Co dinosaurus, to styl dýchání - Odlišnosti dýchání v závislosti na velikosti a druzích?
Hlavním předmětem zájmu pro většinu z nás na tomto blogu, ať už v roli mě jako autora nebo vás jako čtenářů, jsou nejspíš neptačí dinosauři a vše, co se točí kolem jejich života, tělesných tvarů, morfologie, anatomie nebo vyhynutí. Paleontologie je v tomto ohledu nádherná věda plná skoro nekonečných možností výzkumu a dalších nových hypotéz, které nám výrazně přibližují podobu těchto nejúžasnějších tvorů, jaké kdy Země nosila, ačkoliv je stále musíme inovovat a spřesňovat. Moderní technologie jsou v tomto ohledu nepostradatelným průvodcem a jejich průkopníkem je už od počátků, alespoň co si pamatuji, Prof. Lawrence "Larry" Witmer z Ohioské univerzity zkoumající rozličné vyhynulé tvory a hlavně dinosaury pomocí počítačové tomografie. Ta nám odkrývá velké množství detailů na kostech a už dlouhou dobu pomáhá při objasňování jejich záhad. Witmer, také ve spolupráci s kolegou Rudgerem Porterem, právě díky ní přednesl hypotézu o možné rozdílném způsobu dýchání a prokrvení u jednotlivých skupiny neptačích dinosaurů.
Rekonstrukce hlavy a přibližná velikost jihoamerického ptakopánvého dinosaura ze střední jury, rodu Isaberrysaura, který mohl stát na rozhraní ve stylu dýchání mezi primitivními ptakopánvými a stegosauridními tyreoforany. Právě tyto, ve svých skupinách, bazální druhy mohou dloužit jako velmi dobrá vodítka při zkoumání evoluce plic a regulace tělesné teploty u různých skupin dinosaurů. Zmíněná studie na tuto problematiku pohlíží zatím novým a revolučním pohledem, který by mohl vyřešit i otazníky týkající se třeba systematiky dinosaurů. Kredit: Joschua Knuppe, převzato z DeviantArt
Neptačí dinosauři byli ohromně různorodou skupinou, co se týče všech tvarů, velikostí, adaptací na různé prostředí nebo stylů pohybu - to nejsme ani v desetině výčtu veškerých úžasných rysů celé této skupiny. Delší dobu také víme o existenci pneumatizovaných kostí u některých skupin a konkrétních druhů dinosaurů, které svědčí o existenci vzdušných vaků jako u současných ptačích dinosaurů (Avialae), a dotváří pohled na tyto živočichy jako na nesmírně dynamické a teplokrevné tvory schopné úžasně rychlého reagování (vyjma třeba velkých tyreoforanů nebo sauropodů) a pohybů. A zdá se, že právě vzdušné vaky a respirace mohla do velké míry ovlivnit vnitřní teplotu dinosaurů.
Je to vlastně velmi jednoduchů a logické, protože i dnešní živočichové mají různé styly změny své tělesné teploty pro potřeby se ochladit nebo naopak oteplit. Do extrémů mohl tento efekt dojít třeba u pelykosaurů (Pelycosauria) jako byl známý Dimetrodon s jeho hřbetní plachtou, ale tyto struktury nejsou už dnes uznávány jako regulátory tělesného tepla. Zvláště u velkých dinosaurů ale hrozilo smrtelné přehřátí organismů, což třeba můžeme často slýchávat kolem známého T-rexe, o kterém se ale ukázalo, že vlastnil důmyslnou "klimatizaci" uvnitř hlavy.
Podobné anatomické struktury nebo uzpůsobení ale zatím u většiny ostatních neptačích dinosaurů neznáme, což vedlo hlavního autora studie Rudgera Portera a spoluautora Prof. Lawrence Witmera, kteří se oba podíleli na studii o tyranosauří klimatizaci, k hledání míst a anatomických adaptací pro ochlazování mozku u velkých druhů dinosaurů jako stegosaurů, ankylosaurů, gigantických teropodů a samozřejmně i sauropodů. Jako modelové organismy použili současné ptáky a plazy, zaměřili se hlavně na nozdry, oči a tlamu, kudy regulují teplo i modelové skupiny.
Nebyl to náhodný výběr, protože oba vědci (po prozkoumání uhynulých exemplářů plazů a ptáků a také podle vlastní zkušenosti) věděli, že v těchto místech jsou široká rozvětvení krevních cév a tepen. Krev tedy může být ochlazena nebo oteplena podle potřeby a v této podobě se dopravuje k mozku. A cévy zanechávají v kostech drobné rýhování, které mohlo být zjištěno právě pomocí CT skenu.
Jejich "přečtení" na fosiliích neptačích dinosaurů vědce utvrdilo přinejmenším v tom, že tento aparát vlastnili stejně tak a mohli s ním umět velice dobře hospodařit. Navíc mohli, podle přesného snímkování, odhadnout přibližný průtok krve a jeho dopady na fyziologii živého tvora. Mimo přiblížení dinosauří respirace to také může objasnit otázku přizpůsobení různých druhů velkých dinosaurů na různá prostředí prostřednictvím právě respiračního aparátu.
A je to velice zajímavé, protože, jak ukázaly jiné studie z dřívějších let (Bourke et. al., 2018 - také se podíleli oba autoři studie), tak například pachycefalosauři jako Stegoceras měli vyvážený aparát pro výměnu tepla bez výrazných výkyvů v určitých oblastech těla. Sauropodi jako Camarasaurus nebo ankylosauři, kupříkladu, ale měli naprosto odlišný vozrec, kde prokrvení hlavy sloužilo jako klimatizace, protože na vyživení cév to mnohonásobně stačilo. Ani tam však vědci neskončili.
Dalším objektem jejich zájmu byl výzkum, který způsob dýchání a ochlazování krve u jednotlivých skupin převažoval. Sice tedy, jestli se například ona skupina dinosaurů ochlatovala pomocí nosních přepážek nebo tlamy.
Ukázalo se něco, co by dost dobře vysvětluje velikost a složitost nosních přepážek u ankylosaurů, tedy že tito dinosauři využívali skoro jen nos k regulaci své tělesné teploty. Je to logické, jejich tlama byla široká, ale po většinu svého času nejspíš zavřená, a oči byly malé a kryté víčky někdy i s kostěnou destičkou. O ušních boltcích nemluvě. Toto je tedy možný důvod pro evoluci tak složitých nosních přepážek u této skupiny dinosaurů a je mnohem více prozaický, než se někteří v minulosti domívali (například přisuzování složitosti těchto struktur k vývoji po zhoršení ovzduší za činnosti civilizace dinosauroidů na konci křídy).
Sauropodi naopak často využívali i svou tlamu k regulaci teploty, mimo svého čenichu. Zvláštní útvary jako jsou u čeledi Rebbachisauridae, tedy třeba hlava ve tvaru vysavače jako u rodu Nigersaurus, mohly tedy hojně sloužit jako regulátory tělesného tepla. Sám Rudger se nechal slyšet, že sauropodi s otevřenou tlamou lapající po dechu nejspíš nebyli nevšedním dějem.
A studie přinesla i další zajímavé zjištění. Teropodi měli taktéž vyvážený aparát pro výměnu tepla podobně jako menší druhy dinosaurů. Jenže, jak uvádí Prof. Witmer, tak tento způsob byl naprosto jinou obdobou toho samého ochlazování, který je zpočátku velmi zarazill. Teropodi ale měli pro změnu větší bohatě prokrvené dutiny pro dýchání nosem a ty se aktivovaly při každém výdechu a nádechu tlamou, při jejím otevření. To bylo skutečně nečekané, Witmer to shrnuje slovy, že teropodi na stejný problém nalezli jiné řešení.
Studie je uzavřena výhledem do budoucna - vědci teď budou zkoumat stejné jevy u ceratopsidů a ornitopodů s ohledem na fakt, že způsoby ochlazování těla pomocí nosu, tlamy nebo očí mohly ovlivnit i jejich preferovaná stanoviště. Uvidíme tedy, co zajímavého nám další výzkum ohledně dinosauří respirace přinese.