Ar dinozaurai buvo šiltakraujai?

Pagrindas už ir prieš šiltakraujų medžiagų apykaitą dinozauruose

AlonzoDesign / Getty Images

Kadangi yra tiek daug painiavos dėl to, ką bet kokia būtybė – ne tik dinozauras – reiškia būti šaltakrauju ar šiltakrauju, pradėkime šios problemos analizę nuo kai kurių labai reikalingų apibrėžimų.

Biologai naudoja įvairius žodžius, kad apibūdintų tam tikro gyvūno metabolizmą (ty jo ląstelėse vykstančių cheminių procesų pobūdį ir greitį). In an endoterminė būtybė, ląstelės gamina šilumą, kuri palaiko gyvūno kūno temperatūrą, tuo tarpu ektoterminis gyvūnai sugeria šilumą iš supančios aplinkos.

Yra dar du meno terminai, kurie dar labiau apsunkina šią problemą. Pirmasis yra homeoterminis , apibūdinantys gyvūnus, kurie palaiko pastovią vidinę kūno temperatūrą, o antrasis yra poikiloterminis , kuris taikomas gyvūnams, kurių kūno temperatūra svyruoja priklausomai nuo aplinkos. (Klaidina, kad būtybė gali būti ektoterminė, bet ne poikioterminė, jei ji pakeičia savo elgesį, kad išlaikytų savo kūno temperatūrą, kai susiduria su nepalankia aplinka.)

Ką reiškia būti šiltakrauju ir šaltakrauju?

Kaip galėjote numanyti iš aukščiau pateiktų apibrėžimų, tai nebūtinai reiškia, kad ektoterminio roplio kraujas tiesiogine prasme yra šaltesnis, atsižvelgiant į temperatūrą, nei endoterminis žinduolis. Pavyzdžiui, saulėje besikaitinančio dykumos driežo kraujas laikinai bus šiltesnis nei toje pačioje aplinkoje gyvenančio panašaus dydžio žinduolio, nors temstant driežo kūno temperatūra kris.

Šiaip ar taip, šiuolaikiniame pasaulyje žinduoliai ir paukščiai yra ir endoterminiai, ir homeoterminiai (t. y. šiltakraujai), o dauguma roplių (ir kai kurios žuvys) yra ir ektoterminiai, ir poikiloterminiai (t. y. šaltakraujai). Taigi kaip su dinozaurus?

Maždaug šimtą metų po to, kai buvo pradėtos kasti jų fosilijos, paleontologai ir evoliucijos biologai manė, kad dinozaurai turėjo būti šaltakraujai. Atrodo, kad šią prielaidą paskatino trys persipynusios samprotavimo linijos:

1) Kai kurie dinozaurai buvo labai dideli, todėl mokslininkai manė, kad jų medžiagų apykaita atitinkamai lėta (nes šimto tonų žolėdžiui palaikyti aukštą kūno temperatūrą prireiktų didžiulio energijos kiekio).

2) Buvo manoma, kad tie patys dinozaurai turi labai daug mažos smegenys dėl jų didelių kūnų, kurie prisidėjo prie lėtų, niūrių, ne itin pabudusių būtybių (labiau panašių į Galapagų vėžlius, nei į greitus) įvaizdį. Velociraptoriai ).

3) Kadangi šiuolaikiniai ropliai ir driežai yra šaltakraujai, buvo prasminga, kad į driežus panašūs padarai, tokie kaip dinozaurai, taip pat turi būti šaltakraujai. (Tai, kaip jau spėjote, yra silpniausias argumentas šaltakraujų dinozaurų naudai.)

Šis požiūris į dinozaurus pradėjo keistis septintojo dešimtmečio pabaigoje, kai keletas paleontologų, tarp jų Robertas Bakeris ir Jonas Ostromas ėmė skelbti dinozaurų, kaip greitų, greitų, energingų būtybių, panašesnių į šiuolaikinius plėšrūnus žinduolius, o ne į mitų driežus, paveikslą. Problema ta, kad tai būtų labai sunku a Tiranozauras išlaikyti tokį aktyvų gyvenimo būdą, jei jis buvo šaltakraujiškas – tai veda prie teorijos, kad dinozaurai iš tikrųjų galėjo būti endotermai.

Argumentai šiltakraujų dinozaurų naudai

Kadangi aplink nėra gyvų dinozaurų, kuriuos būtų galima išardyti (išskyrus vieną išimtį, kurią pateiksime toliau), dauguma šiltakraujų medžiagų apykaitos įrodymų kyla iš šiuolaikinių dinozaurų elgesio teorijų. Štai penki pagrindiniai argumentai dėl endoterminių dinozaurų (kai kurie iš jų ginčijami toliau, skyriuje „Argumentai prieš“).

• Bent kai kurie dinozaurai buvo aktyvūs, protingi ir greiti. Kaip minėta pirmiau, pagrindinis šiltakraujų dinozaurų teorijos postūmis yra tas, kad kai kurie dinozaurai pasižymėjo žinduolių elgesiu, o tai reiškia energijos lygį, kurį (manoma) galima palaikyti tik šiltakraujų medžiagų apykaitos būdu.
• Dinozaurų kaulai rodo endoterminį metabolizmą. Mikroskopinė analizė parodė, kad kai kurių dinozaurų kaulai augo greičiu, panašiu į šiuolaikinių žinduolių, ir turi daugiau bendrų bruožų su žinduolių ir paukščių kaulais nei su šiuolaikinių roplių kaulais.
• Daug dinozaurų fosilijų buvo rasta didelėse platumose. Šaltakraujai padarai daug labiau linkę vystytis šiltuose regionuose, kur jie gali naudoti aplinką savo kūno temperatūrai palaikyti. Didesnėse platumose temperatūra yra žemesnė, todėl mažai tikėtina, kad dinozaurai buvo šaltakraujai.
• Paukščiai yra endotermai, todėl dinozaurai taip pat turėjo būti. Daugelis biologų paukščius laiko gyvais dinozaurais ir mano, kad šiuolaikinių paukščių šiltakraujiškumas yra tiesioginis jų dinozaurų protėvių šiltakraujų medžiagų apykaitos įrodymas.
• Dinozaurų kraujotakos sistemoms reikėjo šiltakraujų medžiagų apykaitos. Jei milžinas sauropodas Kaip Brachiozaurus laikė galvą vertikalioje padėtyje, kaip žirafa, o tai būtų pakėlę didžiulius reikalavimus jos širdžiai – ir tik endoterminė medžiagų apykaita galėjo pamaitinti jos kraujotakos sistemą.

Argumentai prieš šiltakraujus dinozaurus

Pasak kelių evoliucijos biologų, nepakanka pasakyti, kad kadangi kai kurie dinozaurai galėjo būti greitesni ir protingesni, nei manyta anksčiau, visų dinozaurų metabolizmas buvo šiltakraujis – ir ypač sudėtinga daryti išvadą apie medžiagų apykaitą iš numanomo elgesio, o ne iš tikrasis fosilijos įrašas. Štai penki pagrindiniai argumentai prieš šiltakraujus dinozaurus.

• Kai kurie dinozaurai buvo per dideli, kad būtų endotermai. Kai kurių ekspertų teigimu, 100 tonų sveriantis sauropodas, turintis šiltakraujų medžiagų apykaitą, greičiausiai būtų perkaitęs ir žuvęs. Turėdamas tokį svorį šaltakraujis dinozauras galėjo būti vadinamas inercine homeoterma, t.
• The Juros periodas o kreidos periodai buvo karšti ir niūrūs. Tiesa, daug dinozaurų fosilijų buvo rasta dideliame aukštyje, tačiau prieš 100 milijonų metų net 10 000 pėdų aukščio kalno viršūnė galėjo būti gana rami. Jei klimatas būtų karštas ištisus metus, tai būtų palankesnė šaltakraujų dinozaurų, kurie rėmėsi lauko temperatūra, kad išlaikytų savo kūno šilumą.
• Mes nepakankamai žinome apie dinozaurų laikyseną. Tai nėra tikras Barozaurus pakėlė galvą, kad ieškotų grubų; Kai kurie ekspertai mano, kad dideli, žolėdžiai dinozaurai savo ilgus kaklus laikė lygiagrečiai žemei, o uodegas naudojo kaip atsvarą. Tai susilpnintų argumentą, kad šiems dinozaurams reikia šiltakraujų medžiagų apykaitos, kad galėtų pumpuoti kraują į jų smegenis.
• Kaulų įrodymai yra pervertinti. Gali būti tiesa, kad kai kurie dinozaurai augo greičiau, nei manyta anksčiau, tačiau tai gali būti ne šiltakraujų medžiagų apykaitos įrodymas. Vienas eksperimentas parodė, kad šiuolaikiniai (šaltakraujai) ropliai gali greitai sukurti kaulus tinkamomis sąlygomis.
• Dinozaurams trūko kvėpavimo turbinų. Kad patenkintų medžiagų apykaitos poreikius, šiltakraujai padarai kvėpuoja maždaug penkis kartus dažniau nei ropliai. Sausumoje gyvenančių endotermų kaukolėse yra struktūrų, vadinamų kvėpavimo turbinomis, kurios padeda išlaikyti drėgmę kvėpavimo proceso metu. Iki šiol niekas nerado įtikinamų šių struktūrų įrodymų dinozaurų fosilijose – vadinasi, dinozaurai turėjo būti šaltakraujai (arba bent jau tikrai ne endotermai).

Kur reikalai stovi šiandien

Taigi, ką galime daryti iš aukščiau pateiktų argumentų už ir prieš šiltakraujus dinozaurus? Daugelis mokslininkų (kurie nėra susiję su nė viena stovykla) mano, kad šios diskusijos yra pagrįstos klaidingomis prielaidomis, tai yra, nėra taip, kad dinozaurai turėjo būti šiltakraujai arba šaltakraujai, be jokios trečiosios alternatyvos.

Faktas yra tas, kad dar nepakankamai žinome, kaip veikia medžiagų apykaita arba kaip ji gali vystytis, kad padarytume konkrečias išvadas apie dinozaurus. Gali būti, kad dinozaurai nebuvo nei šiltakraujai, nei šaltakraujai, bet turėjo tarpinį metabolizmo tipą, kurį dar reikia nustatyti. Taip pat gali būti, kad visi dinozaurai buvo šiltakraujai arba šaltakraujai, tačiau kai kurios atskiros rūšys prisitaikė kita kryptimi.

Jei ši paskutinė mintis skamba klaidinančiai, turėkite omenyje, kad ne visi šiuolaikiniai žinduoliai yra šiltakraujai visiškai vienodai. Greitas, alkanas gepardas turi klasikinę šiltakraujo medžiagų apykaitą, tačiau palyginti primityvūs plekšniai pasižymi sulėtėjusia medžiagų apykaita, kuri daugeliu atžvilgių yra artimesnė panašaus dydžio driežo nei kitų žinduolių metabolizmui. Be to, kai kurie paleontologai tvirtina, kad lėtai judantys priešistoriniai žinduoliai (kaip Myotragus, urvinė ožka) turėjo tikrą šaltakraujišką metabolizmą.

Šiandien dauguma mokslininkų pritaria šiltakraujų dinozaurų teorijai, tačiau ši švytuoklė gali pasisukti į kitą pusę, nes bus rasta daugiau įrodymų. Kol kas bet kokios konkrečios išvados apie dinozaurų metabolizmą turės laukti būsimų atradimų.