Var dinosaurier varmblodiga?

Eftersom det finns så mycket förvirring om vad det betyder för alla varelser - inte bara en dinosaurie - att vara "kallblodiga" eller "varmblodiga", låt oss börja vår analys av det här problemet med några efterfrågade definitioner.

Biologer använder en mängd olika ord för att beskriva ett givet djurs metabolism (det vill säga arten och hastigheten hos de kemiska processerna som äger rum i dess celler). I en endotermisk varelse, celler genererar värme som upprätthåller djurets kroppstemperatur, medan ectothermic djur absorberar värme från omgivningen.

Det finns ytterligare två termer av konst som komplicerar denna fråga ytterligare. Den första är homeothermic, beskriver djur som upprätthåller konstant inre kroppstemperatur, och den andra är växelvarma, som gäller för djur vars kroppstemperatur varierar beroende på miljön. (Förvirrande är det möjligt för en varelse att vara ektotermisk, men inte poikiotermisk, om den ändrar sitt beteende för att bibehålla sin kroppstemperatur när den står inför en negativ miljö.)

Vad betyder det att vara varmblodiga och kallblodiga?

Som du kanske har antagit av ovanstående definitioner följer det inte nödvändigtvis att ett ektotermiskt reptil bokstavligen har kallare blod, temperatursmart, än ett endotermiskt däggdjur. Till exempel kommer blodet från en ökenödla som solar sig i solen tillfälligt vara varmare än hos ett däggdjur av liknande storlek i samma miljö, även om ödlan kroppstemperatur kommer att sjunka med nattfallet.

Hur som helst, i den moderna världen är däggdjur och fåglar både endotermiska och homeotermiska (dvs "varmblodiga"), medan de flesta reptiler (och vissa fiskar) är båda ektotermiska och poikilotermiska (dvs. "kallblodiga"). Så hur är det med dinosaurier?

I hundra eller så år efter att deras fossil började grävas antog paleontologer och evolutionsbiologer att dinosaurierna måste ha varit kallblodiga. Detta antagande verkar ha drivits av tre sammanflätade resonemanglinjer:

1) Vissa dinosaurier var väldigt stora, vilket fick forskare att tro att de hade motsvarande långsamma ämnesomsättningar (eftersom det skulle kräva en enorm mängd energi för en hundra ton växtätare för att upprätthålla hög kroppstemperatur).

2) Dessa samma dinosaurier antogs ha extremt små hjärnor för sina stora kroppar, vilket bidrog till bilden av långsamma, klumpiga, inte särskilt vakna varelser (mer som Galapagos sköldpaddor än snabba Velociraptors).

3) Eftersom moderna reptiler och ödlor är kallblodiga, var det meningsfullt att ”ödla-liknande” varelser som dinosaurier också måste ha kallblodiga. (Detta är, som ni har gissat, det svagaste argumentet för förkylningsdynosaurier.)

Denna mottagna syn på dinosaurier började förändras i slutet av 1960-talet, när en handfull paleontologer, chef bland dem Robert Bakker och John Ostrom, började förmedla en bild av dinosaurier som snabba, snabba, energiska varelser, mer besläktade med moderna däggdjur rovdjur än mytens trassliga ödlor. Problemet var att det skulle vara oerhört svårt för en Tyrannosaurus Rex att upprätthålla en sådan aktiv livsstil om den var kallblodig - vilket leder till teorin att dinosaurier i själva verket kan ha varit endotermier.

Argument till förmån för varmblodiga dinosaurier

Eftersom det inte finns några levande dinosaurier som kan dissekeras (med ett möjligt undantag, som vi kommer nedan), kommer de flesta bevisen för varmblodsmetabolism från moderna teorier om dinosauriebeteende. Här är de fem huvudargumenten för endotermiska dinosaurier (av vilka några utmanas nedan, i avsnittet "Argument mot").

• Åtminstone vissa dinosaurier var aktiva, smarta och snabba. Som nämnts ovan är den främsta drivkraften för den varmblodiga dinosaurieteorin att vissa dinosaurier uppvisade ”däggdjur” beteende, vilket innebär en energinivå som (antagligen) endast kan upprätthållas genom en varmblodsmetabolism.
• Dinosaurieben visar bevis på endoterm metabolism. Mikroskopisk analys har visat att benen hos vissa dinosaurier växte i en hastighet som kan jämföras med moderna däggdjur och har fler funktioner gemensamt med benen hos däggdjur och fåglar än de gör med benen på dagens reptiler..
• Många dinosauriefossiler har hittats på höga breddegrader. Kaldblodiga varelser är mycket mer benägna att utvecklas i varma regioner, där de kan använda miljön för att bibehålla sin kroppstemperatur. Högre breddegrader medför kallare temperaturer, så det är osannolikt att dinosaurier var kallblodiga.
• Fåglar är endotermer, så dinosaurier måste ha varit det också. Många biologer anser att fåglar är "levande dinosaurier" och anför att moderna fåglar är varmblodiga är ett direkt bevis för den varmblodiga metabolismen hos deras dinosaurifäder.
• Dinosaurs cirkulationssystem krävde en varmblodig ämnesomsättning. Om en gigantisk sauropod som Brachiosaurus höll huvudet i ett vertikalt läge, som en giraff, skulle det ha ställt enorma krav på sitt hjärta - och bara en endoterm metabolism kunde driva dess cirkulationssystem.

Argument mot varmblodiga dinosaurier

Enligt några evolutionsbiologer räcker det inte att säga att eftersom vissa dinosaurier kan ha varit snabbare och smartare än tidigare antagits, hade alla dinosaurier varmblodiga ämnesomsättningar - och det är särskilt svårt att dra slutsatsen om förmodat beteende, snarare än från faktiska fossilrekord. Här är de fem huvudargumenten mot varmblodiga dinosaurier.

• Vissa dinosaurier var för stora för att vara endoterm. Enligt vissa experter skulle en 100 ton sauropod med en varmblodsmetabolism troligen ha överhettat och dött. Vid den vikten kunde en kallblodig dinosaurie ha varit det som kallas en "tröghetshemmoterm" - det vill säga den värmdes långsamt och kyldes långsamt, vilket tillåter den att upprätthålla mer eller mindre konstant kroppstemperatur.
• Jurass och krita perioder var heta och rå. Det är sant att många dinosauriefossiler har hittats i höga höjder, men för 100 miljoner år sedan kan till och med en 10 000 fot hög bergstopp ha varit relativt svaga. Om klimatet var varmt året runt, skulle det gynna kallblodiga dinosaurier som förlitade sig på utetemperaturer för att upprätthålla sin kroppsvärme.
• Vi vet inte tillräckligt med dinosaurieställning. Det är inte säkert att Barosaurus höjde huvudet till foder för grub; vissa experter tror att stora, växtätande dinosaurier höll sina långa halsar parallellt med marken och använde svansen som q motvikt. Detta skulle försvaga argumentet att dessa dinosaurier behövde varmblodiga ämnesomsättningar för att pumpa blod till deras hjärnor.
• Benbeviset är överskattat. Det kan vara sant att vissa dinosaurier växte i en snabbare klipp än tidigare trott, men detta kan inte vara ett bevis för en varmblodig ämnesomsättning. Ett experiment har visat att moderna (kallblodiga) reptiler snabbt kan generera ben under rätt förhållanden.
• Dinosaurier saknade luftväggsturbinater. För att tillgodose deras metaboliska behov andas varmblodiga varelser ungefär fem gånger så ofta som reptiler. Landbostad endotermer har strukturer i deras skalar som kallas ”andnings-turbinater”, som hjälper till att bibehålla fukt under andningsprocessen. Hittills har ingen funnit avgörande bevis på dessa strukturer i dinosauriefossiler - därför måste dinosaurier ha varit kallblodiga (eller, åtminstone definitivt inte endotermer).

Där saker står idag

Så, vad kan vi dra slutsatsen från ovanstående argument för och mot varmblodiga dinosaurier? Många forskare (som inte är anslutna till någon av lägren) tror att denna debatt bygger på falska förutsättningar - det vill säga att det inte är så att dinosaurier behövde vara antingen varmblodiga eller kallblodiga, utan tredje alternativ.

Faktum är att vi ännu inte vet tillräckligt om hur ämnesomsättningen fungerar eller hur den kan utvecklas för att dra några definitiva slutsatser om dinosaurier. Det är möjligt att dinosaurierna varken var varmblodiga eller kallblodiga, men hade en "mellanliggande" typ av ämnesomsättning som ännu inte har fastnat. Det är också möjligt att alla dinosaurier var varmblodiga eller kallblodiga, men vissa enskilda arter utvecklade anpassningar i den andra riktningen.

Om denna sista idé låter förvirrande, kom ihåg att inte alla moderna däggdjur är varmblodiga på exakt samma sätt. En snabb, hungrig gepard har en klassisk varmblodsmetabolism, men den relativt primitiva platypusen har en avstämd metabolism som på många sätt är närmare den hos en jämförbar storlek ödla än för andra däggdjur. Ytterligare komplicerade frågor hävdar vissa paleontologer att långsamma förhistoriska däggdjur (som Myotragus, Cave Goat) hade riktiga kallblodiga ämnesomsättningar.

Idag prenumererar majoriteten av forskarna den varmblodiga dinosaurie-teorin, men den pendeln kan svänga åt andra hållet eftersom fler bevis visas. För tillfället måste alla definitiva slutsatser om dinosaurismetabolism vänta på framtida upptäckter.