|
Динозавры могли не быть холоднокровными. По крайней мере, без эффективной терморегуляции бегать им бы было очень тяжело. Динозавры были теплокровными животными, считают ученые из Великобритании и США. В пользу этой гипотезы они приводят расчеты, основанные на изучении характера передвижения ящеров. Исследователи из Вашингтонского университета и Королевского ветеринарного колледжа в Лондоне представили две модели, описывающие перемещение динозавров. Исследователи, оценивая по сохранившимся скелетам и следам древних пресмыкающихся затраты энергии ящеров во время ходьбы и бега, пришли к выводу, что крупные динозавры должны были быть как минимум теплокровными.
Плюсы горячего сердца
Самое очевидное преимущество теплокровных животных – меньшая зависимость от климатических условий. Жизнь на российском полюсе холода – наглядный тому пример: несмотря на температуру января в среднем минус 61 градус, Якутия отнюдь не безжизненная пустыня. Пингвины в Антарктиде, олени и белые медведи в Арктике – еще примеры способности теплокровных животных выживать там, где холоднокровные попросту замерзнут. Однако в своей работе ученые рассматривали не столько морозоустойчивость, сколько эффект охлаждения теплокровных, то есть качество, которое куда как менее очевидно и на первый взгляд даже парадоксально. Чтобы проиллюстрировать его, достаточно представить забег двух животных на длинную дистанцию: к финишу с заметным отрывом придет первым именно теплокровное животное, потому что его способность отводить от внутренних органов избыточное тепло в десятки раз превосходит аналогичный показатель у холоднокровных схожей массы и комплекции. Изучать динозавров достаточно сложно, так как все, что от них осталось, – это кости (и далеко не всегда в виде цельного скелета) и следы. Обнаружение нового вида крупных ископаемых животных поэтому часто становится значительным достижением, а иногда "новым" ящером "оказывается просто молодая особь уже известного вида".
Тепло – враг или друг?
Теплоотвод и сохранение тепла крайне важны для живых организмов по той причине, что все биохимические реакции и процессы идут лишь в определенном интервале температур. Слишком холодно – реакции прекращаются, слишком тепло – неустойчивые молекулы белка начинают свертываться. А если становится совсем холодно – в организме начинают появляться кристаллы льда, которые способны повредить тонкие клеточные мембраны. Чтобы обеспечить стабильную работу всех внутриклеточных систем внутри всего тела, животные в ходе эволюции выработали множество разных механизмов. Кто-то, кому размеры не позволяли удерживать тепло, обзаводился достаточно универсальным набором ферментов, выдерживающих как нагрев, так и охлаждение. Кто-то занимал узкую экологическую нишу: отдельные виды сельди, например, живут при температуре не выше +8 градусов и размножаются только в холодной воде. Кто-то увеличивал массу тела, поскольку чем больше туша, тем медленнее она остывает. Различные динозавры в сравнении с человеком. Голубой силуэт - тираннозавр, самая крупная, красно-коричневая фигура - спинозавр. На спине у спинозавра не горб, а гребень. Предположительно - обеспечивающий охлаждение ящера при активном передвижении животного. Но способность сохранять тепло оборачивается проблемами при быстром беге, потому что тепла выделяется слишком много и его надо куда-то отводить. С охлаждением мог бы справиться аналог радиатора, плоская поверхность с обилием кровеносных сосудов внутри, но как тогда быть с тем, что в состоянии покоя та же система охлаждения начнет разбазаривать драгоценное тепло? Если же охлаждение включается только при беге, то это уже как минимум шаг к теплокровности. Dimetrodon limbatus - жил раньше динозавров, достигал в длину нескольких метров и уже имел эффектный "парус" на спине. Предположительно - для лучшего охлаждения. Рисунок DiBgd, пользователь Wikipedia. По оценкам исследователей, динозавры сделали этот шаг. По их расчетам, избыточное тепло, вырабатываемое мышцами крупного ящера во время бега, попросту перегрело бы организм животного за очень короткое время. В этом случае мелкие динозавры оказались в привилегированном положении, так как гиганты на их фоне едва бы поворачивались и неуклюже переползали бы с места на место. Согласно данным палеонтологов, это все-таки не соответствует действительности.
Масса и площадь кожи
Как связаны размер и скорость остывания, можно понять из простого опыта: если в салфетку завернуть не один горячий пирожок, а два, то остывать они будут намного медленнее. Почему? Потому что масса (и количество запасенного тепла) возросла вдвое, а вот площадь поверхности свертка увеличилась значительно меньше (примерно в квадратный корень из двух раз). Чем меньше животное, тем больше площадь кожи, приходящаяся на килограмм массы. Единственной альтернативой развитой терморегуляции мог бы быть процесс более эффективного преобразования химической энергии в движение мышц, с меньшим выделением тепла, но здесь, по словам ученых, неувязка. Палеонтологи в своих оценках исходили из характеристик мышц современных рептилий, и если у динозавров мышцы были эффективнее, то это довольно странно с точки зрения эволюции.
Как динозавры поддерживали температуру?
Биологи, своими расчетами подтвердившие теплокровность крупных ископаемых ящеров, пока воздержались от описания конкретных способов поддержания температуры тела. Ранее другими учеными было высказано предположение о том, что торчащие из спин стегозавров пластины играли роль радиаторов: пронизанные кровеносными сосудами, они отводили избыточное тепло. Высокий гребень диметродона (он, впрочем, к динозаврам не относится, так как возник несколько раньше) тоже мог играть схожую роль. Но вот что позволяло не перегреваться тираннозаврам или диплодокам, пока не ясно.
|
