оказалось, что скорость роста и в самом деле является очень удачным индикатором для оценки уровня обмена веществ, - говорит исследователь. - Применительно к динозаврам эта методика дала результаты, лежащие ровно посередине между скоростями метаболизма у эндотермных и у эктотермных животных».

Джон Грейди применил свою методику к 21 виду динозавров. Среди них были и растительноядные зауроподы вроде апатозавра, и хищные тероподы вроде тираннозавра. Но во всех случаях расчеты ученого дали практически идентичные результаты. Из них следовало, что динозавры не были в полной мере теплокровными животными наподобие нынешних млекопитающих или птиц, но не были они и совсем уж холоднокровными наподобие современных ящериц и змей. Судя по всему, для динозавров был характерен некий промежуточный уровень метаболизма.

Инерциальная эндотермия крокодилов

Вообще-то провести четкую границу между эктотермией и эндотермией бывает нелегко и у современных животных. Науке известна, например, так называемая инерциальная эндотермия, при которой значительная степень теплокровности достигается за счет крупного размера животного: в условиях ровного и теплого климата оно накапливает тепло днем и просто не успевает за ночь охладиться. Типичным примером тут могут послужить крокодилы: днем они постоянно греются на солнце (это специфическое поведение именуется баскингом), и это позволяет им довольно длительное время, почти постоянно, поддерживать более высокую температуру тела, чем температура окружающей среды. Важно, однако, что тепло при этом поступает лишь извне, без участия собственного метаболизма.

Акулы, кожистые черепахи и… динозавры

Иное дело - тунцы и белые акулы: во время активного плавания температура их тела может превышать температуру воды на десять и более градусов, причем этот эффект достигается за счет собственного обмена веществ и особенностей кровеносной системы. Сходный механизм присущ также кожистым черепахам. Есть и млекопитающее животное, температура тела которого может отклоняться от среднего значения на 10 градусов в обе стороны, - это ехидна.

Джон Грейди полагает, что примерно так же регулировалась температура тела и у динозавров, и даже предложил для этого промежуточного типа метаболизма свое название: «Мы образовали новое слово - мезотермия, от древнегреческого μέσος (средний) и θέρμη (тепло). Кстати, такая промежуточная разновидность метаболизма была, судя по всему, оптимальной для динозавров в условиях того климата, который царил тогда - в мезозойскую эру - на нашей планете».

Динозавры - слишком неоднородная группа

Впрочем, много вопросов, касающихся механизмов терморегуляции динозавров, по-прежнему остаются без ответа. Джон Грейди изучал динозавров, обитавших в средних и тропических широтах, а как обстояло дело с теми, кто жил в полярных регионах с весьма прохладной зимой? Кроме того, динозавры доминировали на нашей планете на протяжении 185 миллионов лет, то есть стегозавра отделяет от тираннозавра больший период времени, чем тираннозавра от нас. К тому же динозавры - крайне неоднородная группа: одни плавали, другие ползали, третьи ходили или бегали, четвертые летали; одни питались растениями, другие падалью, третьи охотились; одни были гигантами, другие карликами; одни вели дневной, другие ночной образ жизни; разными были и их кожные покровы.

Едва ли всем этим столь непохожим друг на друга животным на протяжении десятков миллионов лет был свойственен один и тот же тип метаболизма.

Динозавры не были ни теплокровными, как современные млекопитающие и птицы, ни хладнокровными, как рептилии или амфибии. Исследования американских ученых, опубликованные 13 июня в журнале Science, свидетельствуют о том, в организмах этих древних ящеров сочетались оба данных принципа обогрева тела.

Палеонтологи и биологи из университетов штатов Нью-Мексико и Аризона утверждают, что динозавров, населявших Землю миллионы лет назад, следует относить к особой категории живых существ, которую они называют мезотермической, то есть средней между теплокровными и хладнокровными.

Исследователи отмечают, что существа, которые обладают способностью сохранять постоянную температуру тела, отличаются повышенным метаболизмом. Они быстрее двигаются, тратят больше энергии и нуждаются в большем количестве пищи. К таким существам относятся все млекопитающие и птицы. Температура тела хладнокровных животных меняется в зависимости от температуры окружающей среды. Им требуется меньше еды, так как они более экономно тратят энергию, однако, при этом, их отличает и меньшая активность. В данную категорию входят, в частности, рептилии, амфибии и рыбы.

Как отмечают биологи, обе эти группы отличаются разными темпами роста: теплокровные увеличиваются в размерах быстрее, а хладнокровные - медленнее. "Если повысить метаболизм в два раза, то ровно в два раза увеличится и скорость роста", - подчеркнул ученый из Университета Нью-Мексико Джон Грейди.

Установить, как быстро росло животное, по словам авторов исследования, можно, изучив его кости, на которых образуются своего рода "годичные кольца" - примерно такие же, как в стволах деревьев. Ученые проанализировали структуру костей 381 вида животных, среди них - 21 вида динозавров, в частности, тиранозавров, аллозавров и троодонов, и пришли к выводу, что темпы роста древних ящеров были средними - более высокими, чем у хладнокровных, но более низкими, чем у теплокровных.

"Наши результаты показывают, что метаболизм динозавров был таким, какой не характерен ни для теплокровных, ни для хладнокровных организмов. Они функционировали не так, как млекопитающие или птицы, и не так как рептилии и рыбы", - подчеркнул эволюционный биолог из Университета штата Аризона Брайан Энквист.

Как утверждают ученые, динозавры частично обогревали свои тела самостоятельно, как теплокровные, а частично полагались на окружающую среду - подобно хладнокровным. По словам исследователей, животные, которые используют данную стратегию, есть и среди современных обитателей Земли. К этой категории они относят некоторые виды акул, тунца, кожистую черепаху, а также утконоса и ехидну. "Температура тела тунца, к примеру, снижается, когда он погружается глубже под воду, однако она всегда теплее окружающей среды", - пояснил Грейди.

Дискуссия о том, были ли динозавры теплокровными или холоднокровными животными продолжается уже не одно десятилетие. С одной стороны, все современные рептилии – и ящерицы, и крокодилы – холоднокровные. С другой - птицы, родственники или даже потомки динозавров – теплокровны. Когда ученые, еще в 19 веке, поняли, что динозавры – рептилии, их, естественно, стали считать холоднокровными, но по мере накопления информации уверенности в этом становилось все меньше и меньше.

Многие мелкие динозавры, например, различные дромеозавры, были покрыты перьями, а ведь перьевой покров, обеспечивающий теплоизоляцию, холоднокровному животному, получающему энергию извне, не нужен и даже вреден. Динозавры существовали в Антарктиде, которая в меловом периоде уже находилась недалеко от своего нынешнего местоположения. Хотя ледников и особых холодов там не было, но длительные полярные ночи были и во время этих темных периодов температура воздуха падала довольно сильно. Для теплокровного животного пережить такой период не проблема, а вот что делать холоднокровному, тем более очень крупному? Дыхательная система динозавров, в том числе довольно крупных, судя по всему очень походила на дыхательную систему птиц – животных теплокровных. Все эти факты заставили многих палеонтологов пересмотреть устоявшуюся точку зрения и признать динозавров теплокровными.

Многие ученые стали сторонниками "промежуточной" теории, согласно которой маленькие динозавры, обладавшие перьевым покровом и наиболее близкие по своему строению к птицам были по-настоящему теплокровными, а динозавры – гиганты обладали "инерциальной гомойотермией", то есть поддерживали постоянную температуру тела за счет своих огромных размеров, то есть, грубо говоря, они не успевали остыть из-за своей большой массы. Но и эта гипотеза не могла объяснить всех наблюдавшихся фактов и дискуссии на эту тему не угасли.

Ответить на вопрос о температуре тела динозавров решили специалисты из США и Великобритании. Палеонтолог Герман Понтцер (Herman Pontzer) из Университета Вашингтона в Сент-Луисе, США (Washington University, St. Louis, Missouri) и его коллеги из Королевского ветеринарного колледжа Великобритании (The Royal Veterinary College, London) исследовали на предмет теплокровности 13 видов динозавров самого разного размера и веса – от крошечного, размером с ворону, археоптерикса до гигантского тираннозавра. В список исследователей вошли Archaeopteryx, Marasuchus, Microraptor, Compsognathus, Lesothosaurus, Heterodontosaurus, Coelophysis, Velociraptor, Gorgosaurus, Dilophosaurus, Plateosaurus, Allosaurus, Tyrannosaurus. Всех их объединяет способ передвижения – они ходили на двух ногах. Но в остальном это были очень разные динозавры. Это и травоядные представители отряда орнитихий (Ornithischia) – гетеродонтозавр и лесотозавр, и относящиеся к отряду заурихий (Saurischia) прозауроподы (платеозавр) и тероподы (велоцираптор, тираннозавр и другие). В список попал даже триасовый маразух, которого палеонтологи считают одним из самых ранних динозавров.

Исследователи обратили внимание на то, что современные теплокровные животные способны гораздо более интенсивно расходовать энергию, чем холоднокровные. Существует специальный параметр – так называемая аэробная способность VO2-max характеризующая способность организма перекачивать и использовать определенный объем кислорода при физической работе. Это своего рода «энергетическая цена» активности животного.

Для оценки энергозатрат динозавров исследователи применили две методики. Первая, простая, заключается в том, что энергозатраты связаны с длинной ноги животного. По расстоянию от тазобедренного сустава до земли можно, с некоторой погрешностью, судить о степени активности и, следовательно, о теплокровности живого существа. Для многих современных животных такая методика дает очень точные результаты.

Вторая методика более сложная. Она заключается в расчете объема мышц животного и уже через него – параметра VO2-max. Для современных животных эта методика дает более точные результаты, но, к сожалению, объем мышц динозавров неизвестен, его можно лишь рассчитать, и то довольно приблизительно. Но исследователи справились с этой задачей и на основе имеющихся скелетов динозавров создали модели их мышечной массы.

Результаты расчетов по обеим методикам дали не совсем идентичные, но в целом довольно близкие результаты. И оба метода показали, что энергетические затраты динозавров, особенно крупных, соответствовали энергозатратам теплокровных, а не холоднокровных животных. То есть, для того, чтобы идти или бежать и велоцирапторы и, тем более, тираннозавры должны были иметь постоянную температуру тела.

Применявшиеся методики дали примерно одинаковые результаты для динозавров из разных отрядов и семейств. Значит, считают исследователи, теплокровность была свойственна вообще всем динозаврам и возникла еще до них, у кого-то из их предков.

Впрочем, Понтцер и его коллеги признают, что вряд ли их исследование сможет поставить точку в спорах о температуре тела динозавров. Расчет мышечной массы базировался на теоретических построениях, мышцы динозавров могли работать несколько иначе, чем у птиц или рептилий – в общем у этой работы довольно много "уязвимых мест", что прекрасно понимают и сами исследователи. Кроме того, не совсем понятно, могла ли "инерциальная гомойотермия" обеспечивать необходимый уровень обеспечения энергией или, все-таки, для активной жизни тем же тираннозаврам была необходима "настоящая" теплокровность.

"Аммонит.ру"