Содержание
ученые выяснили, какими на самом деле были динозавры
Новое исследование может изменить общепринятое представление о динозаврах.
Related video
Ученые из Калифорнийского технологического института смогли измерить скорость метаболизма давно вымерших животных и пришли к выводу, что некоторые гигантские динозавры в ходе эволюции стали холоднокровными, сообщает New York Times.
Ученые давно спорят о том, какими животными были динозавры: теплокровными или холоднокровными? Новое исследование показывает, что эти рептилии имели и те и другие особенности.
«Мы предполагали, что большинство динозавров были теплокровными животными, но наш новый метод измерения скорости метаболизма вымерших существ показывает, что действительно многие динозавры, в том числе и летающие птерозавры были теплокровными. Но некоторые травоядные динозавры стали в ходе эволюции холоднокровными», — говорит Ясмина Виманн, палеонтолог из Калифорнийского технологического института.
Tyrannosaurus rex
Фото: Smithsonian Institution
Ученые изучили останки вымерших динозавров и смогли измерить скорость их метаболизма, что напрямую связано с тем, каким было животное: теплокровным или холоднокровным.
Исследователи выяснили, что плезиозавры, морские рептилии с длинной шеей, имели быстрый метаболизм, а значит были теплокровными. Это же касается и птерозавров, и динозавров из группы Орнитодиры, у которых был теплокровный предок. Эта теплокровность сохранилась и у длинношеих зауроподов и хищных тероподов, таких как Tyrannosaurus rex.
Исследователи выяснили, что плезиозавры, морские рептилии с длинной шеей, имели быстрый метаболизм, а значит были теплокровными
Фото: wikipedia
«Зауроподы были огромными травоядными динозаврами и неожиданно было узнать, что у них был высокий уровень метаболизма. Ведь раньше считалось, что у этих гигантских рептилий должен быть низкий метаболизм. Только представьте, сколько нужно было этим динозаврам съедать сотен килограмм растений, чтобы поддерживать быстрый метаболизм», — говорит Стивен Брусатте из Эдинбургского университета.
Ученые считают, что гигантские зауроподы были теплокровными динозаврами
Фото: wikipedia
Также ученые выяснили, что птицетазовые динозавры имели изначально теплокровных предков и быстрый метаболизм. Но потом, в ходе эволюции их более крупные потомки, такие как стегозавры и трицератопсы развили более низкий метаболизм, а значит стали холоднокровными. То есть как и современным рептилиям им нужно было постоянно поддерживать нормальную температуру тела. Ученые считают, что эти динозавры должны были либо постоянно греться на солнце, либо же сезонно мигрировать в места с более теплым климатом.
В ходе эволюции стегозавры развили более низкий метаболизм, а значит стали холоднокровными
Фото: wikipedia
«Это удивительно, что большие птицетазовые динозавры стали холоднокровными, а гигантские зауроподы – нет.
Новые данные могут изменить наше понимание образа жизни и поведения многих динозавров», — говорит Цзинмай О’Коннор из Музея естественной истории им. Филда в Чикаго.
По словам ученых, нужно провести исследование еще большего количества окаменелостей древних рептилий, чтобы узнать о том, какими точно были другие представители птицетазовых динозавров. К этой группе принадлежат, например, архозавры, потомками которых являются холоднокровные крокодилы.
«Некоторые вымершие крокодилы изначально могли быть также теплокровными, в отличие от их живых потомков», — говорит Виманн.
Теперь же ученые хотят выяснить, почему некоторым теплокровным динозаврам пришлось стать холоднокровными и отказаться от быстрого метаболизма.
«Подобный факт отказа от теплокровности, которая считается большим эволюционным достижением, кажется нелогичным. Но с другой стороны, чтобы поддерживать высокий уровень метаболизма нужно много пищи и энергии. Может быть некоторые динозавры просто не справились с такой «ответственной работой», — говорит Брусатте.
Напоминаем, что в Аргентине палеонтологи обнаружили новый вид гигантских летающих рептилий, длина который была соизмерима с современным автобусом.
Во всех группах динозавров нашлись теплокровные виды
Химический анализ скорлупы различных видов динозавров показал, что представители всех отрядов этой группы могли поддерживать постоянную температуру тела, сообщается в Science Advances. Это исследование отличается от предыдущих тем, что учитывает данные и по динозаврам, которые обитали в высоких широтах, в том числе по птицетазовым.
Реконструируя облик динозавров, палеонтологи выдвигают предположения в том числе и о физиологии этих рептилий. Один из важных вопросов здесь — способны ли были конкретные виды поддерживать постоянную температуру тела. Пока получается, что некоторые были эндотермными, то есть их температура мало зависела от температуры окружающей среды, а многие были мезотермными, то есть температура их тела частично зависела от погоды.
Определить эту особенность физиологии можно по содержанию изотопов кислорода 18O и углерода 13C в карбонатах в останках животных: оно зависит от температуры, при которой эти карбонаты формировались.
Притом, учитывая внушительные размеры некоторых динозавров, лучше брать те структуры, которые образовывались близко к центру тела животного, поскольку туловище крупных динозавров могло быть существенно теплее, чем их пальцы или голова. Хорошо для этой цели подходит яичная скорлупа, и ее в таком качестве уже изучали.
Однако те животные, которые обитали в местности с теплым климатом, могли иметь характерную для эндотермных температуру тела (35 градусов Цельсия и выше), даже если не были способны поддерживать ее сами. Поэтому авторы новой работы — сотрудники Йельского, Кембриджского и ряда других университетов — проанализировали состав яичной скорлупы не только тех, кого нашли близко к экватору (вблизи современного города Хацег в Румынии), но и тех, кто обитал недалеко от полюсов (на территории нынешней канадской провинции Альберта и в Патагонии).
Палеонтологи включили в анализ представителей всех групп динозавров, в том числе птицетазовых (вопреки названию, птицы от них не происходили), состав скорлупы которых в связи с температурой тела раньше не исследовали.
Содержание изотопов 18O и 13C в скорлупе яиц динозавров сравнивали с аналогичным показателем для раковин моллюсков, яиц современных птиц с разных континентов и аллигаторов.
По расчетам авторов, некоторые динозавры, в том числе жившие в умеренных широтах, имели такую же температуру тела, как и современные эндотермные птицы и млекопитающие. У птицетазового майазавра из Канады средняя температура тела составляла 44 ± 2 градусов Цельсия, а у одного из троодонов, найденных там же, — 38 ± 4 градусов.
Последнее особенно интересно, если учесть, что троодон — близкий родственник птиц и известно, что он был покрыт перьями. Вероятно, и эндотермность, и перья он унаследовал от общего с птицами предка. Авторы предполагают, что перья в таком случае могли возникнуть как средство удержания постоянной температуры еще до появления птиц и сначала служили именно теплоизолятором, а не украшением для привлечения половых партнеров. Кроме того, вероятно, именно перья позволили предкам птиц уменьшиться в размерах: чем мельче организм, тем больше у него отношение площади к объему и тем быстрее он остывает, поэтому измельчание требовало мощной теплоизоляции.
Изучение скорлупы яиц динозавров и раньше давало палеонтологам немало ценной информации о динозаврах и их современных родственниках (технически птицы относятся к тероподам). Например, по составу скорлупы удалось установить, что некоторые динозавры охраняли свои кладки и насиживали их, будучи весьма массивными, и показать, что яйца динозавров, как и яйца птиц, были окрашены в различные цвета.
Светлана Ястребова
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Динозавры были теплокровными или хладнокровными? Наконец-то у ученых может быть ответ
Птицы, последние выжившие динозавра, теплокровные. Но ученые уже давно спорят о том, были ли другие динозавры также теплокровными, как птицы, или хладнокровными, как рептилии. Теперь, в новом исследовании, опубликованном на прошлой неделе в журнале Nature , исследователи обнаружили, что многие динозавры, такие как Tyrannosaurus и Brontosaurus , действительно могли быть теплокровными, а также летающие рептилии, известные как птерозавры и озера Лох-Несс.
Чудовищные существа, известные как плезиозавры.
Вот предыстория — У птиц самый активный обмен веществ среди живых животных. Исключительная степень, в которой они могут сжигать запасы топлива в своих телах, обеспечивает полет, наблюдаемый у большинства птиц, помогая им распространяться по всему миру. Это также помогает им генерировать тепло тела. Это делает птиц эндотермическими или теплокровными, что означает, что они способны поддерживать стабильную температуру своего тела, несмотря на температуру окружающей среды.
Пока неизвестно, когда у птиц развился такой высокий метаболизм. Птицы — последние представители динозавров, известных как тероподы, среди которых были такие знаменитые существа, как Тираннозавр и Велоцираптор . Предыдущая работа показала, что некоторые вымершие тероподы могут иметь общие черты, которые когда-то считались уникальными для птиц, такие как перья, что поднимает вопрос о том, когда такие особенности птиц, как их высокий метаболизм или теплокровность, возникли у динозавров.
Однако ученые долго спорили о том, были ли динозавры теплокровными или хладнокровными. Птицы, единственные выжившие динозавры, теплокровны, но другие ближайшие живущие родственники динозавров, крокодилы и аллигаторы, хладнокровны.
Раньше у исследователей не было четкого способа вывести скорость метаболизма вида по его окаменелостям. Одна стратегия анализировала минералы в окаменелостях, чтобы оценить температуры, при которых они могли образоваться, но ученым было трудно сделать выводы из этого исследования, поскольку до сих пор неясно, как процесс окаменения может повлиять на эти минеральные данные. Другой метод рассматривал скорость роста, сосредоточив внимание на серии линий на костях, которые, как годичные кольца деревьев, соответствуют годам роста, но скорость роста может иметь меньшее отношение к метаболизму, чем к этапу жизни животного.
Однако в 2020 году молекулярный палеобиолог Ясмина Виманн из Йельского университета и ее коллеги обнаружили, что анализ биомолекул, таких как белки, жиры и сахара, находящихся в древних окаменелостях, может дать ценную информацию об их метаболизме.
«Виманн в одиночку ведет палеонтологию в будущее и коренным образом меняет наше понимание прошлой жизни, вероятно, в большей степени, чем любой другой палеонтолог до нее», — Цзинмай О’Коннор, палеонтолог позвоночных из Института палеонтологии и палеоантропологии позвоночных. в Пекине, которые не принимали участия в этом исследовании, рассказывает Обратное .
ЧТО СДЕЛАЛИ УЧЕНЫЕ? — В новом исследовании Виманн и ее коллеги проанализировали бедренные кости 55 различных групп животных. Среди них были динозавры, их летающие родственники птерозавры, их более дальние морские родственники плезиозавры, а также современные птицы, млекопитающие и ящерицы.
Стратегия, которую использовали ученые, основана на химических веществах, образующихся при дыхании животных. Они вступают в реакцию с белками, жирами и сахарами, оставляя побочные продукты отходов, которые чрезвычайно стабильны, и их достаточно, чтобы пережить окаменение. Они могут служить записью того, сколько кислорода использовало существо и, следовательно, скорость его метаболизма.
Используя лазерные методы, известные как рамановская и инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье, исследователи оценили обилие этих связанных с дыханием молекулярных побочных продуктов в окаменелостях, не разрушая эти древние кости. Они сравнили количество этих соединений с известной скоростью метаболизма современных животных и использовали эти данные, чтобы сделать вывод о скорости метаболизма вымерших животных.
ЧТО ОНИ НАШЛИ? — Ученые обнаружили, что скорость метаболизма динозавров в целом была высокой. «Эта новая информация о скорости метаболизма радикально изменит то, как мы интерпретируем биологию и поведение многих из этих вымерших групп», — говорит О’Коннор.
Существуют две большие группы динозавров: птицетазовые птицетазовые и ящеротазовые ящеротазовые. Птицетазовые динозавры включали трицератопсов, стегозавров, и анкилозавров . Ящеротазовые динозавры включали тероподов, а также длинношеих и длиннохвостых гигантских травоядных, известных как зауроподы, таких как бронтозавров .
Ящеротазовые динозавры были теплокровными, некоторые из них обладали скоростью метаболизма, сравнимой с современными птицами, но намного выше, чем у млекопитающих. Птерозавры и плезиозавры также могли быть теплокровными. Виман отмечает, что для поддержания активного метаболизма всем этим древним существам, вероятно, приходилось много есть.
У птицетазовых динозавров был низкий уровень метаболизма, сравнимый с таковым у хладнокровных современных животных. Подобно современным хладнокровным рептилиям, таким как ящерицы и черепахи, Виманн предполагает, что они могли греться на солнце и, возможно, также были вынуждены мигрировать в более теплый климат в холодное время года. (Интересно, что их предки, вероятно, обладали более высокой скоростью метаболизма, что позволяет предположить, что у динозавров с птичьими бедрами со временем метаболизм снизился.) Роберт Игл из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, не участвовавший в этом исследовании, рассказывает Обратное .
О’Коннор добавляет, что «хотя очень интересно наконец узнать скорость метаболизма загадочных давно вымерших групп, таких как плезиозавры и птерозавры, наиболее важны новые методы. Способность Вимана использовать побочные продукты окаменения для понимания ключевых аспектов биологии вымерших животных — в данном случае напрямую определяющей скорость метаболизма — поистине революционна».
Новое исследование выявило метаболические различия внутри групп. Например, в то время как у птерозавров часто мог быть высокий метаболизм, птерозавры, известные как Птеранодон мог иметь относительно низкий метаболизм. «Не все теплокровные организмы имеют одинаковую скорость метаболизма — например, у современной колибри скорость метаболизма выше, чем у человека, а у человека — выше, чем у ленивца», — отмечает Игл.
Это открытие поднимает вопросы относительно конца эпохи динозавров. Когда дело доходит до того, почему птицы выжили, когда все остальные динозавры вымерли, предыдущие исследования часто предполагали, что высокий уровень метаболизма птиц дал им ключевое преимущество.
Тем не менее, эти новые результаты показывают, что другие факторы, помимо метаболизма, могли быть причиной этих выживаний и вымираний, говорит Виманн.
ЧТО ДАЛЬШЕ? — Эти результаты поднимают ряд новых и интересных вопросов, — говорит Виманн. Например, какое эволюционное давление может способствовать независимому развитию высокого уровня метаболизма, наблюдаемого у многих динозавров, морских рептилий и млекопитающих? Кроме того, «как динозавры с низким уровнем метаболизма поддерживали свои большие размеры тела и вели ли они образ жизни, более сравнимый с современными рептилиями?» она говорит Обратное .
В настоящее время ученые стремятся собрать больше данных о различных животных, таких как предки млекопитающих, чтобы проследить эволюцию метаболизма и теплокровности. «Вскоре мы сможем включить земноводных и рыб», — говорит Виманн.
Кровь динозавра была теплой или холодной? Новое исследование призвано разрешить спор
cms.cnn.com/_components/editor-note/instances/editor-note-d819b43dfdfeae8531b6351bfb0c533b@published» data-editable=»text» data-component-name=»editor-note»>Подпишитесь на информационный бюллетень CNN по теории чудес. Исследуйте вселенную, получая новости об удивительных открытиях, научных достижениях и многом другом .
Си-Эн-Эн
—
Согласно новому новаторскому исследованию, грозные хищники, такие как тираннозавр и высокие динозавры с телескопической шеей, такие как брахиозавры, были теплокровными существами точно так же, как птицы и млекопитающие.
Вопрос о том, была ли кровь, протекавшая через гигантские тела динозавров, теплой или холодной, как у рептилий, давно стоит и не дает покоя палеонтологам.
Знание этой фундаментальной информации может значительно пролить свет на жизнь доисторических существ.
Янтарь с потенциальным куском астероида внутри
НЕ подходит для партнерского распространения
BBC Studios
Найден фрагмент астероида, погубившего динозавров
Теплокровные животные имеют высокую скорость метаболизма — они потребляют много кислорода и нуждаются в большом количестве калорий для поддержания температуры тела, в то время как хладнокровные животные меньше дышат и едят.
«Нас, как палеонтологов, это очень волнует — вопрос о том, были ли динозавры теплокровными или хладнокровными, — один из старейших вопросов в палеонтологии, и теперь мы думаем, что пришли к единому мнению, что большинство динозавров были теплокровными», — сказал он.
ведущий автор исследования Ясмина Виманн, научный сотрудник Калифорнийского технологического института, в пресс-релизе.
Предыдущие недавние попытки ответить на этот вопрос предполагали, что динозавры были теплокровными, но эти результаты, которые включали анализ годичных колец или химических изотопных сигналов в костях, были неоднозначными, поскольку окаменение могло изменить эти маркеры. Кроме того, эти методы анализа повреждают окаменелости, что затрудняет создание большого набора данных.
Однако Виманн и ее коллеги придумали новый — и, по их мнению, более точный — метод оценки метаболизма динозавра.
cms.cnn.com/_components/paragraph/instances/paragraph_5D84B7CA-BC6E-308A-713C-F5919EB7A8AF@published» data-editable=»text» data-component-name=»paragraph»>Исследователи изучили отходы, которые образуются при вдыхании кислорода в организм и реагируют с белками, сахарами и липидами. Обилие этих молекул отходов, которые проявляются в виде темных пятен в окаменелостях, зависит от количества поглощенного кислорода и является показателем того, является ли животное теплокровным или холоднокровным.
Показан микроскопический вид извлеченных мягких тканей из кости аллозавра.
Дж. Виманн
Молекулы также чрезвычайно стабильны и не растворяются в воде, что означает, что они сохраняются в процессе окаменения.
Виманн и ее команда проанализировали бедренных костей — бедренных костей — 55 различных существ, включая 30 вымерших и 25 современных животных.
Среди образцов были кости динозавров, гигантских летающих рептилий, называемых птерозаврами, морских рептилий, таких как плезиозавры, и современных птиц, млекопитающих и ящериц.
Ученые использовали подход, называемый инфракрасной спектроскопией, который нацелен на взаимодействие между молекулами и светом. Этот метод позволил им количественно определить количество молекул отходов в окаменелостях. Затем команда сравнила эти результаты с известными уровнями метаболизма современных животных и использовала эти данные, чтобы сделать вывод о скорости метаболизма вымерших существ.
Предыдущие поколения палеонтологов сгруппировали динозавров с рептилиями, что привело к предположению о рептильной внешности и образе жизни.
Сегодня большинство палеонтологов согласны с тем, что динозавры были намного более похожи на птиц после открытия в 1990-х годах пернатых окаменелостей, которые привели к пониманию того, что современные птицы являются прямыми потомками динозавров.
Исследование, опубликованное в среду в журнале Nature, показало, что скорость метаболизма динозавров обычно была высокой и во многих случаях выше, чем у современных млекопитающих, температура тела которых обычно составляет около 37 градусов по Цельсию.8,6 градусов по Фаренгейту) и больше похожи на птиц, средняя температура тела которых составляет около 42 градусов по Цельсию (107,6 градусов по Фаренгейту).
«С нашими новыми доказательствами метаболизма на уровне птиц, предкового для всех динозавров и птерозавров, все теплокровные динозавры, вероятно, имели высокие температуры тела, сравнимые с температурами современных птиц», — сказал Виманн по электронной почте.
Однако были и заметные исключения. Динозавры, классифицированные под номером как птицетазовые — отряд, характеризующийся птицеподобными бедра, который включает в себя мгновенно узнаваемых существ, таких как трицератопс и стегозавр – , эволюционировал, чтобы иметь низкий уровень метаболизма, сравнимый с таковым у хладнокровных современных животных.
«Ящерицы и черепахи сидят на солнце и греются, и нам, возможно, придется рассмотреть аналогичную «поведенческую» терморегуляцию у птицетазовых с исключительно низким уровнем метаболизма. Хладнокровным динозаврам также, возможно, пришлось мигрировать в более теплый климат в холодное время года, и климат, возможно, был фактором, определяющим, где могли жить некоторые из этих динозавров», — сказал Виман.
Открытый сейф со страусиным яйцом внутри
ColorBlind/Digital Vision/Getty Images
Яйца — символ новой жизни, но они также могут многое рассказать о прошлом.
Высокая скорость метаболизма была предложена в качестве одной из причин, по которой птицы пережили массовое вымирание, уничтожившее динозавров 66 миллионов лет назад. Однако Виманн сказал, что это исследование показало, что это неправда: многие динозавры с птичьими исключительными метаболическими способностями вымерли.
Исследование «радикально изменит» то, как интерпретируются биология и поведение многих вымерших животных, сказал Цзинмай О’Коннор, заместитель куратора ископаемых рептилий в Полевом музее Чикаго.