Всё чаще возникающие в последнее время предположения о том, что динозавры были теплокровными, нашли еще одно подтверждение. Анализ эмали зубов нескольких крупных растительноядных динозавров из юрских отложений показал, что температура их тела была между 36° и 38°C — то есть примерно соответствовала температуре тела современных млекопитающих. В качестве «палеотермометра» при этом использовали новый вариант изотопного анализа, основанный на том, что в образующемся карбонате (CaCO3) частота связей между тяжелым изотопом углерода 13C и тяжелым изотопом кислорода 18O зависит от температуры. Соответственно, зная изотопный состав карбоната, входящего в состав биоапатита (вещества, образующего зубную эмаль), мы можем определить температуру тех тканей динозавра, где шло формирование зубов.
С 1842 года, с момента описания первых динозавров, никто не сомневался в том, что, подобно всем рептилиям, животные эти были холоднокровными, или, по современной терминологии, эктотермами. Температура их тела была такой же, как температура окружающей среды. Однако начиная с 1960–70-х годов, когда объем наших знаний о динозаврах существенно возрос, всё чаще стали говорить о том, что динозавры (по крайней мере крупные), возможно, были эндотермами (теплокровными), то есть вырабатывали внутреннее тепло и могли поддерживать температуру тела более высокой, чем температура среды. В пользу этого свидетельствовал их несомненно очень активный образ жизни, высокая скорость передвижения (определенная по окаменевшим следам), некоторые особенности строения, а также распространение в довольно высоких широтах.
Убедительные данные были также недавно получены при изучении скорости роста динозавров, которую удалось определить по спилам костей (см.: Крупные динозавры были почти теплокровными, «Элементы», 29.08.2006). На этих спилах видны годовые зоны нарастания (нечто напоминающее кольца роста на срезах деревьев). А поскольку чуть раньше на примере большой выборки современных животных уже была выяснена общая зависимость скорости роста от массы тела и температуры, то, зная скорость роста и массу тела, можно было решить и обратную задачу — рассчитать температуру тела. Согласно произведенным по этой схеме расчетам (Gillooly et. al. Dinosaur Fossils Predict Body Temperatures // PLoS Biol. 2006. V. 4. №8. P. e248), температура тела крупных динозавров была около 35°C (а у самых крупных — до 40°C), что явно выше средней температуры среды их обитания; у мелких она была около 25°C, что примерно соответствовало температуре среды. Появились даже такие термины, как «гигантотермия» и «инерционная эндотермия». В последнем случае предполагалось, что разогревшиеся от бега динозавры (а при интенсивной работе мышц всегда выделяется много тепла) могли очень долго сохранять это тепло благодаря большой массе тела.
Однако все использованные ранее методы оценки температуры динозавров были расчетными, косвенными, и требовали введения ряда допущений. Поэтому особого внимания заслуживает попытка Роберта Игла (Robert A. Eagle) из Отдела геологических и планетарных наук Калифорнийского технологического института (Пасадена, Калифорния, США), который совместно с коллегами из нескольких других научных учреждений США и Германии оценил температуру тела динозавров более прямым способом. Конечно, градусник динозавру не поставишь, но если знаешь, как зависит от температуры изотопный состав вещества дошедших до наших дней зубов динозавров, то задача представляется вполне реальной.
На самом деле, уже давно было известно, что доля тяжелого изотопа кислорода 18O, входящего в состав карбоната, зависит от температуры, при которой этот самый карбонат образовывался. Данная зависимость уже с середины ХХ века стала использоваться для определения палеотемператур по изотопному составу раковинок фораминифер и кокколитофорид — простейших, встречающихся в океане в большом количестве и повсеместно попадающих в донные осадки. Правда, при этом важно было знать содержание 18O в исходной воде. Если мы обратимся к биоапатиту (обобщенная формула: Ca5(PO4, CO3)3(OH, CO3, F, Cl)) — веществу, из которого в значительной мере состоит зубная эмаль, — то простая оценка содержания тяжелого изотопа кислорода мало что даст, поскольку неизвестно, сколько изотопа 18O было в воде, которую потребляли динозавры.
Однако геохимики предложили недавно новый «палеотермометр» (Ghosh et al., 2006), основанный на том, что при образовании карбоната CaCO3 (в том числе и входящего в состав биоапатита) тяжелый изотоп углерода (13C) и тяжелый изотоп кислорода (18O) демонстрируют четко выраженную тенденцию образовывать между собой связь, причем эффект этот оказывается строго зависящим от температуры, а относительное содержание тяжелых изотопов в исходных компонентах не столь существенно. Методика определения палеотемпературы сводилась к обработке исходного материала (биоапатита зубов) фосфорной кислотой и последующим изотопным анализом выделившегося CO2. Исследователей интересовал вариант молекул CO2 с изотопным составом 13C18O16O (масса 47). Зная уравнение, описывающее зависимость числа связей между 13C и 18O от температуры, можно было непосредственно определить температуру, при которой шло образование данного карбоната.
Игл и его коллеги (Eagle R.A. et al., 2010) сначала испробовали метод на современных животных, изучив изотопный состав зубов белого носорога, индийского слона, нильского крокодила, миссисипского аллигатора, песчаной акулы, а также недавно вымершего мамонта. Полученные оценки дали очень хорошее соответствие реальным данным. Для млекопитающих температура оказалась около 37°C — такой, какой и должны была быть у млекопитающих, а для пресмыкающихся и рыб соответствовала температуре среды. Только после этого исследователи приступили к анализу зубов динозавров — представителей группы зауропод, живших в Юрском периоде.
Исходный материал взят из шести мест из двух геологических областей — формации Моррисон (см. Morrison Formation) в западной части США и формации Тендагуру (см. Tendaguru Formation) в Восточной Африке.
По трем имевшимся в распоряжении исследователей зубам брахиозавра Brachiosaurus brancai — огромного растительноядного динозавра — получилось, что температура тела этих животных была 38,2 ± 1,0°C, а температура динозавра из семейства диплодоков (по двум имеющимся зубам) 33,6 ± 4,0°C. Анализ трех очень хорошо сохранившихся зубов камаразавра Camarasaurus из формации Моррисон показал значение температуры 36,9 ± 1,0°C. Эти оценки были существенно выше, чем полученные для современных и ископаемых крокодилов. Однако если результаты этого исследования нанести на график зависимости температуры от массы тела, полученный ранее по данным о скорости роста, то оказывается, что точки для брахиозавра и камаразавра располагаются чуть ниже кривой, то есть температура их тела, оцененная новым методом, чуть ниже той, что предсказывалась по скорости роста. Игл и его соавторы не поспешили считать это результатом неточности старого или нового метода, а связали с местом расположения растущих зубов в самом организме. Большой размер изученных динозавров, длинная шея и прохождение рядом с челюстями дыхательных путей могли приводить к тому, что температура в этом месте была ниже, чем температура тела, сказывающаяся на росте ребер и других костей, спилы которых использовались для определения скорости прироста.
Авторы обсуждаемой работы очень осторожны в своих выводах. Они не утверждают, что изученные ими динозавры были настоящими эндотермами. Они говорят только о том, что температура их тела была близка к температуре, типичной для млекопитающих.
Источники:
Алексей Гиляров http://elementry.ru
Robert A. Eagle, Thomas Tütken, Taylor S. Martin, et al. Dinosaur body temperatures determined from isotopic (13C-18O) ordering in fossil biominerals // Science. 2011. V. 333. P. 443–445.
If you enjoyed this article, please consider sharing it!
