Jednym z badanych aspektów fizjologii dinozaurów jest termoregula-cja. Ponad 50 lat temu dr Loris Russel, paleontolog z Kanady, postawił hipotezę, że dinozaury mogły być stałocieplne (endotermiczne), podobnie jak ptaki i ssaki3. Jednak dopiero odkrycie i opisanie deinonycha przez Johna Ostroma sprawiło, że potraktowano tę myśl poważnie. Deinony-chus, wczesnokredowy krewniak welociraptora, był niewielki i zapewne bardzo krwiożerczy. Był także bardzo ptasiopodobny i przyczynił się do wznowienia dyskusji nad możliwością pochodzenia ptaków od dinozau-rów. Pomysł, że to szybkie, dynamicznie wyglądające zwierzę mogło być stałocieplne, został rozwinięty przez Roberta T. Bakkera. Przeanalizował on rozmaite przesłanki pozwalające wnioskować, czy dinozaury były sta-ło- czy zmiennocieplne: mikrostruktura kości, stosunek biomasy drapież-ników do roślinożerców, tempo wzrostu, dynamika poruszania się i zasiedlanie rejonów polarnych. Udoskonalone, ustawione pionowo pod tułowiem kończyny potwierdzają fakt, że dinozaury były aktywnymi zwierzętami o dużej wydolności energetycznej4. Kiedy uczeni pod koniec lat 70. XX wieku przyjrzeli się tropom dinozaurów, zauważyli, że dino-zaury chodziły na wyprostowanych nogach, a ich ogon nie dotykał ziemi.
Maksymalna prędkość zwierzęcia zależy w zasadzie od względnej długo-ści i proporcji nóg. Jednak tylko zwierzę endotermiczne może pozwolić sobie na szybki bieg na długim dystansie. Dinozaury miały nogi długie i ustawione pionowo. Opracowano równanie matematyczne pozwalające na podstawie tropów obliczyć jak szybko zwierzę się poruszało. Można więc wyliczyć rzeczywistą szybkość marszu dinozaurów na podstawie kopalnych odcisków stóp. Skamieniałe tropy były jednak prawie zawsze odciśnięte w mule. A dinozaury raczej nie biegały z maksymalną szybko-ścią po tak śliskim i grząskim podłożu. W Teksasie zachowały się jednak tropy pozostawione przez zwierzę biegnące z prędkością ponad 25 km/h.
22
Drapieżne dinozaury były prawie zawsze szybsze niż roślinożerne. Po-wyższe dane potwierdzają, że dinozaury były aktywnymi zwierzętami, ale nie dowodzą jednoznacznie ich stałocieplności5.
Mikroskopijne jamy gąbczastej struktury kości podczas fosylizacji wypełniają się minerałami ale poza tym kość zmienia się niewiele. Nie-które kości dinozaurów można więc ciąć mikrotomem na skrawki cienkie, tak jak kości dzisiejszych zwierząt. Takie preparaty histologiczne pozwa-lają poznać ich mikrostrukturę. Jednym ze wskaźników zmiennocieplno-ści (ektotermii) jest występowanie w kozmiennocieplno-ściach pierzmiennocieplno-ścieni przyrostowych, analogicznych do słojów drewna. Związane są one ze zmianami tempa wzrostu w cyklu rocznym – następuje on szybciej w porze ciepłej, a za-miera zimą. Pociąga to za sobą różnicę w gęstości kości i występowanie na przemian warstw bardziej zbitej i luźniejszej tkanki. Pierścienie takie spotyka się u niektórych rówieśników dinozaurów, takich jak krokodyle i champsozaury. U dinozaurów jednak ich brak.
Badania paleohistologiczne dostarczają też innych informacji. Armand D. Ricqles z Uniwersytetu Paryskiego i inni badacze ustalili, że kości di-nozaurów są bliższe swą (tzw. hawersjańską) budową kościom ptaków i ssaków niż dzisiejszych gadów6. U zwierząt stałocieplnych kość podlega ustawicznej przebudowie w miarę wzrostu, co znajduje odbicie w ukła-dzie osteonów, otaczających kanaliki do naczyń krwionośnych. Kości di-nozaurów wykazują taki właśnie, a nie gadzi, typ mikrostruktury.
Badania histologiczne dowiodły też, że dinozaury rosły niezwykle szybko. Trudno się zresztą temu dziwić, skoro wykluwające się dinozaury były tak maleńkie w porównaniu ze swymi rodzicami. Mały mamenchi-zaur miał przy wylęgu najwyżej metrowe rozmiary, a dorosły 25 m dłu-gości. Wobec takiej dysproporcji dobór naturalny faworyzował szybkie tempo wzrostu. Także badania histologiczne Jacka Hornera i współpra-cowników dowodzą bardzo szybkiego tempa wzrostu dinozaurów (głów-nie kaczodziobych i hipsylofodontów) typowego dziś dla stałocieplnych ptaków i ssaków, nie zaś dla gadów. Specjaliści podejrzewają, że wyma-gało to utrzymania przez nie stałej, wysokiej temperatury ciała7. Ale czy znaczy to, że były one endotermiczne?
Innym wskaźnikiem typu metabolizmu jest proporcja między drapieżni-kami i roślinożercami. Liczba drapieżników przypadających na określoną populację roślinożerców nie może przekroczyć pewnego poziomu, powyżej którego dochodzi do przetrzebienia ofiar i w konsekwencji głodu wśród mię-sożerców. Chociaż w przyrodzie między drapieżnikami i ich ofiarami utrzy-muje się równowaga, ustala się ona na innym poziomie w przypadku drapieżców zmienno- i stałocieplnych. Ponieważ endotermia jest kosztowna
23 energetycznie, stałocieplne drapieżniki muszą więcej jeść, więc zabijają wię-cej ofiar niż zmiennocieplne. Na przykład likaon pożera co tydzień tyle mięsa, ile sam waży8. Natomiast zmiennocieplnemu waranowi analogiczna ilość pokarmu starczyłaby na dwa miesiące. Wynika z tego, że stałociepl-nych drapieżników musi być stosunkowo mniej niż roślinożerców, gdyż inaczej szybko by je przetrzebiły. Zmiennocieplne drapieżniki stanowią od 10 do 50% pogłowia, natomiast stałocieplne drapieżniki zaledwie 5%. Po-nieważ Dinosaur Provincial Park w prowincji Alberta dostarczył tak wiele szkieletów, można było sporządzić stosowne zestawienie. Okazało się, że drapieżniki stanowią tam zaledwie 5% znalezisk, co wskazywałoby na ich stałocieplność9.
Wiadomo, że małe zwierzęta stałocieplne potrzebują sierści, pierza lub innej powłoki izolacyjnej do utrzymania wysokiej temperatury ciała.
W miarę wzrostu zwierzęcia jego powierzchnia rośnie wolniej niż jego objętość i masa. W wyniku tego duże zwierzęta mają mniejszą po-wierzchnię skóry przypadającą na jednostkę masy. Im zwierzę jest więk-sze, tym wolniej traci ciepło. Duże dinozaury mogły więc łatwiej utrzymywać podwyższoną względem otoczenia temperaturę ciała niż ma-łe. Gdyby te ostatnie były stałocieplne, miałyby kłopot z utrzymaniem właściwej temperatury, jeżeli nie dysponowałyby jakąś formą izolacji.
Chociaż nie znaleziono dotąd skamieniałości dinozaura z zachowanymi piórami, można założyć, że pióra powstały jeszcze u dinozaurów jako izolacja, a dopiero później ptaki przystosowały je do wymagań lotu. Wie-le dinozaurów rozwinęło podniebienie wtórne, co pozwalało im oddychać jedząc. Ponieważ intensywny metabolizm tlenowy zmusza stałocieplne zwierzęta do nieprzerwalnego oddychania, obecność tej cechy także su-geruje, że fizjologia dinozaurów była zbliżona do ptasiej i ssaczej.
Kolejnego argumentu na rzecz stałocieplności dostarczają kręgi więk-szości dinozaurów gadziomiednicznych. W przedniej części ciała kręgi mają budowę jamistą, a za życia zapewne wypełnione były workami po-wietrznymi połączonymi z płucami10. U ptaków takie worki powietrzne pozwalają na wydajniejszą wymianą gazową w płucach.
Kwestia stało- lub zmiennocieplności dinozaurów nie doczekała się ostatecznego rozstrzygnięcia. Wielkie rozmiary większości dinozaurów po-wodowały, że temperatura wnętrza ich ciała nie mogła podlegać szybkim wahaniom, więc i tak były de factostałocieplne (określa się to jako gigan-totermię). Skuteczna regulacja temperatury ciała przez małe dinozaury wy-magałaby jednak endotermii. Nie ma dotąd całkowicie przekonywujących dowodów w tej sprawie i większość paleontologów skłonna jest przypisy-wać stałocieplność najwyżej niektórym dinozaurom, zwłaszcza drobnym
24
teropodom. Być może jednak, szukając analogii ze współczesnymi zwie-rzętami, wpadamy w pułapkę myślową. Może dinozaury nie zachowywa-ły się ani jak zmiennocieplne gady, ani jak stałocieplne ptaki i ssaki, tylko inaczej, po swojemu.