Были ли динозавры теплокровными? Отвечают тираннозавры
Современная палеонтология накопила колоссальный объем информации о динозаврах. Благодаря кропотливым исследованиям ископаемых остатков специалисты сегодня довольно четко представляют себе их рацион, темпы роста и поведенческие особенности. Тем не менее, ряд фундаментальных вопросов по-прежнему остается открытым: в частности, дискуссионным остается характер терморегуляции древних ящеров и особенности их внешнего покрова (перья, чешуя или подобие шерсти).
Дебаты о том, были ли динозавры теплокровными, не утихают на протяжении многих лет. Недавно в копилку гипотез о внутреннем термогенезе добавились веские аргументы. Проанализировав зубную ткань тираннозавра, ученые пришли к выводу, что этот грозный хищник обладал постоянной высокой температурой тела — около 36 °C, что практически сопоставимо с человеческой. Каким образом был совершен этот прорыв и насколько достоверны полученные выводы? Давайте разбираться.
Как определить температуру тела спустя 66 миллионов лет
Авторы свежей научной публикации исследовали эмаль трех зубов Tyrannosaurus rex, обнаруженных в формации Хелл-Крик (штат Монтана). Два образца принадлежали одной молодой особи, третий — сородичу из того же вида. Методика забора материала стандартна: с помощью бормашины исследователи собрали несколько миллиграммов уцелевшей минерализованной эмали. Полученный порошок обработали ортофосфорной кислотой для высвобождения углекислого газа из содержащихся в эмали карбонатов. Задействовав масс-спектрометр, специалисты определили пропорции изотопов углерода и кислорода, на основе которых вычислили внутреннюю температуру организма. Но как именно это работает?
Ранее палеонтологи пытались реконструировать температурные показатели по соотношению легких (кислород-16) и тяжелых (кислород-18) изотопов кислорода в костях и зубах. Однако данный подход страдает погрешностями, поскольку искомая концентрация напрямую зависела от состава воды, которую пило животное (а восстановить этот параметр для доисторических водоемов крайне затруднительно). Новаторство текущего исследования заключается в другом: ученые замерили частоту образования связей между кислородом-18 и тяжелым изотопом углерода — углеродом-13. Такой метод полностью автономен и не требует сведений об изотопном составе древней воды.
Для образцов первой особи приборы зафиксировали показатели в 37,3 и 35,9 °C, а для третьего зуба — 34,7 °C. В среднем расчетное значение замерло на отметке 36,3 ± 2,5 °C — это уровень современных слонов. Любопытно, что у подавляющего большинства птиц (прямых потомков динозавров, чей метаболизм за миллионолетия претерпел серьезную эволюцию) температура тела заметно выше и часто превышает 40 °C, особенно у активно летающих форм.
Для верификации методики исследователи аналогичным образом изучили зубы древних крокодиломорфов из того же региона Хелл-Крик. Их показатель составил около 31 °C, что на пять градусов ниже тираннозаврового. Такой результат вполне закономерен для животных, чьи современные потомки терморегулируют за счет внешней среды (греются на солнце и остывают в воде). Поскольку хищные динозавры и предки крокодилов обитали в одинаковых условиях, но демонстрировали разную температуру тела, это служит веским аргументом в пользу внутреннего эндотермического нагрева тираннозавра, хотя сам по себе этот факт еще не раскрывает скорость его обмена веществ.
Откуда у тираннозавра 36 °C?
Полученное значение характерно для подавляющего большинства современных теплокровных существ. Казалось бы, можно ставить точку и записывать тираннозавра в эндотермы, однако здесь кроется нюанс. Обладая многотонной массой, этот колосс остывал крайне медленно. Нагревшись за день под солнцем, рептилия вполне могла удерживать тепло в течение ночи благодаря своим габаритам — феномен, известный как гигантотермия. Следовательно, цифра в 36 °C автоматические не приравнивает физиологию тираннозавра к слоновьей.
Чтобы проверить эту версию, исследователи смоделировали ситуацию: смог ли гигант весом свыше трех тонн удерживать такую температуру исключительно за счет солнечной радиации и температуры воздуха? Компьютерное моделирование показало, что внешнего тепла было бы недостаточно — расчетная температура оказалась ниже зафиксированной в эмали. Вывод напрашивается сам собой: тираннозавр вырабатывал значительное количество тепла самостоятельно.
Стоит отметить, что это далеко не первая попытка решить данную загадку. Так, в 2022 году команда Ясмина Виманна, проанализировав биохимические маркеры в ископаемом костном матриксе, высказала предположение, что теплокровность была присуща еще общему предку птерозавров и динозавров. Год спустя группа ученых из Калифорнийского университета в Дейвисе под руководством Рёсукэ Мотани подвергла эти выводы критике. По их мнению, подобные следы не могут служить надежным индикатором уровня базового метаболизма, поскольку зависят от двигательной активности особи, а степень сохранности органики в костях оставляет вопросы.
Авторы новой работы пошли дальше и оценили потенциальные географические ареалы обитания организма с такими термофизическими характеристиками. Наложив данные на климатическую модель Северной Америки конца мелового периода, они выяснили, что прохладный климат не стал бы серьезным препятствием для расселения тираннозавров.
Более того, ученые оценили и противоположный фактор — риск перегрева. Для массивных животных особую угрозу представляет сочетание высоких температур и повышенной влажности, затрудняющее теплоотдачу. Позднемеловой климат Северного континента не содержал зон с критическими для современных теплокровных значениями влажности и жары. Разумеется, индивидуальные физиологические лимиты самого тираннозавра досконально не известны, но климатические тиски вряд ли сильно ограничивали его ареал.
Подводя итоги, можно утверждать следующее: получены убедительные доказательства того, что температура тела тираннозавра была высокой и не определялась исключительно климатом. Тем не менее, экстраполировать эту закономерность на весь инфраотряд динозавров некорректно. Данная группа объединяла невероятно разнообразных существ разной массы и экологической специализации, разделенных десятками миллионов лет эволюционного пути.
В перспективе исследователи планируют опробовать этот метод на других ископаемых видах, чтобы сопоставить полученные матрицы данных. Со временем палеонтологи смогут отделить истинных эндотермов с быстрым метаболизмом от гигантов, выживавших за счет термоинерции и мягких климатических условий, а также вплотную приблизиться к разгадке тайны происхождения теплокровности у древних ящеров. Пока же обобщать эти выводы на всех динозавров преждевременно.