Зубы тираннозавра указывают на то, что температура в этом регионе была такой же высокой, как у слона.

На протяжении большей части прошлого столетия тираннозавр Рекс представлялся вялым, волочащим хвост пресмыкающимся, которому нужно было согреться на солнце, прежде чем куда-либо передвигаться. Затем дальнейшие исследования изменили это представление, заменив его образом активного, похожего на птицу животного, показанного в фильме « Парк Юрского периода» . Но оставался вопрос, использовал ли тираннозавр Рекс теплую кровь для поддержания своей активности. Теперь мы, возможно, приблизились к ответу.

Группа исследователей во главе с геохимиками Рэндоном Дж. Флоресом и Робертом А. Иглом из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе измерила температуру тела тираннозавра , проанализировав его зубы. Этот стоматологический термометр показал около 36° Цельсия — примерно температуру тела современного слона.

Стоматологическая термометрия

Палеонтологи долго спорили о физиологии динозавров, основываясь на косвенных доказательствах, таких как микроструктура костей, темпы роста и местоположение ископаемых на карте. Некоторые исследования предполагали, что многие динозавры были эндотермами, вырабатывая собственное тепло тела, подобно птицам и млекопитающим. Другие же утверждали, что каждая линия могла иметь свою собственную тепловую стратегию.

Более ранние попытки измерить температуру тираннозавра основывались на анализе изотопов кислорода в костях и зубах. Проблема заключалась в том, что эти соотношения зависят не только от температуры, но и от состава воды, присутствующей в теле животного, что никто не мог точно определить для вымершего существа.

Флорес, Игл и их коллеги обошли эту проблему с помощью метода, называемого термометрией сгруппированных изотопов, который Игл внедрил в исследования динозавров более десяти лет назад в работе над юрскими зауроподами. Карбонатные минералы в зубной эмали содержат редкие тяжелые изотопы углерода и кислорода (углерод-13 и кислород-18). Частота образования связей между этими тяжелыми атомами зависит от температуры, при которой образовался минерал. Поскольку зубная эмаль формируется внутри живого организма, количество этих сгруппированных связей отражает температуру тела животного, независимо от содержания воды в его организме.

Зубы

Группа исследователей проанализировала три зуба тираннозавра , предоставленные Музеем естественной истории округа Лос-Анджелес, все они были найдены в формации Хелл-Крик в штате Монтана и относятся к последнему периоду времени перед столкновением с астероидом. Два зуба принадлежали молодому взрослому тираннозавру , который, вероятно, весил более 3 тонн. Третий зуб представлял собой изолированный фрагмент зуба другой особи. Для сравнения исследователи также проанализировали пять зубов крокодилов, обитавших в тех же реках и поймах.

Однако сначала команде нужно было убедиться, что 66 миллионов лет под землей не изменили химический состав зубов. Они сосредоточились на эмали, которая гораздо более устойчива к изменениям, чем кость или дентин, и провели множество проверок.

Оказалось, что эмаль и дентин одних и тех же зубов имели разные изотопные характеристики, что маловероятно, если бы их химический состав изменился после захоронения. Инфракрасная спектроскопия показала, что ископаемая эмаль немного похожа на эмаль современного аллигатора, а содержание карбонатов в ней соответствует содержанию карбонатов в эмали современных рептилий. Изотопы углерода даже показали признаки питания, характерные для хищников.

Убедившись, что миллионы лет, проведенные под землей, не изменили зубы, команда использовала свой метод для определения температуры тела.

Теплокровная рептилия

Температура двух зубов молодого тираннозавра Рекса составила 37,3° и 35,9° Цельсия, а зуб второй особи — 34,7°. В среднем температура тела тираннозавра Рекса составила 36,3° с погрешностью в 2,5°. Это хорошо согласуется с показателями индийских и африканских слонов, у которых температура составляет около 36°, и находится в пределах погрешности измерений крупных нелетающих птиц, таких как страусы и эму. Это немного ниже, чем у более мелких летающих птиц, средняя температура которых превышает 41°.

У крокодилов, которых команда использовала для сравнения, средний угол наклона тела составил 30,9° — что соответствует предпочтительному диапазону современных крокодилов, которые поддерживают температуру около 30–35°, перемещаясь между водой и местами для принятия солнечных ванн на берегу реки. Разница между тираннозавром и современными крокодилами также отражает разницу, измеренную сегодня между крупными млекопитающими и крокодилами.

Следующим вопросом было, может ли тираннозавр поддерживать стабильную температуру тела или же его температура просто соответствует температуре окружающей среды. Чтобы ответить на этот вопрос, ученые изучили изотопный состав ископаемых пресноводных моллюсков из того же района формации Хелл-Крик. Моллюски в основном регистрируют летнюю температуру воды, и оказалось, что в среднем она составляет около 26°.

Команда также провела анализ новой климатической модели высокого разрешения для позднего мелового периода с сеткой примерно в 60 километров, в двух сценариях: более холодном и более жарком. Даже в более жарком сценарии самые теплые летние месяцы в Хелл-Крик достигали примерно 33°, а среднегодовая температура составляла около 21°.

Таким образом, температура тела тираннозавра постоянно была выше, чем температура окружающей среды. Однако, как отмечают авторы, температура тела не является однозначным показателем метаболизма.

Пространство для прогулок

Очень крупное животное может сохранять тепло просто потому, что его масса медленно теряет тепло — явление, называемое инерционной гомеотермией, или гигантотермией. Температура молодого тираннозавра была выше, чем предсказывают модели масштабирования размеров тела для холоднокровного животного его веса. Хотя эти модели являются предметом дискуссий, группа исследователей, проводившая новое исследование, утверждает, что полученные результаты дополняют растущее количество доказательств того, что тираннозавр был гомеотермным эндотермом — животным, поддерживающим постоянную температуру тела за счет собственного метаболического тепла, — признавая при этом, что этот вопрос еще не решен.

Чтобы исследовать, насколько далеко в более холодные климатические зоны может распространиться тираннозавр , команда создала компьютерную модель, названную виртуальным видом. Они взяли данные о термической толерантности 465 ныне живущих млекопитающих и птиц, которые поддерживают стабильную температуру тела и могут справляться с любыми температурами от -13° до 43,6°. Затем они сосредоточились на диапазоне от 34,7° до 37,3°, измеренном в зубах тираннозавра , и объединили эти данные с сезонными осадками из климатических симуляций. Полученная кривая пригодности была спроецирована на карту Северной Америки позднего мелового периода, с учетом различных береговых линий Западно-Внутреннего морского пути, мелководного моря, которое в то время разделяло континент. Вывод заключался в том, что тираннозавр может жить практически в любой точке континента.

Известные места обнаружения ископаемых останков тираннозавра в основном располагались в районах с высокой прогнозируемой пригодностью, но охватывали лишь небольшую часть предполагаемой обитаемой территории, что, по мнению исследователей, отражает скорее места, где ископаемые остатки сохранялись и собирались, чем места обитания тираннозавра . Модель также показала хорошую пригодность на крайних широтах, что согласуется с находками тираннозавридов на Аляске и возможными находками тираннозавра в регионе Транс-Пекос в Техасе. Помимо холодной погоды, жара, вероятно, также не являлась ограничивающим фактором.

Команда рассчитала комбинированный показатель температуры и влажности, устанавливающий смертельный предел для современных теплокровных животных, и обнаружила, что этот порог нигде не был превышен в их моделях мелового периода. Холодоустойчивый тираннозавр также соответствует недавним данным о том, что его предок достиг Северной Америки из Азии через Берингов сухопутный мост.

Но о тираннозавре еще многое предстоит узнать .

Сезонная предвзятость

Чтобы не повредить окаменелости, команда взяла образцы лишь небольших фрагментов каждого зуба, что позволяет предположить, что они зафиксировали только один сезон роста. Два разных участка двух разных зубов молодого тираннозавра дали статистически значимые результаты, и ни один из трех зубов не выделялся как аномальный, но исследователи признают, что, имея всего три зуба, они не могут полностью исключить сезонную предвзятость.

Но если результаты исследования подтвердятся, то, по-видимому, тираннозавр был теплокровным хищником, обладавшим физиологической гибкостью, позволяющей ему перемещаться от влажного юга до полярного севера своего континента. Используя ту же термометрию с использованием сгруппированных изотопов, команда теперь надеется проверить, насколько широко была распространена подобная физиология среди других динозавров и когда она впервые появилась.