Plateozaur, jeden z największych dinozaurów roślinożernych, wykonywał około siedmiu oddechów na minutę, podobnie jak współczesny nosorożec – wyliczyli naukowcy. Współautorką badań jest dr Justyna Słowiak-Morkovina z Instytutu Paleobiologii PAN.
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.
Naukowcy przeanalizowali upływ lat i obliczenia masy ciała
„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 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.
CZYTAJ: Joga zapobiega tzw. zespołowi słabości u seniorów
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.
Ważnym elementem do rozpracowania był sposób oddychania dinozaura
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.
CZYTAJ: Roboty mogą poprawiać samopoczucie pracowników – o ile odpowiednio wyglądają
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 / RL / opr. WM
Fot. Nobu Tamura (http://spinops.blogspot.com), CC BY 3.0, via Wikimedia Commons
