Панцирные динозавры дышали через извивистую трубку для охлаждения мозга

Одним жарким декабрьским позднемеловым деньком одинокий анкилозаврид Euoplocephalus tutus испустил свой последний вздох на поросшей кустами равнине провинции Альберта, что в Канаде. И сегодня, 75 млн лет спустя, ученые знают, какими выкрутасами шел тот вздох, прежде чем испуститься вместе с духом из бренного тела исполина.

Фотография еще живого эуплоцефала. Фото: Artapon.

Будучи панцирным динозавром, эуплоцефал был похож на бронированный танк с нежным пузиком – единственным местом, где не было защитных костных пластин. Даже на глазных веках были пластинки у этой рептилии. Даже носовые проходы были устланы костным веществом внутри черепа. Благодаря этому, собственно, до нас и дошла их причудливая форма, сохраненная путем минерализации той костной выстилки.

Когда палеонтологи впервые увидели сложные носовые проходы эуплоцефала на пороге XX века, они решили, что это придаточные пазухи – воздухоносные полости, сообщающиеся с носовой полостью, в которой у нормальных людей происходит обоняние. Но в 2008 году Лоуренс Уитмер и Райан Риджли из Университета Огайо (США) поместили черепа нескольких анкилозавридов в медицинский компьютерный томограф и увидели не разветвленную систему полостей, а единый воздушный ход, который вился и петлял, как американские горки или психанувшая соломинка для коктейля. Ничего подобного у других позвоночных нет. Кроме того, эта воздушная трубка очень длинная: если череп эуплоцефала в длину как расстояние от вашего локтя до запястья, то носовой ход тянется от плеча до кончиков пальцев, объясняет Уитмер.

Лоуренс Уитмер (справа) и его коллеги Джейсон Бурке и Ругер Портер (слева и в центре) ковыряются пальцами в носовых проходах анкилозавридов. Фото: WitmerLab, Ohio University.

Ученые предположили, что эта носочерепная круговерть нужна была динозаврам для проветривания и охлаждения мозга под палящим мезозойским солнцем. Какой бы мелкой ни была мозгулька у этих мегаящеров, она все же состояла из чувствительной, ранимой, нервной ткани. Могучие тела анкилозавридов эффективно сохраняли тепло окружающей среды, и кровь их была достаточно горяча, чтобы шпарить несчастный мозг, так что без защиты от перегрева в виде системы вентиляции было не обойтись. Теплокровные птицы и млекопитающие решают проблему благодаря носовым раковинам – тонким костным пластинкам, увеличивающим поверхность, мимо которой проходит воздух. Анкилозавридам же эволюция встроила в череп длинную и извитую соломину для коктейля.

Сосуды, несущие нагретую кровь динозавра от тела к мозгу, проходят вдоль этого воздухоносного канала. Всякий раз, как ящер делал вдох, прохладный воздух вбирал в себя жар крови и тем самым охлаждал ее на подступах к мозгульке. Дополнительное охлаждение происходило в силу испарения влаги со стенок канала по всей его длине. Когда же динозавр делал выдох, воздух возвращал большую часть тепла обратно в кровь. Наши с вами носы работают по тому же принципу – вот почему воздух, выдыхаемый через нос, прохладнее того, что выходит через рот. Сосульку носом не растопишь, ртом – легко.

Трехмерные модели черепов двух панцирных динозавров и их носовых каналов. Иллюстрация: WitmerLab, Ohio University.

В новом исследовании молодые коллеги Уитмера, Джейсон Бурке и Ругер Портер, с помощью медицинских сканеров создали цифровые модели черепов двух анкилозавридов, Euoplocephalus tutus и Panoplosaurus mirus, и симулировали ток воздуха через их виртуальные носы с помощью методов, применяемых инженерами аэрокосмических систем. Симуляции показали, что на вдохе воздух нагревался у динозавров примерно на 18 °C, а на выдохе охлаждался обратно примерно на 14 °C – не менее эффективно, чем у жирафов и голубей.

Научная группа также поигралась со своими моделями. Например, в одном эксперименте они наделили анкилозаврида коротким и простым воздуховодом, похожим на человеческий. В другом – выпрямили ему его замысловатый канал, сохранив длину. В обоих случаях его работа оказалась гораздо менее эффективной. Вдыхаемый воздух нагревался намного меньше, и происходило это только на конце канала – поздновато для охлаждения крови. Как длина, так и изогнутость – оба качества важны для эффективного теплообмена внутри черепа.

Запутанный носовой ход эуплоцефала позволял ему охлаждать кровь в сосудах, идущих к мозгу, а также нагревать и увлажнять воздух по пути в легкие. Иллюстрация: WitmerLab, Ohio University.

Возможно, возникновение подобной конструкции было эволюционно связано с укрупнением размеров анкилозаврид, отмечают авторы. Из двух изученных видов эуплоцефал был крупнее, он же обладал и более изощренным воздушным каналом. «Предполагается, что физиологические стрессы крупноразмерного тела могли стимулировать появление некоторых таких анатомических новшеств, способных помочь регуляции температуры мозга», – объясняет Уитмер.

В связи с этим было бы любопытно взглянуть на воздухоносные системы других динозавров, включая самого крупного анкилозаврида, восьмиметрового Ankylosaurus magniventris, а заодно и определить, на каком этапе эволюции появились сложные каналы, был ли какой-то пороговый размер, после которого они стали возникать, происходило усложнение постепенно или резко и т. д. Другим интересным направлением исследования могла бы стать реконструкция акустических особенностей этих причудливых носовых конструкций: не дудели ли в них анкилозавриды триумфальные марши, не играли ли мезозойский диноджаз?


Текст: Виктор Ковылин. По материалам: The Atlantic, Ohio University
Научная статья: PLoS ONE (Bourke et al., 2018)

Все права на данный текст принадлежат нашему журналу. Если вам понравилось его читать и вы хотите поделиться информацией с друзьями и подписчиками, можно использовать фрагмент и поставить активную ссылку на эту статью – мы будем только рады. С уважением, Батрахоспермум.

Вас также могут заинтересовать статьи:
Боевой хвост – оружие редкое
В костях динозавра обнаружены живые бактерии
Китоядные чайки вынуждают прогибаться и косо дышать


Комментарии:

Высказать свое мудрое мнение