Var dinosaurer varmblodige?

Saken for og mot varmblodige metabolisme hos dinosaurer

AlonzoDesign / Getty Images

Fordi det er så mye forvirring om hva det betyr for enhver skapning – ikke bare en dinosaur – å være kaldblodig eller varmblodig, la oss starte vår analyse av dette problemet med noen sårt tiltrengte definisjoner.

Biologer bruker en rekke ord for å beskrive et gitt dyrs metabolisme (det vil si arten og hastigheten til de kjemiske prosessene som foregår inne i cellene). I en endotermisk skapning, celler genererer varme som opprettholder dyrets kroppstemperatur, mens ektotermisk dyr absorberer varme fra omgivelsene.

Det er ytterligere to kunstbegreper som kompliserer dette problemet ytterligere. Den første er homeotermisk , som beskriver dyr som opprettholder konstant indre kroppstemperatur, og den andre er poikilotermisk , som gjelder dyr hvis kroppstemperatur svinger i henhold til miljøet. (Forvirrende nok er det mulig for en skapning å være ektoterm, men ikke poikiotermisk, hvis den endrer oppførselen sin for å opprettholde kroppstemperaturen når den står overfor et ugunstig miljø.)

Hva vil det si å være varmblodig og kaldblodig?

Som du kanskje har antatt fra definisjonene ovenfor, følger det ikke nødvendigvis at et ektotermisk reptil bokstavelig talt har kaldere blod, temperaturmessig, enn et endotermt pattedyr. For eksempel vil blodet til en ørkenøgle som soler seg i solen midlertidig være varmere enn blodet til et pattedyr av samme størrelse i samme miljø, selv om øglens kroppstemperatur vil synke med kvelden.

Uansett, i den moderne verden er pattedyr og fugler både endoterme og homeoterme (dvs. varmblodige), mens de fleste reptiler (og noen fisker) er både ektoterme og poikiloterme (dvs. kaldblodige). Så hva med dinosaurer?

I hundre eller så år etter at fossilene deres begynte å bli gravd opp, antok paleontologer og evolusjonsbiologer at dinosaurene må ha vært kaldblodige. Denne antagelsen ser ut til å ha blitt drevet av tre sammenvevde resonnementer:

1) Noen dinosaurer var veldig store, noe som førte til at forskere trodde at de hadde tilsvarende sakte stoffskifte (siden det ville kreve en enorm mengde energi for en hundretonns planteeter å opprettholde høy kroppstemperatur).

2) Disse samme dinosaurene ble antatt å ha ekstremt små hjerner for deres store kropper, som bidro til bildet av langsomme, tømmende, ikke spesielt våkne skapninger (mer som Galapagos-skilpadder enn raske Velociraptorer ).

3) Siden moderne krypdyr og øgler er kaldblodige, var det fornuftig at øglelignende skapninger som dinosaurer også må ha kaldblodige. (Dette er, som du kanskje har gjettet, det svakeste argumentet til fordel for kaldblodige dinosaurer.)

Dette mottatte synet på dinosaurer begynte å endre seg på slutten av 1960-tallet, da en håndfull paleontologer, sjef blant dem Robert Bakker og John Ostrom , begynte å formidle et bilde av dinosaurer som raske, raske, energiske skapninger, mer beslektet med moderne pattedyrrovdyr enn mytens lumberende øgler. Problemet var at det ville være ekstremt vanskelig for en Tyrannosaurus Rex å opprettholde en så aktiv livsstil hvis den var kaldblodig – noe som førte til teorien om at dinosaurer faktisk kan ha vært endotermer.

Argumenter til fordel for varmblodige dinosaurer

Fordi det ikke er noen levende dinosaurer som skal dissekeres (med ett mulig unntak, som vi kommer til nedenfor), stammer det meste av bevisene for varmblodig metabolisme fra moderne teorier om dinosaurenes oppførsel. Her er de fem hovedargumentene for endoterme dinosaurer (hvorav noen er utfordret nedenfor, i delen 'Argumenter mot').

• I det minste var noen dinosaurer aktive, smarte og raske. Som nevnt ovenfor, er hoveddrivkraften for varmblodsdinosaurteorien at noen dinosaurer viste pattedyradferd, noe som innebærer et energinivå som (antagelig) bare kan opprettholdes av en varmblodig metabolisme.
• Dinosaurbein viser tegn på endoterm metabolisme. Mikroskopisk analyse har vist at beinene til noen dinosaurer vokste med en hastighet som kan sammenlignes med moderne pattedyr, og har flere trekk til felles med beinene til pattedyr og fugler enn de gjør med beinene til moderne reptiler.
• Mange dinosaurfossiler er funnet på høye breddegrader. Kaldblodige skapninger er mye mer sannsynlig å utvikle seg i varme områder, hvor de kan bruke miljøet til å opprettholde kroppstemperaturen. Høyere breddegrader innebærer kaldere temperaturer, så det er usannsynlig at dinosaurene var kaldblodige.
• Fugler er endotermer, så dinosaurer må ha vært det også. Mange biologer anser fugler for å være levende dinosaurer, og begrunner at varmblodigheten til moderne fugler er direkte bevis for varmblodig metabolisme til deres dinosaurforfedre.
• Dinosaurenes sirkulasjonssystemer krevde en varmblodig metabolisme. Hvis en gigant sauropod som Brachiosaurus holdt hodet i en vertikal stilling, som en sjiraff, som ville ha satt enorme krav til hjertet - og bare en endoterm metabolisme kunne gi næring til sirkulasjonssystemet.

Argumenter mot varmblodige dinosaurer

I følge noen få evolusjonsbiologer er det ikke nok å si at fordi noen dinosaurer kan ha vært raskere og smartere enn tidligere antatt, hadde alle dinosaurer varmblodige metabolisme - og det er spesielt vanskelig å utlede metabolisme fra antatt atferd, snarere enn fra faktisk fossilrekord. Her er de fem hovedargumentene mot varmblodige dinosaurer.

• Noen dinosaurer var for store til å være endotermer. Ifølge noen eksperter ville en 100-tonns sauropod med varmblodig metabolisme sannsynligvis blitt overopphetet og dødd. Med den vekten kunne en kaldblodig dinosaur vært det som kalles en treghetshomeoterm – det vil si at den varmet opp sakte og avkjølt sakte, slik at den kunne opprettholde mer eller mindre konstant kroppstemperatur.
• De Jura og krittperioder var varme og fuktige. Det er sant at mange dinosaurfossiler har blitt funnet i store høyder, men for 100 millioner år siden kan til og med en 10 000 fot høy fjelltopp ha vært relativt mild. Hvis klimaet var varmt året rundt, ville det favorisert kaldblodige dinosaurer som stolte på utetemperaturer for å opprettholde kroppsvarmen.
• Vi vet ikke nok om dinosaurens holdning. Det er ikke sikkert det Barosaurus løftet hodet for å søke etter grub; noen eksperter tror store, planteetende dinosaurer holdt de lange halsene sine parallelt med bakken, og brukte halene som q motvekt. Dette ville svekke argumentet om at disse dinosaurene trengte varmblodige metabolisme for å pumpe blod til hjernen deres.
• Beinbeviset er overvurdert. Det kan være sant at noen dinosaurer vokste med et raskere klipp enn tidligere antatt, men dette er kanskje ikke bevis for en varmblodig metabolisme. Ett eksperiment har vist at moderne (kaldblodige) krypdyr raskt kan generere bein under de rette forholdene.
• Dinosaurer manglet respiratoriske turbinater. For å dekke deres metabolske behov, puster varmblodige skapninger omtrent fem ganger så ofte som krypdyr. Landboende endotermer har strukturer i hodeskallen kalt respiratoriske turbinater, som hjelper til med å holde på fuktighet under respirasjonsprosessen. Til dags dato har ingen funnet avgjørende bevis på disse strukturene i dinosaurfossiler - derfor må dinosaurene ha vært kaldblodige (eller i det minste definitivt ikke endotermer).

Hvor ting står i dag

Så, hva kan vi konkludere fra argumentene ovenfor for og mot varmblodige dinosaurer? Mange forskere (som ikke er tilknyttet noen av leirene) tror at denne debatten er basert på falske premisser - det vil si at det ikke er slik at dinosaurer trengte å være enten varmblodige eller kaldblodige, uten noe tredje alternativ.

Faktum er at vi ennå ikke vet nok om hvordan metabolisme fungerer, eller hvordan det potensielt kan utvikle seg, til å trekke noen sikre konklusjoner om dinosaurer. Det er mulig det dinosaurer var verken varmblodige eller kaldblodige, men hadde en mellomtype metabolisme som ennå ikke er fastslått. Det er også mulig at alle dinosaurer var varmblodige eller kaldblodige, men noen individuelle arter utviklet tilpasninger i den andre retningen.

Hvis denne siste ideen høres forvirrende ut, husk at ikke alle moderne pattedyr er varmblodige på nøyaktig samme måte. En rask, sulten gepard har et klassisk varmblodig stoffskifte, men det relativt primitive nebbdyret har et nedstemt stoffskifte som på mange måter er nærmere en øgle av samme størrelse enn andre pattedyr. Ytterligere kompliserende saker, noen paleontologer hevder at saktegående forhistoriske pattedyr (som Myotragus, hulegeiten) hadde ekte kaldblodig metabolisme.

I dag abonnerer flertallet av forskerne på teorien om varmblodig dinosaur, men den pendelen kan svinge den andre veien etter hvert som flere bevis blir avdekket. Foreløpig vil noen sikre konklusjoner om dinosaurmetabolisme måtte avvente fremtidige oppdagelser.