Naukowcy ustalili, jak często brał oddech jeden z największych roślinożernych dinozaurów

Plateosaurus trossingensis to jeden z największych roślinożernych dinozaurów późnego triasu, którego liczne szczątki, w tym kompletne szkielety, znane są z Europy. Dzięki tak dobremu zapisowi kopalnemu możliwe jest oszacowanie krzywej wzrostu, masy ciała, a nawet objętości oddechowej tego dinozaura.

"W ciele zwierząt musi zajść szereg reakcji chemicznych w celu wyprodukowania energii potrzebnej do życia. Całokształt takich przemian nazywamy metabolizmem. Tempo, w jakim zwierzę produkuje energię (tempo metabolizmu) jest stałe dla kręgowców (a więc także dinozaurów) i oblicza się je z użyciem danych o zmianach masy zwierzęcia z wiekiem. Dzięki temu możemy dowiedzieć się, z jaką prędkością zwierzę zużywa tlen" - opisuje dla PAP dr Justyna Słowiak-Morkovina z Instytutu Paleobiologii PAN.

Jak można wyliczyć masę wymarłego zwierzęcia? Wcześniej naukowcy liczyli ją na podstawie pomiarów z kości udowej. "Jednakże obecnie paleontolodzy tworzą modele 3D ciał dinozaurów w oparciu o kompletne szkielety, co pozwala precyzyjniej oszacować masę dinozaura. Co więcej, takie modele mogą również oszacować objętość oddechową badanego zwierzęcia" - zauważa dr Słowiak-Morkovina. Właśnie tego typu modelowanie zostało wykonane dla plateozaura.

Kolejnym wyzwaniem było przeanalizowanie, jak masa zwierzęcia zmieniała się w czasie. Aby to zrobić, naukowcy zbadali przekrój przez kość udową i policzyli linie zatrzymanego wzrostu. "Tego typu struktury pojawiają się na przekroju kości w sezonie, kiedy trudniej jest o pożywienie, np. u kopytnych zimą, dlatego szacuje się, że linie zatrzymanego wzrostu wskazują na upływ roku" - wyjaśnia badaczka.

Połączenie upływu lat z obliczeniami masy ciała pokazuje, jak wzrastała masa ciała z wiekiem zwierzęcia. "Dzięki temu możemy obliczyć, ile energii potrzebował plateozaur, żeby rosnąć w takim tempie. A te dane z kolei pozwoliły na obliczenie, jak szybko tlen był zużywany podczas metabolizmu" - opisuje dr Słowiak-Morkovina.

Kolejnym zagadnieniem do rozwikłania był sposób oddychania dinozaura. Na przykład ptaki mają worki powietrzne, które pozwalają im na bardziej efektywne oddychanie (tlen przepływa przez płuca podczas wdechu i wydechu); jest to tzw. mechanizm podwójnego oddychania.

"Nie wiemy, czy plateozaur miał worki powietrzne, ale krokodyle mimo braku worków powietrznych również potrafią podwójnie oddychać. Ponieważ nie-ptasie dinozaury (w tym plateozaur) znajdują się między krokodylami a ptakami na drzewie filogenetycznym, założyliśmy, że u nich ten mechanizm podwójnego oddychania również występował. Wskazują też na to badania innych naukowców opublikowane wcześniej" - wyjaśnia badaczka.

Następnym krokiem było zbadanie, ile tlenu musiało wdychać zwierzę. "Efektywność ekstrakcji tlenu z powietrza u ptaka emu w zakresie temperatur w środowisku, w jakim żył plateozaur wynosi 24 plus-minus 2,5 proc. Zakładając, że u plateozaura było podobnie, możemy policzyć, ile tlenu musiał wdychać; a dzięki danym o ilości tlenu w atmosferze w późnym triasie oraz objętości oddechowej, policzyliśmy liczbę oddechów plateozaura" - opisuje dr Słowiak-Morkovina.

Aby policzyć częstość oddechów najdokładniej jak jest to możliwe, naukowcy wybrali konkretny model 3D Plateosaurus trossingensis - o masie ciała 693 kg i objętości oddechowej 2000 (+/- 500) cm3. Wyliczona została wartość metabolizmu zwierzęcia i jego zapotrzebowanie na tlen. Uwzględniono również zawartość tlenu w atmosferze w okresie późnego triasu, a więc w czasach, kiedy żył platerozaur.

Biorąc pod uwagę, ile powietrza wydychał co minutę i znając jego objętość oddechową, można było policzyć, że plateozaur wykonywał około 7 (+/- 3) oddechów na minutę. "Jest to wartość podobna do współczesnych nosorożców. Dla porównania częstość spoczynkowa oddechów u człowieka wynosi 12-15 oddechów na minutę" - zauważa badaczka.

Wyniki tych badań można praktycznie wykorzystać w naszych czasach. "Pełny obraz reakcji fizjologicznej zwierząt na zmiany środowiskowe i ekologiczne w przeszłości geologicznej mają szansę mieć wpływ na przyszłe strategie ochrony różnorodności biologicznej w czasach globalnych zmian klimatycznych" - zwraca uwagę dr Słowiak-Morkovina.

Więcej szczegółów - w artykule opublikowanym w "The Physics Teacher". (PAP)

Nauka w Polsce, Magdalena Barcz

bar/ agt/