Polscy naukowcy określają częstość oddychania gigantycznego dinozaura

Platosaurus drosingensis był jednym z największych roślinożernych dinozaurów późnego triasu. W Europie znaleziono liczne skamieniałości tego gatunku, w tym kompletne szkielety. Dzięki temu dużemu zapisowi kopalnemu możliwe jest oszacowanie krzywej wzrostu, masy ciała, a nawet objętości oddechowej tego dinozaura.

„W ciele zwierzęcia musi zajść szereg reakcji chemicznych, aby wytworzyć energię niezbędną do życia. Zmiany te nazywane są metabolizmem. Tempo, w jakim zwierzę wytwarza energię (tempo metabolizmu), jest stałe dla kręgowców (w tym dinozaurów) i jest obliczane na podstawie danych dotyczących zmian masy ciała zwierzęcia wraz z wiekiem. W rezultacie możemy określić tempo, w jakim zwierzę zużywa tlen” – powiedziała dr Sloviak-Morkovina.

Jak oblicza się wagę wymarłego zwierzęcia? Wcześniej naukowcy wykonywali obliczenia na podstawie pomiarów kości udowej.

„Archeolodzy tworzą teraz modele 3D ciał dinozaurów na podstawie pełnych szkieletów, które mogą dokładniej oszacować masę dinozaura. Co więcej, takie modele pozwalają również oszacować częstość oddychania zwierząt,” powiedziała.

Ten rodzaj modelowania wykonano dla Plateosaurus.

Kolejnym wyzwaniem była analiza zmian wagi zwierząt w czasie. W tym celu naukowcy zbadali przekrój kości udowej i policzyli linie zatrzymania wzrostu.

„Takie struktury pojawiają się w przekrojach poprzecznych kości w okresach, kiedy brakuje pożywienia, na przykład zimą u zwierząt kopytnych, więc szacuje się, że zatrzymane linie wzrostu reprezentują lata” – powiedziała Sloviak-Morkovina.

Połączenie kolumny lat z obliczeniem masy ciała pokazuje, jak masa ciała zwierzęcia zwiększała się wraz z wiekiem. „Na tej podstawie możemy obliczyć, ile energii potrzebował plateozaur, aby rosnąć w takim tempie. Dane te pozwoliły nam obliczyć, jak szybko tlen był zużywany podczas metabolizmu” – powiedziała dr Sloviak-Morkovina.

Sposób oddychania dinozaura to kolejny problem do rozwiązania. Na przykład ptaki mają worki powietrzne, które pozwalają im wydajniej oddychać (tlen przepływa przez płuca podczas wdechu i wydechu); Nazywa się to podwójnym oddychaniem.

„Nie wiemy, czy Plethosaurus miał worki powietrzne, ale krokodyle są zdolne do podwójnego oddychania pomimo braku worków powietrznych. [including Plateosaurus] Znajdując się między krokodylami a ptakami na drzewie filogenetycznym, postawiliśmy hipotezę, że mają one również ten podwójny mechanizm oddechowy. Wskazują na to również wcześniejsze badania innych naukowców” – wyjaśnił.

Następnym krokiem jest zbadanie, ile tlenu zwierzę potrzebuje do oddychania.

„Wydajność emu w wydobywaniu tlenu z powietrza w zakresie temperatur, w którym żył plateozaur, wynosiła 24 plus-minus 2,5 proc. Zakładając, że plateozaur był podobny, możemy obliczyć, ile tlenu musiał wdychać; na podstawie danych o zawartości tlenu atmosfery, w późnym triasie i objętości pływów, „Policzyliśmy liczbę oddechów plateozaura” – powiedziała dr Sloviak-Morkovina.

Aby jak najdokładniej obliczyć częstość oddechów, naukowcy wybrali konkretny model 3D Platosaurus drosingensis – masa ciała 693 kg i objętość oddechowa (objętość powietrza wdychanego przy każdym oddechu) 2000 (+/- 500) cm3. Obliczono metabolizm zwierząt i zapotrzebowanie na tlen. Zawartość tlenu w atmosferze brano pod uwagę w okresie późnego triasu, kiedy żył plateozaur.

Biorąc pod uwagę, ile powietrza wydychał co minutę i znając jego objętość oddechową, naukowcy obliczyli, że Plateosaurus wykonywał siedem (+/- 3) oddechów na minutę.

Dr. Sloviak-Morkovina powiedziała: „Ta wartość jest podobna do wartości współczesnych nosorożców. Dla porównania, spoczynkowa częstość oddechów u ludzi wynosi 12-15 oddechów na minutę.

Wyniki badań można zastosować w praktyce w naszych czasach. „Pełny obraz reakcji fizjologicznej zwierząt na zmiany środowiskowe i ekologiczne w przeszłości geologicznej może wpłynąć na przyszłe strategie ochrony różnorodności biologicznej w dobie globalnych zmian klimatu” – powiedział dr. — powiedział Slovak-Morkovina.

Dowiedz się więcej z artykułu opublikowanego w czasopiśmie Physics Teacher.