Сообщение на тему теплокровные динозавры. Динозавры могли быть теплокровными
В научной фантастике чужие планеты населены причудливыми существами, которые живут в необычной и странной среде. В сравнении с фантазиями фантастов, старушка Земля выглядит скучно и скромно. Но если мы заглянем в прошлое, то увидим, что наша любимая планета когда-то была не менее причудливой.
Прежде, чем появились леса из деревьев, были леса из грибов
400 миллионов лет назад вы не увидели бы на Земле привычных для нас лесов, но это не означает, что эту нишу никто не занимал. До появления деревьев, Земля была покрыта «лесами» 8-метровых грибов.
В 1859 году в Канаде учёные начали выкапывать окаменелости, которые они сначала приняли за стволы древних деревьев, но только в 2007 году окончательно выяснилось, что эти «деревья» на самом деле были грибами. Организмы, называемые прототакситами, вырастали до 8 метров в высоту и делали пейзаж более похожим на картинку из видеоигры «Супер Марио», чем на современную Земли.
Места произрастания прототакситов не ограничиваются только Канадой. Охотники за окаменелостями находили гигантские грибы по всему миру, предполагая, что это была, вероятно, самая крупная форма жизни на земле в то время, когда весь животный мир состоял только из червей и микробов.
Позднее появились растения, которые начали развиваться и потреблять те же ресурсы, которые были необходимы для роста прототакситов. Растения выиграли спор за ресурсы и грибы уменьшились до размера, позволяющего им жить за счёт потребления остатков гниющих растений.
Древний мир был населен гигантскими насекомыми
Если вы мечтаете отправиться в каменноугольный период, это примерно на 358 миллионов лет назад, вам лучше запастись огнемётом и несколькими таблетками цианида (на тот случай, когда в огнемёте закончится газ).
В то время благодаря взрывному росту растительной жизни содержание кислорода в атмосфере было на 15 процентов выше, чем сейчас. И это оказало невероятное воздействие на некоторые виды животного мира, которые начали быстро развиваться.
Сегодняшние насекомые ограничены в размерах только благодаря количеству кислорода, который они в состоянии поглотить. Содержание кислорода в атмосфере на уровне от 20 до 21 процента означает, что мы запрыгиваем на стол при виде 4-сантиметрового таракана. В каменноугольный период вам пришлось бы бороться со скорпионами размером с собаку, гусеницами размером с анаконду, и стрекозами, которые могли бы съесть на обед альбатроса.
В сочетании с тем, что хищники, такие как птицы и рептилии, появились миллионы лет спустя, условия окружающей среды позволяли насекомым вырастать до фантастических размеров. Но у мира с таким высоким содержанием кислорода есть ещё один побочный эффект - постоянные пожары.
Если кругом тепло и много кислорода, как это было в каменноугольный период, для возникновения огня даже искры не нужно. В результате пожары были постоянным явлением на Земле, и есть предположение, что небо было постоянно туманно-коричневым от дыма и пламени. Попробуйте представить это: из ослепительного тумана прямо на вас мчится куча гигантских пылающих насекомых. Похоже, что фильм «Resident Evil» был исторически точным.
Планета была пурпурной
Если во время полета в космос вас засосёт в черную дыру и Вас откинет на 3 - 4 миллиарда лет назад, вы увидите сказочное зрелище. Одна из гипотез гласит, что планета тогда была пурпурного цвета.
Причина того, что суша на Земле выглядит сверху зеленой - наши растения, которые имеют зеленый цвет из-за содержащегося в них хлорофилла. Но растения не всегда использовали хлорофилл. На самых ранних стадиях жизни они использовали различные химические соединения на основе ретинола, который имеет пурпурный цвет.
Учёные считают, что в течение некоторого времени пурпурных организмов на Земле было так много, что из космоса она казалась не зеленой, а пурпурной.
У Земли было две луны
Вы можете представить, что вокруг Земли вращаются две луны? Я не могу. Это одна из самых безумных теорий, которые ученые считают вполне возможной. Ученые, в один прекрасный день, посмотрели на луну и поняли что у неё две стороны: светлая, которую мы видим, и тёмная, которую с Земли никто увидеть не может. Кора на тёмной стороне гораздо толще и имеет более разнообразный ландшафт.
В течение длительного времени учёные задаются вопросом, как две половинки могут быть настолько разными по геологическому строению. Одна из теорий предполагает, что когда-то, в далёком прошлом, в течение примерно 80 миллионов лет, у Земли было два спутника. Затем сила тяжести их сблизила и они врезались друг в друга (по-видимому, в нетрезвом состоянии).
Из-за падения огромных астероидов шли железные дожди
Голливудские фильмы о конце света убедили нас, что столкновение с астероидом может поставить крест на всём человечестве. Но жизнь намного сильнее, чем какие-то космические камни. На самом деле, на нашей планете было время, когда древние формы жизни ежедневно подвергались атакам метеоритов, и не просто больших, а огромных - больше, чем тот, из-за которого позднее вымерли динозавры. Около 4,5 - 3,5 миллиардов лет назад Земля была молодой и её постоянно забрасывало камнями, некоторые из которых по размерам были сопоставимы с малыми планетами. Изменяющие планету события происходили с регулярностью дождя.
А дожди, в то время, были из расплавленного железа.
Из-за постоянных метеоритных ударов выделялось достаточно тепла, чтобы испарять металлы, такие как железо, золото, платина и они поднимались в атмосферу в виде паров металла. Но всё, что поднималось вверх, должно было позднее спуститься обратно, и поэтому молодая Земля хорошо знала, что такое металлический дождь.
Тем не менее, первичные формы жизни относились к этим бедствиям как к рядовому ежедневному событию. Вы просыпаетесь, завтракаете, некоторое время слоняетесь без дела, спускаетесь в бункер, чтобы пережить очередную глобальную катастрофу, затем обедаете и ложитесь спать. Это отчасти помогает взглянуть на человеческие проблемы с совершенно иной точки зрения.
Возможно, что жизнь возникла на Марсе
Многие задаются вопросом: «Почему учёные тратят так много денег на поиски жизни на Марсе вместо того чтобы создать для нас секс-роботов или ховерборды, а лучше - секс-роботов на ховербордах?» Одной из причин этого является то, что из всего, что мы знаем о жизни, кажется наиболее вероятным, что она возникла на Марсе, а не на Земле.
Миллиарды лет назад среда обитания на Марсе была намного благоприятнее, чем на Земле. Для появления жизни требуется большое количество кислорода, но на Земле его было относительно мало. Зато на Марсе он был в изобилии. Кроме того, жизнь требовала наличия таких элементов как молибден и бор, которых до сих пор очень много на Марсе.
Поэтому некоторые учёные считают, что жизнь сначала зародилась на Марсе, а затем некоторые очень шустрые микроорганизмы покинули марсианскую поверхность и автостопом на метеоритах добрались до Земли.
Так что мы все можем оказаться пришельцами с Марса.
В научно-фантастических книгах частенько описываются чужие планеты, которые населены чудными существами, живущими в необычной среде. Согласитесь, в сравнении с фантазиями их авторов, наша Земля выглядит очень скромно и даже скучно. Но достаточно заглянуть в прошлое, чтобы увидеть, что и наша планета когда-то была не менее удивительной.
Грибные леса
Когда деревьев ещё не было, грибы вырастали до 8 метров в высоту!400 миллионов лет назад столь привычных нам лесов на Земле не было, но это вовсе не означает, что сия ниша пустовала. Когда деревья ещё не появились, на Земле росли леса из огромных 8-метровых грибов. Не верите? Читайте дальше!
В 1859 году канадские учёные выкопали окаменелости, которые изначально были приняты за стволы древнейших деревьев. Но относительно недавно, в 2007 году, стало известно, что это не деревья, а грибы. Организмы, называемые прототакситами, могли вырастать до восьми метров в высоту. Поэтому пейзажи тех времён имели мало общего с современными.
Прототакситы произрастали не только на территории Канады. Охотники за окаменелостями находят подобные окаменелости во всех уголках света. Учёные предполагают, что эта форма жизни была самой крупной на нашей планете в то время. Дело в том, что весь животный мир тогда состоял исключительно из бактерий и примитивных червей.
Позднее в ходе эволюции появились растения, начавшие потихоньку «теснить» прототакситы. Им для роста нужны были те же самые ресурсы, что и этим исполинским грибам. Растения победили в этом соревновании, после чего грибы начали уменьшаться до размеров, позволяющих им нормально функционировать за счёт переработки останков гниющих растений.
Гигантские насекомые
Стрекозы, жившие примерно 350 миллионов лет назад, могли бы пообедать современным альбатросом
Если бы мы могли отправиться в каменноугольный период, то есть на 330-370 миллионов лет назад, следовало бы прихватить с собой огнемёт и парочку таблеток цианида (на случай, если в нём закончится газ).
В ту эпоху благодаря стремительному развитию растительной жизни в атмосфере содержалось 36% кислорода, а не 21%, как сейчас. И этот факт оказывал огромное воздействие на внешний вид определённых видов животных.
В наше время размеры насекомых ограничиваются количеством кислорода, который они могут поглотить. Тем не менее, даже 3-сантиметровый таракан заставляет нас в ужасе запрыгивать на стол.
Это интересно: Поразительно, но в каменноугольный период вы бы столкнулись со скорпионами размером с телёнка, гусеницами размером с питона, и стрекозами, которым не составило бы труда проглотить какого-нибудь альбатроса.
Учитывая, что такие хищники, как птицы или, например, рептилии, появились через десятки миллионов лет, условия окружающей среды позволяли насекомым расти до исполинских размеров. Но мир со столь высоким содержанием кислорода имеет один существенный недостаток – слишком много пожаров.
Тёплый климат и большое количество кислорода, наблюдавшиеся в каменноугольный период, приводили к постоянным возгораниям, для которых не нужно было даже искры. Поэтому некоторые учёные считают, что небо в то время имело туманно-коричневый окрас из-за дыма. Представьте, как из густого тумана прямо на вас мчатся двухметровые осы с пылающими крыльями. Интересный сюжет для ночного кошмара, согласитесь!
Земля выглядела пурпурной
Миллиарды лет назад наша планета могла казаться из космоса не голубой, а пурпурной
Если вдруг вы когда-то отправитесь в космос, попадёте в чёрную дыру и каким-то чудесным образом избежите гибели, то, по мнению учёных, вы сможете увидеть прошлое. Если вас отбросит на 3-4 миллиарда лет назад, обязательно посмотрите на Землю. Вы не поверите своим глазам, ведь тогда наша планета имела не голубой, а пурпурный цвет.
Понятно, почему из космоса Земля выглядит голубой: всё же три четверти поверхности нашей планеты покрыты водой. Если же смотреть вниз из стратосферы, то большая часть суши будет казаться зелёной из-за множества растений. Для справки: такой цвет они приобретают благодаря пигменту хлорофиллу.
Кстати, учёные считают, что в космосе нам нужно искать именно планеты, излучающие пурпурный цвет. По их мнению, на них может быть жизнь!
Это интересно: На ранних этапах развития Земли растения использовали не хлорофилл, а другие химические соединения, основой которых был ретинол, имеющий пурпурный цвет. Учёные говорят, что в определённый период времени организмов с таким цветом на Земле было настолько много, что вся планета из космоса казалась пурпурной.
Две луны на небе
Возможно, когда-то очень давно вокруг Земли вращались сразу 2 спутника!
Попробуйте себе представить, что вокруг Земли одновременно вращаются две луны. Ну как, получилось? Теория о том, что когда-то всё так было на самом деле – безумна, но авторитетные эксперты не исключают вероятности того, что она правдива.
Когда учёные всерьёз занялись изучением Луны, они выяснили, что её светлая сторона, которая всегда повёрнута к нам, сильно отличается от тёмной, скрытой от земных наблюдателей. В частности, тёмная сторона нашего спутника имеет более толстую кору и значительно более разнообразный ландшафт.
С тех пор учёные задаются вопросом, почему же две половинки Луны такие разные по геологическому строению. По одной из теорий, когда-то очень давно у нашей планеты было сразу 2 спутника. Они вращались в унисон на протяжении десятков миллионов лет, но со временем сблизились под воздействием земной силы притяжения и столкнулись, сформировав Луну.
Астероиды атакуют
На ранних этапах развития Земли она постоянно подвергалась бомбардировкам из космоса
Голливудские фантастические фильмы убеждают нас, что падение астероида может погубить всех людей на планете. В принципе, это правда. Но вот уничтожить всю жизнь на Земле более проблематично: она намного сильнее, нежели какие-то космические глыбы.
Вероятно, в истории нашей планеты был период, когда она регулярно подвергались атакам метеоритов – даже больших, чем тот, который привёл к вымиранию динозавров. Но это не помешало развиться различным формам жизни.
Это интересно: Когда Земля была очень молодой (от 4,5 до 3,5 миллиардов лет тому назад), её постоянно атаковали астероиды, некоторые из которых имели сравнимые с Луной размеры. А уж о мелких космических камушках и говорить не приходится – они осыпались на поверхность нашей планеты настоящим дождём.
Вследствие постоянных метеоритных ударов образовывалось достаточно тепла для испарения металлов – железа, золота, платины и т.д. Они то и дело поднимались в атмосферу в парообразном виде. Но всё, что оказалось вверху, должно было рано или поздно спуститься обратно. То есть молодая Земля прекрасно знала, что такое металлический ливень.
Удивительно, но первичные формы жизни воспринимали эти бедствия, как рядовое событие. Попробуем провести аналогию с людьми. Представьте, что вы проснулись, позавтракали, побродили по окрестностям, пообедали, затем спустились в бункер, чтобы пережить какую-то очередную глобальную катастрофу, после чего поужинали и легли спать. И так каждый день! Согласитесь, это помогает воспринимать человеческие проблемы кардинально другим образом.
Возможно, что жизнь возникла на Марсе
Мы все можем оказаться пришельцами с Марса!
Нет на Земле человека, никогда не задумывавшегося о том, есть ли жизнь на других планетах. Но знаете ли вы, что существует достаточно серьёзная вероятность того, что земная жизнь изначально зародилась на Марсе?
Четыре с лишним миллиарда лет назад условия на Марсе была куда более благоприятными для жизни, нежели на Земле. Не секрет, что для появления привычных нам форм жизни нужен кислород. В те древние времена на нашей планете его было очень мало, зато на Марсе кислород был в изобилии. Помимо этого, жизнь требовала наличия некоторых химических элементов – например, молибдена и бора. Их до сих пор полным-полно на Красной планете.
Это интересно: Некоторые исследователи предполагают, что жизнь сперва зародилась на Марсе, после чего некоторые микроорганизмы транзитом через метеориты добрались до поверхности матушки-Земли. Если когда-то будут найдены существенные доказательства этой теории, окажется, что мы все в какой-то степени являемся пришельцами с Марса.
Попробуйте представить себе весь период существования Земли в виде длинной прямой линии. Разделите её примерно на 225 тысяч (чтобы было проще понять масштаб, отметим, что это число в 1,5-2 раза больше, чем количество волос на голове) одинаковых отрезков. А теперь смиритесь с тем, что на протяжении 244 999 из них людей (даже первобытных) на нашей планете не существовало и в помине. Теперь разделите последний отрезок ещё на 40 частей. Граница между 39-м и 40-м участком соответствует времени постройки первой пирамиды. Вы всё еще удивлены тем, что древний мир мог настолько разительно отличаться от привычного нам?
Оценка интенсивности метаболизма у вымерших животных позволила установить, что двуногие динозавры массой более 20 кг, скорее всего, были теплокровными, а сама эндотермичность (гомойотермия, теплокровность) -- важным эволюционным направлением.
Герман Понтцер (Herman Pontzer) из университета имени Джорджа Вашингтона в Сент-Луисе (Washington University in St.-Louis), а также Вивиан Аллен (Vivian Allen) и Джон Хатчинсон (John Hutchinson) из Королевского ветеринарного колледжа (Royal Veterinary College) провели исследование, в котором опробовали сравнительно простую методику оценки скорости метаболизма у ископаемых ящеров. Ученые заявляют, что двуногие динозавры массой 20 кг и более были теплокровными. Впрочем, до окончательной ясности по поводу метаболизма у динозавров пока довольно далеко.
Холодно-горячо
Согласно современной классификации динозавры относятся к классу пресмыкающихся. А все пресмыкающиеся -- холоднокровные животные. «Белые вороны» на этом фоне -- крокодилы. Температура тела представителей этого отряда в течение суток меняется всего на один-два градуса, что достигается за счет больших размеров и особенностей строения: панцирь и кости под ним выступают в роли аккумуляторов тепла, медленно нагреваясь и столь же медленно охлаждаясь. Такое явление называется инерциальной гомойотермией -- в отличие от истинной, когда уровень метаболизма позволяет поддерживать температуру постоянной независимо от внешних условий. Понятно, что для поддержания постоянной температуры тела нужно больше еды. Зато и активность при этом не страдает от внезапных холодов.
Изначально динозавров сразу записали в холоднокровные. Однако с 60-х годов ХХ века эта запись становится все менее очевидной. Ряд открытий, например обнаружение останков динозавров в Австралии, приполярном холодном районе во времена их обитания, и наличие перьев как возможной термоизоляционной «одежды», позволили предположить, что как минимум часть динозавров была теплокровной. Последующие открытия, такие как возможное четырехкамерное сердце, только укрепили ученых в этой догадке. Сейчас многие палеонтологи и палеобиологи спорят порой не о самой теплокровности динозавров, а о том, кто именно из них обладал постоянной температурой тела, а кто нет.
На двух ногах
В своей работе ученые решили опираться на энергозатраты животных. У современных млекопитающих и птиц на единицу массы они существенно выше, чем у рептилий и беспозвоночных. Впрочем, напрямую измерить эту величину, мягко говоря, непросто. От динозавров остались только кости, причем даже целых скелетов относительно мало. Так что пришлось идти другим путем -- моделированием. Исходя из размеров костей и массы животных исследователи определяли расположение и объем двигательных мышц, а дальше считали, сколько кислорода необходимо для перемещения с различными скоростями. Для своего рассмотрения ученые взяли 14 родов, относящихся к подотряду тероподов (Theropoda) -- двуногих ящеров, из которых впоследствии развились птицы. Именно двуногие шустрые хищники представляют в данной области интерес; гигантские четырехногие травоядные животные не отличались расторопностью ввиду неподвижного характера их «добычи», и особо активный метаболизм им был не нужен.
Оказалось, что пять крупнейших представителей из модельной выборки, включая тираннозавров, требуют намного больше кислорода, чем может обеспечить метаболизм хладнокровных, даже при ходьбе. А при быстром беге много кислорода требуется даже тем динозаврам, что весят всего 20 кг. Кстати, по оценкам ученых, тираннозавру, бегущему со скоростью 5 м/с, требуется почти 6 л газообразного кислорода в секунду.
Наложив полученные данные на генетическую родословную, ученые пришли к выводу, что эндотермичность свойство более поздних ящеров. Это неудивительно, поскольку современные птицы считаются потомками тераподов, а у пернатых горячая кровь и четырехкамерное сердце -- в общем, как раз идеал для динозавров.
Рост температуры при развитии
Достаточно интересное свидетельство того, что крупные динозавры были инерционными эндотермиками, получили в 2006 году Джеймс Гиллули, Эндрю Аллен и Эрик Чарнов, которые изучали, как росли кости крупных динозавров. Подобно годовым кольцам деревьев, которые могут рассказать, в каких условиях растение росло, развитие костей также зависит от массы их обладателей. Оказалось, что рост костей больших ящеров был неравномерен. Если в начале жизненного пути температура тела крупных динозавров составляла 25°С, то по мере достижения массы в несколько сот килограммов она серьезно вырастала и достигала у самых крупных экземпляров 35°С. То есть по мере увеличения размеров возникает способность удерживать тепло. А вот маленькие динозавры температуру тела не увеличивали. Впрочем, отдельные энтузиасты уверены, что было у динозавров и истинное теплокровие -- ведь инерционное не позволяет проводить длительное время в прохладных условиях, а ареал обитания ряда гигантов далек от курортов.
По интенсивности обмена веществ мезозойские ящеры занимали промежуточную позицию между холоднокровностью и теплокровностью, благодаря чему они смогли на некоторое время «захватить землю».
Со школы мы помним, что животные делятся на холоднокровных, или эктотермных, и теплокровных, или эндотермных. У холоднокровных температура тела зависит от температуры окружающей среды, к ним относятся рыбы, рептилии и амфибии. Интенсивность обмена веществ у холоднокровных невысока. Теплокровные, наоборот, могут поддерживать постоянную температуру тела независимо от того, тепло ли вокруг или холодно, благодаря более активному метаболизму; к теплокровными относятся птицы и звери.
Мезотермность динозавров может, по крайней мере, отчасти объяснить их эволюционный успех. (Фото Ron Watts / Corbis.)
Эктотермные, мезотермные и эндотермные животные с относительными размерами и скоростью роста. (Иллюстрация John M. Grady / University of New Mexico.)
Динозавры относятся к рептилиям, поэтому было бы логично, если бы они тоже были холоднокровными. Долгое время холоднокровность динозавров ни у кого не вызывала сомнений. Однако самыми близкими родственниками прежних динозавров на сегодняшний день являются птицы, интенсивность обмена веществ у которых чрезвычайно высока. И со временем исследователи всё чаще стали задаваться вопросом, как произошёл такой резкий скачок от холоднокровных динозавров к теплокровным птицам, и не были ли вымершие ящеры отчасти теплокровными.
Чтобы найти ответ, нужно оценить уровень метаболизма у динозавров, но как это сделать, имея на руках лишь древние кости? На самом деле, об интенсивности обмена веществ можно судить по темпам роста животного, а темпы роста можно оценить по строению костей. Похожий метод используют в ботанике, когда по годовым кольцам на спиле ствола определяют, хорошим или не очень был тот или иной год для дерева: если кольцо широкое, значит, условия были благоприятными, и дерево росло быстро. Примерно так же можно оценивать слои костной ткани, и тогда быстрый или медленный рост костей будет свидетельствовать о быстром или медленном метаболизме. С помощью этого метода можно довольно достоверно предсказать скорость обмена веществ у современных животных: например, интенсивность метаболизма у зверей в 10 раз выше, чем у рептилий, и растут млекопитающие в 10 раз быстрее, чем ящерицы, змеи и т. д.
Такой анализ, только ещё и для динозавров, был выполнен Джоном Грейди (John M. Grady ) и его коллегами из Университета Нью-Мексико, результаты работы исследователи опубликовали в Science . Они не просто оценивали рост костей, но и сравнивали его с общим размером тела животного от рождения до зрелого возраста. И вот, когда данные по динозаврам сравнили с данными относительно ныне живущих теплокровных и холоднокровных, оказалось, что вымершие ящеры занимают некую промежуточную позицию, не являясь ни истинно теплокровными, ни истинно холоднокровными.
Такие животные называются мезотермными, и из современных видов к ним относятся, например, большая белая акула, тунец, кожистая черепаха, ехидна. Подобно млекопитающим и птицам, мезотермные животные могут генерировать собственное тепло, но при этом они не могут поддерживать постоянную температуру тела, что сближает их с современными рептилиями. У тунца, например, температура тела заметно снижается, когда он уходит на глубину, но всё она будет равно выше, чем у воды вокруг.
Размеры тела могут влиять на появление мезотермности: крупным животным проще сохранять тепло, и поэтому, например, большая кожистая черепаха может позволить себе быть мезотермной, тогда как более мелкая зелёная черепаха - обычная холоднокровная рептилия. Однако зависимость здесь не 100-процентная: акула мако – мезотермная рыба, а китовая акула, при своих огромных размерах, остаётся холоднокровной.
Чтобы поддержать температуру тела, у теплокровных животных есть набор физиологических механизмов, включающихся при понижении температуры среды, от дрожи до сжигания жировых запасов. У мезотермных таких уловок нет, так что они более зависимы от внешней температуры. С другой стороны, среди холоднокровных животных есть так называемые гигантотермные, которые, благодаря своим размерам, могут накапливать тепло – как это делают крокодилы, греющиеся на солнце. Они и нагреваются, и остывают медленнее, но всё равно решающую роль тут играет среда. У мезотермных животных, в отличие от гигантотермных, всё же есть свои ресурсы, чтобы поддерживать температуру тела в определённых рамках.
Возвращаясь к динозаврам, можно сказать, что мезотермность позволяла им двигаться, расти и размножаться быстрее по сравнению с обычными холоднокровными рептилиями. Это, кстати, могло быть одной из причин невероятного эволюционного успеха динозавров во времена мезозойской эры. С другой стороны, их уровень метаболизма был всё-таки ниже, чем если бы они были теплокровными, что позволяло многим из них достигать гигантских размеров. То есть, например, если бы тираннозавр был теплокровным, он бы просто не смог обеспечивать себя нужным количеством энергии и оставаться хищником.
Одновременно авторы работы подчёркивают, что динозавры – группа очень разнообразная, и, скорее всего, далеко не все из них были мезотермными. Другая трудность связана с тем, что относительно некоторых вымерших видов трудно сказать, были ли они мезотермными или просто не очень активными теплокровными. Например, если взять археоптерикса, одного из самых известных кандидатов на роль предка птиц, то он достигал зрелости через два года, тогда как сходные с ним по размеру ястребы вырастают во взрослых птиц за шесть недель. Вероятно, археоптерикс был не таким уж теплокровным, как его потомки. Вообще же происхождение теплокровности у птиц и зверей до сих пор остаётся одной из самых больших эволюционных загадок, и авторы работы надеются, что их результаты смогут эту тайну хоть немного прояснить.
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.