Книга: Динозавры. 150 000 000 лет господства на Земле

Великий спор о физиологии

Великий спор о физиологии

У современных животных есть разные стратегии выработки энергии, поддержания тепла, предотвращения перегрева и преобразования пищи в энергию и ткани тела. Все животные переваривают пищу и используют полученную энергию, чтобы питать свои мышцы или органы. Многие животные также собирают тепло от солнца или земли, а другие запасают тепло внутри своего тела. Животные, которые полагаются на внешние источники тепла, традиционно называются эктотермами, или холоднокровными, а те, которые генерируют и сохраняют тепло внутри, – эндотермами, или теплокровными. Процесс, описывающий, как животные функционируют – например, как переваривают пищу, вырабатывают энергию, поддерживают температуру тела или регулируют водообмен – называется физиологией. Вопрос о том, какой тип физиологии был у нептичьих динозавров (и древних птиц), стал одним из величайших источников споров и разногласий во всей области исследований динозавров.

Современные птицы и млекопитающие (в основном) эндотермные. Они сохраняют тепло внутри (часто используя разные способы утепления, чтобы его не растерять) и с его помощью поддерживают высокую температуру внутренних органов. Сохранять тепло полезно, так как в тепле быстрее работают органы и переваривается пища, можно быстрее выращивать яйца (или детенышей). Эндотермия также означает, что животное не зависит от внешней температуры: оно может жить в холодной среде и действовать в том числе (или только) в ночной прохладе.

Между тем эктотермные животные имеют более низкие энергетические потребности и в основном полагаются на солнечное тепло. Поскольку они зависят от температуры окружающей среды, эктотермы, как правило, малы, а их органам нужно меньше энергии, чем органам эндотермов.

Так как люди и большинство других крупных современных животных – эндотермы, нам часто кажется, что эндотермия – самый лучший и продвинутый тип физиологии. Это очень предвзятая точка зрения, да к тому же не особенно верная. Амфибий, рептилий и насекомых очень много в различных средах обитания, а значит, эктотермию стоит считать весьма успешной стратегией для многих животных.

В последние несколько десятилетий множество открытий показало, что рассматривать животных либо как эктотермов, либо как эндотермов – ужасное заблуждение. Многие животные из групп, которых обычно считают эктотермными, способны генерировать тепло. Существуют насекомые, акулы и костистые рыбы со специальными теплогенерирующими органами в глазах, мозге и туловище, а также ящерицы, которые тоже производят и сохраняют тепло внутри. А есть животные, которых обычно относят к эндотермам, но которые при этом неэффективно вырабатывают тепло и вместо этого полагаются на внешние источники энергии или позволяют температуре тела колебаться в зависимости от окружающей среды (например, ехидны и некоторые роющие грызуны).

На самом деле мысль об аккуратном разделении животных на эктотермных и эндотермных вводит в заблуждение, и ее следует избегать. Как все это связано с нашими представлениями о физиологии нептичьих динозавров? Многие годы взгляды на их физиологию сильно отличались: одни исследователи считали, что нептичьи динозавры были эктотермами и полностью полагались на окружающую среду для контроля температуры тела, другие же утверждали, что они были эндотермами и точно так же производили и сохраняли тепло, как современные млекопитающие и птицы, и были активными в прохладных и даже в холодных условиях. Концепция полностью эндотермных нептичьих динозавров вышла на первый план во время ренессанса динозавров 1960-х и 1970-х гг., когда некоторые писатели и исследователи создавали яркие образы «теплокровных динозавров» (см. главу 1).

Нептичьи динозавры были настолько разнообразны по размеру и форме, что правило «одна физиология для всех» почти наверняка не применимо. Но если уж обобщать, то можно сказать, что вымершие динозавры были активными животными с крупными, нуждающимися в энергии мышцами и органами, и многие из них нередко сталкивались с жарой, холодом, ветром и дождем. Немаловажно и то, что практически все вымершие завроподы и нептичьи тероподы обладали пневматической системой, как современные птицы, и поэтому могли прогонять огромный объем воздуха сквозь тело и питать свои быстрые мышцы и органы большим количеством кислорода. Кровеносные сосуды нептичьих динозавров походили на кровеносные сосуды современных птиц и млекопитающих. Это видно по отверстиям в костях, через которые они проходили.

Кольца роста на костях также показывают, что ископаемые динозавры быстро росли, возможно, так же быстро, как современные птицы и млекопитающие. Эксперты, которые придерживаются гипотезы о быстрорастущих динозаврах, утверждают, что такая скорость производства костной ткани возможна только в том случае, если уровень метаболизма был постоянно высоким. Другими словами, быстрый темп роста, похоже, говорит в пользу эндотермии, что позволяет предположить, что нептичьи динозавры (и древние птицы тоже) были эндотермами и в смысле физиологии больше походили на млекопитающих и современных птиц, чем на большинство ящериц и крокодилов.

Изучение роста не всегда позволяет заключить, что нептичьи динозавры росли сверхбыстрыми темпами. Некоторые эксперты утверждают, что темпы их роста были такими же, как у тунцов, акул, ехидн и кожистых черепах. Все они имеют своего рода «промежуточную» физиологию: производят тепло самостоятельно, но не контролируют общую температуру тела так же, как полностью эндотермные млекопитающие и птицы. Такая стратегия называется мезотермией.

Возможно, мы никогда точно не узнаем истинный тип физиологии динозавров. Не следует считать, что все они были в этом смысле одинаковы. Но у нас достаточно данных, чтобы показать, что нептичьи динозавры росли быстрее, чем большинство ящериц и черепах, хотя и не сверхбыстро, как некоторые современные млекопитающие или птицы. Переменная скорость роста и промежуточная «мезотермическая» стратегия выработки тепла вполне могли быть у некоторых или многих нептичьих динозавров, в то время как у других мог быть ускоренный, более «птицеподобный» метаболизм.