Измерение температуры динозавров с помощью яичной скорлупы

Исследователи знают динозавров, когда-то правивших Землей, но они очень мало знают о том, как эти животные выполняли основную задачу, балансируя потребление и выработку энергии - как их метаболизм работал. Теперь команда исследователей Caltech, которая измеряла температуру тела широкого диапазона динозавров, дала представление о том, как животные могли регулировать свое внутреннее тепло. Исследованием руководили Джон Эйлер, профессор геологии и геохимии Роберт П. Шарп и Роберт Игл, бывшего докторанта Калифорнийского университета в настоящее время.

В рамках данного исследования изучалась яичная скорлупа сауроподов - группа, в которую входят одни из самых крупных динозавров, когда-либо живших, называемые титанозавры, а также яичная скорлупа птицеподобных и человекоподобных динозавров-овирапторидов. Анализ скорлупы проводился с целью определения степени, в которой углерод-13 и кислород-18 - редкие, естественные изотопы (разновидности элементов, различающиеся по количеству нейтронов) - группируются в минеральной структуре. Ранее было доказано, что это "скопление" редких изотопов зависит от температуры роста минералов.

Данные в скорлупе были сопоставлены с результатами предыдущего исследования этой же группой, которая использовала аналогичные методы для изучения температуры роста динозавров сауроподов, включая жирафоподобного гигантского травоядного, известного как камаразавр.

Изотопный состав яичной скорлупы показал, что у более мелких динозавров откладывающих яйца температура тела 32 градуса Цельсия - определенно ниже, чем у современных млекопитающих и птиц. Температура тела более крупных динозавров-титанозавров составляла 38 градусов Цельсия, что не отличалось от предыдущих наблюдений за зубами жирафатитана и было похоже на температуру тела современных млекопитающих. Этот вывод, что более крупные динозавры поддерживали температуру тела, аналогичную нашей, тогда как более мелкие похожи на современных рептилий, имеет значение для нашего понимания физиологии динозавров.

Как же грелись динозавры

Современных млекопитающих характеризуют как теплокровных, если они регулируют собственную температуру, как будто подстраивая внутренний термостат. В процессе, называемом эндотермией, теплокровные млекопитающие используют тепло, вырабатываемое их собственными внутренними функциями, вместо того, чтобы получать тепло из окружающей среды, как это делает хладнокровная змея или ящерица, греясь на солнце. Эндотермическая терапия сравнительно схожа у многих млекопитающих разного размера, от мышей до людей и китов.

"Измерение более низких температур у мелких динозавров является первым доказательством того, что, по крайней мере, у некоторых из них наблюдался более низкий базальный метаболизм, чем у большинства современных млекопитающих и птиц, и поэтому в этих динозаврах не возникло современных механизмов эндотермии", - говорит Эйлер.

Для крупных изученных динозавров картина не так ясна. Хотя Эйлер и его коллеги обнаружили, что у них температура тела теплая, как у современных млекопитающих, неизвестно, были ли у животных эндотермические метаболизмы или же они были теплыми просто из-за своих огромных размеров - явление, известное как гигантская термическая терапия. Гигантские грибы имеют небольшую площадь поверхности по сравнению с их большими объемами и, таким образом, имеют меньшую площадь, через которую они могут потерять тепло. Таким образом, тепло удерживается изнутри. "Если вы весите 80 тонн, ваша проблема не в том, чтобы оставаться теплым, а в том, чтобы не разогреться, - говорит Эйлер.

Какие же можно сделать выводы

Широкий диапазон теплых температур, обнаруженный среди различных видов динозавров, рассмотренных в исследовании, позволяет предположить, что либо у них был ряд различных метаболических стратегий, либо у всех были низкие базальные метаболизмы, а большие были теплыми только из-за гипертермии.

Методика определения температуры тела этих животных была впервые разработана и использована группой Эйлера в 2011 году на окаменелостях зубов динозавров и связана с методами, которые они ранее разрабатывали для небиологических минералов и молекул. Этот метод, называемый кломп-изотопным методом, основан на измерениях редких изотопов в биоапатите или биологически выращенном карбонате кальция, минерале, присутствующем в костях, зубах, скорлупе яиц и других окаменелостях.

В 2006 году лаборатория Эйлера определила, в какой степени углерод-13 и углерод-18 скапливаются в биоминерале в разной степени в зависимости от температуры на момент образования минерала; впоследствии эта взаимосвязь была исследована группой Эйлера в Caltech и в других лабораториях для многих типов минералов.

"Есть классная идея, что если бы у меня был ископаемый скелет, я мог бы отобразить температуру тела всего существа и придумать физиологическую модель того, как оно перераспределяло тепло внутри своего тела", - говорит Эйлер. "Нет причин, по которым вы не могли бы этого сделать, за исключением того, что кость не очень хорошо сохранилась."

Следующий шаг команды - сравнить ископаемые одного и того же вида на разных стадиях роста. Предполагается, что у некоторых динозавров разная метаболическая стратегия на разных стадиях жизни. Изучение этого и планируют заняться ученые далее.