Были ли динозавры теплокровными? Рассказывают тираннозавры

О динозаврах современным палеонтологам известно много всего. Благодаря кропотливой работе, тщательному изучению останков, мы можем предполагать, как они росли, чем питались и какой вообще вели образ жизни. Но есть и белые пятна — например, возможная теплокровность, растительность на коже (чешуя, перья или шерсть) и другие нюансы. 

По поводу теплокровности среди ученых много лет ведется дискуссия. Не так давно появились аргументы в пользу механизма внутреннего нагрева. Исследователи тщательно изучили зубы тираннозавра и сделали вывод: у этого суперхищника тело было теплым! Температура — около 36 °C, почти как у нас. Как ученые получили этот результат и насколько он надежен? Давайте разбираться.

Как измерить температуру тела по зубу спустя 66 миллионов лет

Авторы нового исследования изучили эмаль трех зубов Tyrannosaurus rex из формации Хелл-Крик в Монтане. Два зуба принадлежали одной молодой взрослой особи, третий — какому-то другому представителю этого вида. Образцы получили обычным способом: бормашиной сточили с зуба несколько миллиграммов сохранившейся минерализованной эмали, затем образец обработали ортофосфорной кислотой — она вступила в реакцию с карбонатами в составе эмали с выделением углекислого газа. С помощью масс-спектрометра исследователи измерили соотношение изотопов углерода и кислорода в нем, а по нему рассчитали температуру тела животного. Как именно?

Раньше температуру динозавров пытались вычислить по соотношению двух изотопов кислорода в зубах и костях: обычного кислорода-16 и более тяжелого кислорода-18. Но этот метод неидеален, ведь концентрация зависела еще и от воды, которую пило животное. А что это была за вода, точно неизвестно — образцов у нас нет. Авторы новой работы пошли другим путем: измерили, как часто кислород-18 в эмали оказывается связан с углеродом-13 — более тяжелой разновидностью углерода. Для такого расчета изотопный состав воды знать не требуется. 

Для двух зубов, принадлежавших одной особи, ученые получили значения 37,3 и 35,9 °C, а для зуба второго тираннозавра — 34,7 °C. Средняя расчетная температура составила 36,3 ± 2,5 °C — примерно столько же, сколько у современного слона. Интересный нюанс: у большинства птиц этот показатель выше и нередко превышает 40 °C, особенно у небольших активно летающих видов. А ведь птицы относятся к потомкам динозавров, хотя за десятки миллионов лет их обмен веществ заметно изменился. 

Для проверки полученных данных ученые тем же способом исследовали зубы древних крокодиловых из Хелл-Крик. Их температура оказалась около 31 °C — на пять градусов ниже, чем у тираннозавра. Для крокодиловых такой результат вполне ожидаем: их современные родственники греются на солнце и охлаждаются в воде. Зачем проверяли? Тираннозавры и предки крокодилов (на 99% холоднокровные) обитали в одной местности, но температура тела у них заметно различалась. Это еще один довод в пользу того, что тираннозавр вырабатывал тепло сам, хотя одно такое сравнение не доказывает, насколько быстрым был его обмен веществ. 

Откуда у тираннозавра 36 °C? 

Это температура тела большинства современных теплокровных животных. Можно было бы на этом остановиться и назвать тираннозавра теплокровным, но есть одна проблемка. Тираннозавр весил несколько тонн, а такой гигант остывает медленно. Можно предположить, что, нагревшись за день, он мог сохранять тепло и после захода солнца. Этот эффект хорошо известен, его называют гигантотермией. Так что предполагаемые 36 °C еще не доказывают, что организм тираннозавра работал так же, как у современного слона. 

Ученые решили проверить, мог ли тираннозавр сохранять свои 36 °C просто за счет своего гигантского тела. Они попытались выяснить температуру тела животного массой более трех тонн, если бы оно получало тепло главным образом от солнца и воздуха. Модель показала, что этого явно не хватит: расчетная температура оказалась ниже необходимой. Так что тираннозавр, скорее всего, вырабатывал много тепла и сам. 

Интересно, что это не первая такая работа, были и другие. Так, в 2022 году группа Ясмина Виманн изучила химические следы в окаменелых костях и предположила, что теплокровность появилась еще у общего предка динозавров и птерозавров. Через год палеонтологи Калифорнийского университета в Дейвисе во главе с Рёсукэ Мотани оспорили этот вывод. По их мнению, такие следы не позволяют надежно определить, сколько энергии животное тратило в покое: результат мог зависеть от его активности, а о сохранности самих веществ в костях известно недостаточно. 

Авторы нового исследования пошли дальше и прикинули, где животное с такой температурой тела могло жить. Для этого они взяли модель климата Северной Америки конца мелового периода и отметили районы с подходящими условиями. Ареал получился весьма значительным: прохладная погода, по расчетам, не должна была серьезно ограничивать тираннозавра. 

Кстати, до настоящего момента речь шла о том, мог ли тираннозавр переносить холод. Авторы проверили и противоположную крайность — жару. Для крупного животного опасна особенно ее комбинация с высокой влажностью: в таких условиях труднее избавиться от лишнего тепла. В климатической модели позднемеловой Северной Америки исследователи не нашли районов, где эта комбинация превышала бы предел, опасный для современных теплокровных животных. Конечно, точный предел для самого тираннозавра никто не знает, но расчет показывает, что жара тоже вряд ли ограничивала его одним небольшим районом. 

Что в итоге? Для тираннозавра исследование дало довольно убедительный результат: температура его тела была высокой и не зависела исключительно от окружающей среды. Но экстраполировать этот вывод, перенося его абсолютно на всех динозавров, нельзя. Все дело в том, что в эту группу входили животные совершенно разных размеров, которые жили в различных климатических условиях и были разделены десятками миллионов лет эволюции.

Теперь ученые смогут применить тот же метод к другим видам динозавров и сравнить полученные данные. Постепенно станет ясно, какие из них действительно поддерживали тепло за счет быстрого обмена веществ, а каким помогали крупные размеры и подходящий климат. Возможно, со временем удастся понять и то, когда именно у динозавров появилась эта способность. Пока же называть теплокровными всех без исключения явно рано.