Eine Analyse von Dinosaurier Zahnschmelz zeigte, dass ihre Körpertemperatur ähnlich der von modernen Säugetieren war. • Alexey Gilyarov • Science News zu den "Elementen" • Paläontologie

Eine Analyse von Dinosaurier-Zahnschmelz zeigte, dass ihre Körpertemperatur ähnlich der von modernen Säugetieren war.

Das Skelett eines der höchsten Dinosaurier – Brachiosaurus Brachiosaurus brancai (in jüngerer Zeit einer besonderen Art zugeschrieben) Giraffatian) im Berliner Naturkundemuseum. Die Zähne dieser Dinosaurier wurden auch auf die Isotopenzusammensetzung untersucht, um die Körpertemperatur zu bestimmen. Von es.wikipedia.org

In jüngerer Zeit haben die Annahmen, dass Dinosaurier warmblütig waren, eine weitere Bestätigung gefunden. Die Analyse des Zahnschmelzes mehrerer großer pflanzenfressender Dinosaurier aus den jurassischen Sedimenten zeigte, dass ihre Körpertemperatur zwischen 36 ° und 38 ° C lag – das entspricht ungefähr der Körpertemperatur moderner Säugetiere. Gleichzeitig wurde eine neue Version der Isotopenanalyse als "Paläothermometer" verwendet, basierend auf der Tatsache, dass in dem gebildeten Carbonat (CaCO3) die Häufigkeit von Bindungen zwischen dem schweren Kohlenstoffisotop 13C und schweres Sauerstoffisotop 18O hängt von der Temperatur ab. Wenn wir also die Isotopenzusammensetzung von Carbonat kennen, das Teil von Bioapatit ist (eine Substanz, die Zahnschmelz bildet), können wir die Temperatur jener Dinosauriergewebe bestimmen, in denen sich die Zähne gebildet haben.

Seit 1842, seit der Beschreibung der ersten Dinosaurier, bezweifelte niemand, dass diese Tiere wie alle Reptilien kaltblütig warenin der modernen Terminologie, Ektothermen. Ihre Körpertemperatur war die gleiche wie die Umgebungstemperatur. Aber seit den 1960er und 1970er Jahren, als unser Wissen über Dinosaurier stark anstieg, wurde es immer häufiger zu sagen, dass Dinosaurier (zumindest große) Endothermen (warmblütig) gewesen sein könnten, das heißt, sie erzeugten innere Hitze und könnten Halten Sie die Körpertemperatur höher als die Umgebungstemperatur. Dafür wurden sie zweifellos durch einen sehr aktiven Lebensstil, hohe Geschwindigkeit der Bewegung (bestimmt von versteinerten Spuren), einige Merkmale der Struktur, sowie Verteilung in ziemlich hohen Breiten bezeugt.

Überzeugende Daten wurden kürzlich auch bei der Untersuchung der Wachstumsrate von Dinosauriern erhalten, die durch Knochenschnitte bestimmt werden konnte (siehe: Große Dinosaurier waren fast warmblütig, "Elements", 29.08.2006). Auf diesen Spießen sind sichtbare jährliche Wachstumszonen (etwas, das an Baumabschnitten Wachstumsringen ähnelt). Und da bereits am Beispiel einer großen Stichprobe moderner Tiere die generelle Abhängigkeit der Wachstumsrate von Körpergewicht und Temperatur bereits geklärt war, konnte mit Kenntnis der Wachstumsrate und des Körpergewichts das inverse Problem gelöst werden – die Körpertemperatur zu berechnen. Nach den Berechnungen, die nach diesem Schema gemacht wurden (Gillooly et al.Dinosaurierfossilien sagen Körpertemperaturen voraus // PLoS Biol. 2006 V. 4. №8. P. e248) betrug die Körpertemperatur großer Dinosaurier etwa 35 ° C (und in den größten bis 40 ° C), was deutlich über der Durchschnittstemperatur ihres Lebensraums liegt; für kleine war es etwa 25 ° C, was ungefähr der Temperatur des Mediums entsprach. Es gibt sogar Begriffe wie "Giganthothermie" und "Trägheitsendothermie". In letzterem Fall wurde davon ausgegangen, dass die vom Laufen erwärmten Dinosaurier (und bei intensiver Muskelarbeit immer viel Wärme produzieren) diese Hitze aufgrund des großen Körpergewichts sehr lange halten können.

Alle bisher verwendeten Methoden zur Schätzung der Temperatur von Dinosauriern wurden jedoch indirekt berechnet und erforderten die Einführung einer Reihe von Annahmen. Daher verdient Robert Eagles Versuch bei Robert A. Eagle von der Abteilung für Geologie und Planetenwissenschaften am California Institute of Technology (Pasadena, Kalifornien, USA), der zusammen mit Kollegen aus mehreren anderen US-amerikanischen und deutschen Forschungseinrichtungen die Temperatur des Körpers von Dinosauriern auf direktere Weise schätzte, besondere Aufmerksamkeit. Natürlich werden Sie einem Dinosaurier kein Thermometer auflegen, aber wenn Sie wissen, wie die Isotopenzusammensetzung der Substanz vorhandener Dinosaurierzähne von der Temperatur abhängt, dann erscheint die Aufgabe ziemlich real.

In der Tat ist seit langem bekannt, dass der Anteil des schweren Sauerstoffisotops 18O, das ein Teil des Carbonats ist, hängt von der Temperatur ab, bei der dieses Carbonat selbst gebildet wird. Seit Mitte des 20. Jahrhunderts wurde diese Beziehung verwendet, um die Paläotemperaturen durch die Isotopenzusammensetzung von Foraminiferen und Coccolithophorahüllen zu bestimmen, die am einfachsten im Ozean in großer Zahl gefunden werden und überall in die Bodensedimente fallen. Es stimmt, es war wichtig, den Inhalt zu kennen. 18O im Quellwasser. Wenn wir uns Bioapatit (generalisierte Formel: Ca5(PO4, CO3)3(OH, CO3, F, Cl)) – eine Substanz, die zu einem großen Teil aus Zahnschmelz besteht – dann wird eine einfache Beurteilung des Gehalts eines schweren Sauerstoffisotops wenig tun, da nicht bekannt ist, wie viele Isotope 18O war im Wasser, das die Dinosaurier verzehrten.

Geochemiker haben jedoch kürzlich ein neues "Paläothermometer" vorgeschlagen (Ghosh et al., 2006), basierend auf der Tatsache, dass CaCO-Carbonat gebildet wird3 (einschließlich Teil von Bioapatit) ist ein schweres Kohlenstoffisotop (13C) und das schwere Sauerstoffisotop (18O) zeigen eine deutlich ausgeprägte Tendenz, miteinander eine Bindung einzugehen, und dieser Effekt ist streng temperaturabhängig und der relative Gehalt schwerer Isotope in den Ausgangskomponenten ist nicht so signifikant.Das Verfahren zur Bestimmung der Paläotemperatur wurde auf die Verarbeitung des Ausgangsmaterials (Bioapatit der Zähne) mit Phosphorsäure und die anschließende Isotopenanalyse von freigesetztem CO reduziert2. Die Forscher interessierten sich für die Option der Moleküle CO2 mit isotopischer Zusammensetzung 13C18O16O (Gewicht 47). Kenntnis der Gleichung, die die Abhängigkeit der Anzahl der Bindungen zwischen beschreibt 13C und 18Aus der Temperatur war es möglich, direkt die Temperatur zu bestimmen, bei der dieses Carbonat gebildet wurde.

Eagle und seine Kollegen (Eagle R.A. et al., 2010) probierten zuerst die Methode an modernen Tieren aus und untersuchten die isotopische Zusammensetzung der Zähne eines Breitmaulnashorns, eines indischen Elefanten, eines Nilkrokodils, eines Mississippi-Alligators, eines sandigen Hais und eines kürzlich ausgestorbenen Mammuts. Die erhaltenen Schätzungen stimmten sehr gut mit den tatsächlichen Daten überein. Bei Säugetieren lag die Temperatur bei etwa 37 ° C – das gleiche wie bei Säugetieren, bei Reptilien und Fischen entsprach dies der Temperatur der Umgebung. Erst danach begannen die Forscher, die Zähne von Dinosauriern zu analysieren – Vertreter der Sauropodengruppe, die in der Jurazeit lebten.

Orte der Sammlung von fossilem Material. Morrison Formation in Nordamerika und Tendaguru in Afrika. Aus der Morrison-Formation wird detailliert untersucht Camarasaurus lentusund von der Tendaguru-Formation – Brachiosaurus brancai. Abb. von zusätzlichen Materialien zu dem Artikel: Eagle R.A. et al., 2010

Das Quellmaterial stammt von sechs Standorten aus zwei geologischen Gebieten – der Morrison-Formation (siehe Morrison-Formation) im Westen der USA und der Tendaguru-Formation (siehe Tendaguru-Formation) in Ostafrika.

Fotos von zwei Dinosaurierzähnen zur Bestimmung der Körpertemperatur. Auf der linken Seite (A) – Brachiosaurus brancai, auf der rechten Seite (B) Camarasaurussp. Die Linealskala ist Zentimeter. Abb. von zusätzlichen Materialien zu dem Artikel: Eagle R.A. et al., 2010

Für die drei verfügbaren Zähne eines Brachiosaurus Brachiosaurus brancai – ein riesiger pflanzenfressender Dinosaurier – es stellte sich heraus, dass die Körpertemperatur dieser Tiere 38,2 ± 1,0 ° C betrug, und die Temperatur des Dinosauriers aus der Familie der Diplodocus (mit zwei vorhandenen Zähnen) betrug 33,6 ± 4,0 ° C. Analyse von drei sehr gut erhaltenen Zähnen des Kamarasaurus Camarasaurus aus der Morrison-Formation ergab eine Temperatur von 36,9 ± 1,0 ° C. Diese Schätzungen waren signifikant höher als bei modernen und fossilen Krokodilen. Wenn jedoch die Ergebnisse dieser Studie auf einem Diagramm der Temperatur gegen das Körpergewicht aufgetragen werden, das zuvor aus Wachstumsratendaten erhalten wurde, stellt sich heraus, dass die Punkte für Brachiosaurus und Kamarasaurus knapp unter der Kurve liegen, dh ihre Körpertemperatur, geschätzt durch die neue Methode, liegt etwas darunter was wurde durch die Wachstumsrate vorhergesagt.Eagle und seine Mitarbeiter beeilten sich nicht, es als das Ergebnis der Ungenauigkeit der alten oder neuen Methode zu betrachten, aber sie verknüpften es mit der Lage der wachsenden Zähne im Körper selbst. Die große Größe der untersuchten Dinosaurier, der lange Hals und die Passage neben den Kiefern der Atemwege könnten dazu führen, dass die Temperatur an dieser Stelle niedriger war als die Körpertemperatur, die das Wachstum der Rippen und anderer Knochen beeinflusste, deren Schnitte zur Bestimmung der Wachstumsrate verwendet wurden.

Abhängigkeit der durchschnittlichen Körpertemperatur (° C vertikal) Körpergewicht (kg, logarithmische Skala) für eine Probe moderner Krokodile (hellgraue Kreise) und Dinosaurier. Von: Gillooly J. F. et al., 2006 mit Zusatz. Dunkle Kreise zeigt die durch die Wachstumsrate berechneten Werte, weißer Kreis – Ergebnis für Sauroposeidon protelesdurch Extrapolation erhalten, grünes Quadrat – für Camarasaurus, rotes Quadrat – für Bracchiosaurus (beide letzteren Werte basieren auf den Ergebnissen einer Isotopenanalyse von Zahnschmelz). Bitte beachten Sie, dass die in dieser Arbeit erzielten Punkte etwas unter der früher aus der Wachstumsrate berechneten liegen. Die Forscher glauben, dass dies möglicherweise auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass die Temperatur an der Wachstumsstelle der Zähne etwas niedriger sein kann als die tatsächliche Temperatur des Körpers, die durch die Wachstumsrate bestimmt wird. Aus dem Artikel: Eagle R.A. et al., 2010

Die Autoren der besprochenen Arbeit sind sehr vorsichtig in ihren Schlussfolgerungen. Sie behaupten nicht, dass die von ihnen untersuchten Dinosaurier echte Endothermen waren. Sie sagen nur, dass ihre Körpertemperatur nahe der für Säugetiere war.

Quelle: Robert A. Adler, Thomas Tütken, Taylor S. Martin, et al. Körpertemperatur des Dinosauriers bestimmt aus Isotopen (13C-18O) Ordnung in fossilen Biomineralien // Wissenschaft. 2011. V. 333. P. 443-445.

Siehe auch:
1) Robert A. Eagle, et al. Körperwärme ausgestorbener Wirbeltiere aus 13C-18O-Bindungshäufigkeiten in Bioapatit // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010. V. 107. P. 10377-10382. (Der gesamte Artikel ist frei verfügbar: PDF.)
2) Prosenjit Ghosh, et al. 13C-18O-Bindungen in Karbonatmineralien: Eine neue Art von Paläothermometer (Volltext, PDF, 596 Kb) // Geochim Cosmochim Acta. 2006. V. 70. P. 1439-1456.
3) Große Dinosaurier waren fast warmblütig, "Elements", 29.08.2006.
4) Tyrannosaurus war immer noch ein Raubtier, kein Aasfresser, "Elements", 18.08.2011.

Alexey Giljarow


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