Ali so bili dinozavri toplokrvni?

Primer za in proti toplokrvnim presnovam pri dinozavrih

AlonzoDesign / Getty Images

Ker obstaja toliko zmede o tem, kaj pomeni, da je katero koli bitje – ne le dinozaver – hladnokrvno ali toplokrvno, začnimo našo analizo tega vprašanja z nekaj prepotrebnimi definicijami.

Biologi uporabljajo različne besede za opis metabolizma določene živali (to je narava in hitrost kemičnih procesov, ki potekajo v njenih celicah). V an endotermna bitje, celice proizvajajo toploto, ki ohranja telesno temperaturo živali, medtem ko ektotermično živali absorbirajo toploto iz okolice.

Obstajata še dva izraza umetnosti, ki to vprašanje še dodatno zapleteta. Prvi je homeotermično , ki opisuje živali, ki vzdržujejo stalno notranjo telesno temperaturo, drugi pa je poikilotermno , ki velja za živali, katerih telesna temperatura niha glede na okolje. (Zmedeno je, da je možno, da je bitje ektotermno, ne pa tudi poikiotermno, če spremeni svoje vedenje, da bi obdržalo svojo telesno temperaturo, ko se sooča z neugodnim okoljem.)

Kaj pomeni biti toplokrven in hladnokrven?

Kot ste morda domnevali iz zgornjih definicij, ni nujno, da ima ektotermni plazilec dobesedno temperaturno hladnejšo kri kot endotermni sesalec. Na primer, kri puščavskega kuščarja, ki se greje na soncu, bo začasno toplejša od krvi sesalca podobne velikosti v istem okolju, čeprav bo telesna temperatura kuščarja padla z nočjo.

Kakorkoli že, v sodobnem svetu so sesalci in ptice tako endotermni kot homeotermni (tj. toplokrvni), medtem ko je večina plazilcev (in nekatere ribe) tako ektotermnih kot poikilotermnih (tj. hladnokrvnih). Kaj pa dinozavri?

Paleontologi in evolucijski biologi so približno sto let po tem, ko so začeli izkopavati njihove fosile, domnevali, da so bili dinozavri hladnokrvni. Zdi se, da so to domnevo spodbudili trije prepleteni sklepi:

1) Nekateri dinozavri so bili zelo veliki, zaradi česar so raziskovalci verjeli, da so imeli temu primerno počasen metabolizem (saj bi za vzdrževanje visoke telesne temperature stotonski rastlinojed potreboval ogromno energije).

2) Ti isti dinozavri naj bi imeli izjemno majhni možgani za njihova velika telesa, ki so prispevala k podobi počasnih, okornih, ne preveč budnih bitij (bolj podobnih galapaškim želvam kot hitrim Velociraptorji ).

3) Ker so sodobni plazilci in kuščarji hladnokrvni, je bilo logično, da so bila hladnokrvna tudi kuščarjem podobna bitja, kot so dinozavri. (To je, kot ste morda uganili, najšibkejši argument v prid hladnokrvnim dinozavrom.)

Ta sprejeti pogled na dinozavre se je začel spreminjati v poznih šestdesetih letih prejšnjega stoletja, ko je peščica paleontologov, glavni med njimi Robert Baker in John Ostrom , je začel razširjati sliko dinozavrov kot hitrih, bistroumnih, energičnih bitij, ki so bolj podobna sodobnim plenilcem sesalcev kot okorelim kuščarjem iz mita. Težava je bila v tem, da bi bilo izjemno težko za a Tiranozaver Rex vzdrževati tako aktiven življenjski slog, če je bil hladnokrven - kar je pripeljalo do teorije, da so bili dinozavri morda dejansko endotermni.

Argumenti v prid toplokrvnim dinozavrom

Ker v bližini ni živih dinozavrov, ki bi jih lahko secirali (z eno možno izjemo, ki jo bomo obravnavali spodaj), večina dokazov o toplokrvnem metabolizmu izhaja iz sodobnih teorij o vedenju dinozavrov. Tukaj je pet glavnih argumentov za endotermne dinozavre (nekateri so izpodbijani spodaj, v razdelku 'Argumenti proti').

• Vsaj nekateri dinozavri so bili aktivni, pametni in hitri. Kot je bilo omenjeno zgoraj, je glavna spodbuda za teorijo o toplokrvnih dinozavrih, da so nekateri dinozavri pokazali sesalsko vedenje, kar vključuje raven energije, ki jo (verjetno) lahko vzdržuje le toplokrvni metabolizem.
• Kosti dinozavrov kažejo na endotermni metabolizem. Mikroskopska analiza je pokazala, da so kosti nekaterih dinozavrov rasle s hitrostjo, primerljivo s sodobnimi sesalci, in imajo več skupnih lastnosti s kostmi sesalcev in ptic kot s kostmi sodobnih plazilcev.
• Veliko fosilov dinozavrov je bilo najdenih na visokih zemljepisnih širinah. Hladnokrvna bitja se bodo veliko bolj verjetno razvila v toplih regijah, kjer lahko uporabljajo okolje za vzdrževanje svoje telesne temperature. Višje zemljepisne širine pomenijo nižje temperature, zato je malo verjetno, da so bili dinozavri hladnokrvni.
• Ptice so endotermi, torej so morali biti tudi dinozavri. Številni biologi menijo, da so ptice živi dinozavri, in sklepajo, da je toplokrvnost sodobnih ptic neposreden dokaz za toplokrvno presnovo njihovih prednikov dinozavrov.
• Krvožilni sistem dinozavrov je zahteval toplokrvno presnovo. Če velikan sauropod kot brahiozaver držal glavo v navpičnem položaju, kot žirafa, kar bi pomenilo ogromno obremenitev za njeno srce - in le endotermna presnova bi lahko spodbudila njen obtočni sistem.

Argumenti proti toplokrvnim dinozavrom

Po mnenju nekaterih evolucijskih biologov ni dovolj reči, da so imeli vsi dinozavri toplokrven metabolizem, zato ker so bili nekateri dinozavri morda hitrejši in pametnejši, kot se je prej domnevalo – in še posebej težko je sklepati o metabolizmu iz domnevnega vedenja, namesto iz dejanski fosilni zapis. Tukaj je pet glavnih argumentov proti toplokrvnim dinozavrom.

• Nekateri dinozavri so bili preveliki, da bi bili endotermni. Po mnenju nekaterih strokovnjakov bi se 100-tonski sauropod s toplokrvnim metabolizmom verjetno pregrel in umrl. Pri tej teži bi lahko bil hladnokrvni dinozaver tako imenovani inercijski homeoterm - to pomeni, da se je počasi segreval in počasi ohlajal, kar mu je omogočalo, da ohranja bolj ali manj konstantno telesno temperaturo.
• The Jurski obdobja krede so bila vroča in vlažna. Res je, da so bili številni fosili dinozavrov najdeni na visokih nadmorskih višinah, toda pred 100 milijoni let je bil morda celo 10.000 metrov visok gorski vrh razmeroma prijeten. Če bi bilo podnebje vroče skozi vse leto, bi bilo to naklonjeno hladnokrvnim dinozavrom, ki so se zanašali na zunanje temperature za ohranjanje telesne toplote.
• O drži dinozavrov ne vemo dovolj. To ni gotovo Barozaver je dvignil glavo, da bi iskal krmo; nekateri strokovnjaki menijo, da so veliki rastlinojedi dinozavri svoje dolge vratove držali vzporedno s tlemi, rep pa so uporabljali kot q protiutež. To bi oslabilo argument, da so ti dinozavri potrebovali toplokrvno presnovo za črpanje krvi v svoje možgane.
• Dokazi o kosteh so precenjeni. Morda je res, da so nekateri dinozavri rasli hitreje, kot se je prej verjelo, vendar to morda ni dokaz v prid toplokrvnemu metabolizmu. En poskus je pokazal, da lahko sodobni (hladnokrvni) plazilci hitro ustvarijo kosti pod pravimi pogoji.
• Dinozavri niso imeli dihalnih turbinatov. Da bi zadovoljili svoje presnovne potrebe, toplokrvna bitja dihajo približno petkrat pogosteje kot plazilci. Endotermi, ki živijo na kopnem, imajo v lobanji strukture, imenovane dihalne turbinate, ki pomagajo zadrževati vlago med procesom dihanja. Do danes nihče ni našel prepričljivih dokazov o teh strukturah v fosilih dinozavrov - torej so morali biti dinozavri hladnokrvni (ali vsaj zagotovo ne endotermni).

Kje stvari stojijo danes

Torej, kaj lahko sklepamo iz zgornjih argumentov za in proti toplokrvnim dinozavrom? Številni znanstveniki (ki niso povezani z nobenim taborom) verjamejo, da ta razprava temelji na napačnih premisah - to pomeni, da ne drži, da bi morali biti dinozavri toplokrvni ali hladnokrvni, brez tretje možnosti.

Dejstvo je, da še ne vemo dovolj o tem, kako metabolizem deluje ali kako se lahko razvije, da bi naredili kakršne koli dokončne zaključke o dinozavrih. Možno je, da dinozavri niso bili niti toplokrvni niti hladnokrvni, ampak so imeli vmesni tip metabolizma, ki ga je treba še določiti. Možno je tudi, da so bili vsi dinozavri toplokrvni ali hladnokrvni, vendar so nekatere posamezne vrste razvile prilagoditve v drugo smer.

Če se ta zadnja ideja zdi zmedena, upoštevajte, da niso vsi sodobni sesalci toplokrvni na povsem enak način. Hiter, lačen gepard ima klasičen toplokrvni metabolizem, razmeroma primitivni kljunač pa ima uglašen metabolizem, ki je v marsičem bližje metabolizmu primerljivo velikega kuščarja kot metabolizmu drugih sesalcev. Zadeve še dodatno zapletejo, nekateri paleontologi trdijo, da so imeli prazgodovinski sesalci s počasnim gibanjem (kot je Myotragus, jamski kozel) resnično hladnokrvno presnovo.

Danes se večina znanstvenikov strinja s teorijo o toplokrvnih dinozavrih, vendar bi to nihalo lahko zanihalo v drugo smer, ko je odkritih več dokazov. Za zdaj bodo kakršni koli dokončni zaključki o metabolizmu dinozavrov morali počakati na prihodnja odkritja.