Нинішня зміна парадигми - не перша в історії вивчення вимерлих гігантських плазунів. Перший скелет динозавра був описаний в 1820-х роках британським палеонтологом Вільямом Бакленд, і слідом за ним інші дослідники "за замовчуванням" вважали, що обмін речовин цих гігантських хижих ящерів нагадував обмін речовин сучасних ссавців.
Хижацтво динозаврів (перші знайдені ящери були, в основному, м'ясоїдними) було одним з основних аргументів на користь такої точки зору, так як вистежування і гонитва за здобиччю - це вельми енерговитратні процеси. Втім, величезним травоїдним динозаврам - деякі зауроподи могли досягати в довжину 60 метрів - щоб прогодуватися, доводилося постійно пересуватися в пошуках їжі, так що вони також витрачали величезну кількість енергії.
У міру виявлення нових останків деякі вчені прийшли до висновку, що динозаври були прабатьками або близькими родичами сучасних птахів, тому питання про їх теплокровности вирішувалося однозначно. Однак на початку XX століття зародилося і стало домінувати думка про те, що вимерлі рептилії володіли таким же метаболізмом, як і їх сучасні родичі. Такий погляд на динозаврів протримався до 1960-х років, коли американський палеонтолог Джон Остром знову загострив увагу на високу активність динозаврів і їх схожості з птахами, а не з ящерами.
Аргументи "за"
Обмін речовин сучасних птахів і ссавців, коли вони активні, перевищує рівень їх обміну речовин під час відпочинку в 10-20 разів (хоча у деяких істот цей показник може доходити до 70). Якщо припустити, що принаймні деякі динозаври були настільки ж активні, як і ссавці, то їх рівень метаболізму також повинен був знаходитися десь в цих межах. Неквапливі холоднокровні істоти просто не здатні підтримувати таку високу інтенсивність обміну речовин.
Крім високої активності динозаврів існує ще ряд аргументів на користь тези про їх теплокровности. Зокрема, на користь правомірності цього твердження свідчить наявність в кістках динозаврів гаверсових каналів - вузьких отворів в кістковій тканині, в яких проходять кровоносні судини. Гаверсови канали характерні, в основному, для теплокровних тварин - завдяки їм кістку швидше росте і відновлюється після пошкоджень. Крім гаверсових каналів палеонтологи, що вивчали мікроструктуру кісток динозаврів, виявили чіткі ознаки, що вказували, що їх кістки росли з тією ж швидкістю, що і кістки ссавців. Взагалі, анатомія кісток стародавніх ящерів більше нагадувала анатомію кісток птахів або звірів, а не плазунів (термін "звірі" в біології часто використовується як синонім до слова "ссавці").
Нарешті, багато останки динозаврів були знайдені в високих широтах або на територіях, які за часів панування ящерів на Землі розташовувалися значно ближче до полюсів, ніж зараз. Холоднокровні істоти не змогли б вижити в морозному кліматі, так як температура їх тіла залежить від температури навколишнього середовища, а для підтримки метаболізму на високому рівні необхідно досить сильно "прогрівати" тканини і органи.
Аргументи "проти"
Однак у вчених є міркування, що не дозволяють однозначно визнати динозаврів теплокровними. Один з головних контраргументів - розмір древніх ящерів. Швидкість виділення тепла будь-яким фізичним тілом - неважливо, живим або неживим, пропорційна його об'єму, або кубу його лінійного розміру. При цьому швидкість відводу тепла від тіла пропорційна його площі - тобто квадрату лінійного розміру. Відповідно, чим більше тіло, тим гірше воно позбавляється від надлишків тепла.
Якби гігантські динозаври "нагрівалися" так само ефективно, як відносно невеликі ссавці, то температура їх нутрощів дуже швидко досягла б 45-50 градусів Цельсія - це занадто багато для більшості білків. Найкраще процес, який відбувався б з теплокровними динозаврами в цьому випадку, описується терміном "зваритися заживо".
Позбавлення від надлишків тепла було особливо актуально для динозаврів через те, що в юрському періоді, коли динозаври досягли свого розквіту, на планеті було значно тепліше, ніж зараз. Крижані шапки на обох полюсах якщо і були, то їх площа була дуже незначною. Відповідно, навіть у динозаврів, що жили в високих широтах, не було особливої потреби у внутрішньому обігріві.
Чи не є абсолютним і анатомічний аргумент про "звіриному" будові кісток динозаврів - в деяких роботах було показано, що при певних умовах холоднокровні сучасні рептилії здатні дуже швидко нарощувати кількість кісткової тканини.
золота середина
Найімовірніше, динозаври "застрягли" десь на середині шляху від холоднокровних до теплокровних тварин. Більш того, для коректного опису вимерлих ящерів варто не робити жорсткий вибір між цими двома термінами, а дещо розширити їх. Теплокровность або холоднокровних живої істоти визначається трьома ключовими складовими: способом підтримки температуру тіла, "розмахом" її коливань і рівнем метаболізму в спокої.
Тварина може регулювати температуру тіла за рахунок своїх внутрішніх ресурсів (наприклад, "спалюючи" калорії, зменшуючи або збільшуючи інтенсивність кровотоку або скорочуючи м'язи) - і тоді воно називається ендотермним, або ж покладаючись тільки на зміни навколишнього середовища (екзотермние тварини).
Розкид температур тіла, при яких істота залишається живим, може варіюватися в дуже широких межах. Тварин, здатних сильно розігріватися і сильно охолоджуватися, називають пойкілотермнимі, а істоти, чий організм залишається життєздатним у відносно вузьких температурних межах, називаються гомойотермним.
Нарешті, різні тварини сильно відрізняються за рівнем метаболізму в спокійному стані. Істот, що підтримують постійно високу інтенсивність обміну речовин, позначають терміном тахіметаболіческіе, а організми з невисоким рівнем обміну в спокої звуться брадіметаболіческімі.
Тварина вважається "стовідсотково" теплокровних, якщо у нього присутні всі три якості, що позначаються наведеними вище страшними словами: ендотермность, Теплокровність і тахіметаболізм. Відповідно, "правильне" холоднокровне тварина повинна бути ектотермних, пойкілотермним і брадіметаболіческім.
Метаболізм м'ясоїдних тиранозаврів, ймовірно, більше нагадував метаболізм ссавців. Зображення з сайту umd.edu
Однак в природі існує маса виключень - живих істот зі змішанням цих ознак. Наприклад, температура тіла голих землекопів - невеликих гризунів, позбавлених вовни - змінюється разом з температурою в їх норі (правда, коливання ці невеликі, тому землекопи залишаються гомойотермним). Ще один приклад "неповноцінного" теплокровного - це ведмідь, організм якого під час сплячки охолоджується до 30 градусів Цельсія, а рівень обміну речовин падає до типово брадіметаболіческого. З іншого боку, Бражник за рахунок скорочень потужної мускулатури крил здатні підтримувати температуру тіла набагато вище температури навколишнього середовища.
Ймовірно, динозаври теж були "чисто" холоднокровними або "чисто" теплокровними. Невеликі активні хижаки могли більше нагадувати сучасних ссавців, а метаболізм неповоротких травоїдних гігантів підходив під визначення інерційної гомойотермии - їх тіла повільно нагрівалися до високих температур, а потім, завдяки великим розмірам, повільно остигає. У теплому кліматі юрського періоду така неспішність дозволяла величезним травоїдним весь час відчувати себе цілком комфортно. За 150 мільйонів років - а саме стільки часу динозаври процвітали на Землі - природа могла винайти і випробувати масу варіантів терморегуляції, так що цілком можливо, що різні групи гігантських ящерів використовували різні способи для того, щоб жити в гармонії з навколишнім середовищем.
"Неповноцінна" теплокровность динозаврів може здатися дивною, проте це поверхове враження. Для виживання організму зовсім не обов'язково бути ідеально скроєним - досить бути пристосованим до поточних умов. І той факт, що динозаври "протрималися" на планеті в тисячу разів довше, ніж існує сучасна людина, незаперечно свідчить, що з пристосованістю у древніх ящерів було все в порядку.