Ученые выяснили, как носовая система охлаждения мозга определила его размеры

Одним из наиболее интересных и интригующих вопросов в палеонтологии динозавров стала их физиология, особенно в отношении вопроса об эндо- или эктотермичности. Теплокровные, или эндотермические, животные — например, птицы, люди и другие млекопитающие — способны поддерживать высокую температуру своего тела за счет внутренних источников тепла. В то же время хладнокровные, или эктотермические, животные — рептилии и амфибии — для поддержания температуры тела полностью полагаются на внешние источники тепла, в первую очередь на солнечное излучение. 

Вопрос о теплокровности динозавров возник вследствие сложности определения их точной физиологии по окаменелостям. Зачастую предполагается, что теплокровность у динозавров возникла во время отделения класса Aves, то есть появления первых предков современных птиц. Тем не менее в научном сообществе не было достигнуто консенсуса о том, могли ли нептичьи динозавры также приобрести теплокровность, или же они так и не смогли научиться самостоятельно поддерживать температуру тела.

Чтобы разобраться в этом вопросе, группа японских исследователей во главе с сотрудниками Токийского университета разработала свой подход к определению теплокровности животных по анализу их носовых полостей. Так, носовые полости птиц и млекопитающих содержат уникальные структуры, называемые дыхательными раковинами и состоящие из костной и хрящевой тканей. Поскольку раковины увеличивают площадь поверхности носовой полости, считается, что они обеспечивают эффективный обмен тепла и влаги между слизистой оболочкой и вдыхаемым и выдыхаемым воздухом. 

Тем самым эти структуры могут увлажнять вдыхаемый воздух и помогать в обмене теплом с циркулирующей кровью, что вносит определенный вклад в охлаждение мозга. Однако это лишь предполагаемая физиологическая роль дыхательных раковин, которая вызывает бурные споры. С другой стороны, птицы и млекопитающие, достигшие эндотермии независимо друг от друга, так же независимо развили свои системы дыхательных раковин, что говорит о значительной связи этих свойств.

В новом исследовании ученые изучили сканы компьютерной томографии голов 51 современного вида эндо- и эктотермов, а также череп динозавра-теропода Velociraptor mongoliensis, для воссоздания их носовых структур. Выяснилось, что по сравнению с эктотермами эндотермы имеют хорошо развитые дыхательные раковины и довольно большую носовую полость относительно размеров их головы и черепа, а не размера тела, как считалось ранее. По словам авторов работы, этот результат означает, что большая носовая полость все же необходима для более интенсивного теплообмена для охлаждения мозга у птиц и млекопитающих.

Кроме того, реконструкция носовой полости велоцираптора, созданная на основе внутренних черт хорошо сохранившегося черепа, позволила определить ее приблизительный максимальный размер. Тот оказался ниже уровня, определенного для современных эндотермов. 

Значит, большинство нептичьих динозавров-тероподов, вероятно, не обладали полностью развитым носовым аппаратом терморегуляции, как современные птицы, что намекает на относительно менее развитый мозг. Хотя все же остается вероятность того, что тероподы задействовали другие способы охлаждения своего мозга.

Подробное описание своего исследования авторы приводят в статье, опубликованной в журнале Royal Society Open Science.