Superszybkie dinozaury miały płuca jak ptaki

Okazuje się, że dinozaury były zasadniczo wyposażone w organ, który dziś nazwalibyśmy „ptasimi płucami” (fot. flickr.com/Kabacchi)

Żeby móc żyć na lądzie, trzeba oddychać powietrzem. Ale żeby być na lądzie szybkim, trzeba w dodatku mieć płuca, jak stal. Najszybsze spośród dinozaurów, np. velociraptory, zdolne pokonać w godzinę ponad 60 km, miały właśnie takie, wyprzedzające swą erę organy. O tym zdają się przekonywać najnowsze badania uczonych brytyjskich i amerykańskich opublikowane w czasopiśmie Royal Society Open Science.

„Eksperyment ewolucji”. Odkryto skamieniałość ogromnego dinozaura

Ledumahadi mafube – tak nazwano nowy gatunek dużego dinozaura, który w epoce jurajskiej zamieszkiwał południe Afryki. W swoich czasach, czyli 200...

zobacz więcej

Pierwsze stworzenia kręgowe, które ok. 350 mln lat temu „wyszedłszy z wody” skolonizowały lądy, to płazy. Zmieniając tak drastycznie środowisko życia, musiały rozwiązać wiele problemów. Przyzwyczailiśmy się myśleć, że najistotniejszym przystosowaniem była zmiana płetw na kończyny. Już na oko żaba nimi właśnie różni się od ryby.

Jednak znacznie bardziej kluczowe wydaje się wykształcenie organu, który choć ukryty wewnątrz ciała, absolutnie zapewnia zdolność przeżycia na lądzie. Bo na lądzie trzeba oddychać powietrzem. Czy, poprawniej to ujmując – prowadzić wymianę gazową tlenu i dwutlenku węgla znajdujących się w powietrzu atmosferycznym. A nie rozpuszczonych w wodzie. Utrata zatem skrzeli, a pozyskanie mocno ukrwionych i zbudowanych z cieniusieńkich nabłonków worków powietrznych, nazwanych płucami, to podstawa lądowego utrzymywania się przy życiu.

No, ale spójrzmy na płazy! Szukające wilgotnych zakamarków lub nadal przebywające dużo w wodzie, o wilgotnej, cieniutkiej skórze, a czasem nawet posiadające nadal zewnętrzne skrzela…. To wszystko, by zdobywać dodatkowo niezbędny tlen, a pozbywać się dwutlenku węgla. Prowadzić dodatkową, pozapłucną wymianę gazową.

Płuca płazie są bowiem jeszcze słabiutkie, a klatka piersiowa szczątkowa. Płazy są powolne, a jednym z tego przyczyn jest brak wystarczającej ilości tlenu w komórkach, pozwalającej na przyspieszenie metabolizmu.

Dinozaur jak indyk. Jego szczątki znaleziono w Australii

Dinozaur, którego skamieniałe szczątki znaleziono w Australii, miał rozmiar indyka i był szybkobiegaczem – informują naukowcy australijscy na...

zobacz więcej

Im szybciej się poruszamy, tym częściej musimy zaczerpnąć powietrza, bo komórki mięśni muszą mieć więcej tlenu. Gdyż w nim mięśnie będą spalać glukozę (a dokładniej powstały z niej pirogronian), by móc się kurczyć. A to pozwoli się nam przemieszczać. Jeśli mięśnie będą niedotlenione, to zamienią się w fermentor i powstanie w nich kwas mlekowy. Ów zaś, w wysokich stężeniach, powoduje zatrucie mięśni, kwasicę. Którą poznał każdy, kto długo i bez rozgrzewki oraz treningu szybko pobiegał.

Teraz zaś przypomnijmy sobie „Jurrasic Park” Stevena Spielberga. Niektóre z pokazanych tam dinozaurów biegały w tempie jadącego jeepa! I to były sceny oparte na solidnych badaniach dotyczących sposobów życia tych wymarłych gadów. Jasnym jest, że w tej materii gady czymś się od płazów różnią.

Naukowcy ciągle zadają sobie pytanie, jak przynajmniej niektóre gady ery mezozoicznej mogły bardzo szybko się przemieszczać. To wymagałoby wielkich dostaw powietrza do ich organizmu. W dodatku wiadomo, że 200 mln lat temu w atmosferze było tlenu mniej niż obecnie (10-15%, a nie 20, jak dziś). Wcześniej poznano również, jak radzą sobie z tym problemem współczesne ptaki i ssaki, które z gadami ery mezozoicznej miały wspólnych, acz niezależnych przodków.

Robert J. Brocklehurst i jego współpracownicy oparli się w swym badaniu o komputerową analizę szkieletów ptaków, ssaków i kopalnych dinozaurów, by stworzyć model działania ich płuc. Okazuje się, że dinozaury były zasadniczo wyposażone w organ, który dziś nazwalibyśmy „ptasimi płucami”. Oznacza to, że ptasie płuca nie są „osiągnięciem ewolucyjnym” ptaków, a właśnie dinozaurów. Organ ten był niezmiernie wydajny, a swe działanie opierał na … sztywności.

Biżuteria, monety i jaja dinozaurów. Archeologiczny boom w Portugalii

Wiadomość o odnalezionej na początku września w Portugalii starej rzymskiej monecie działa mobilizująco na licznych pasjonatów historii. Zarówno...

zobacz więcej

W przeciwieństwie bowiem do ssaczych, płuca ptasie są usztywnione dzięki specyficznej strukturze stawowych połączeń żeber z kręgosłupem. Tak powstała klatka piersiowa jest sztywna. Ptakom to bardzo pomaga w lataniu, a dziś okazuje się, że dinozaurom ułatwiało bieg. My mamy płuca, które możemy w dość elastycznej klatce piersiowej napompowywać i opróżniać. Oraz przeponę, która również potrafi mocno się obniżyć, dając nam szansę na jeszcze głębszy oddech.

Płuca ptasie zaś są napompowane powietrzem nieustannie. Dzieje się to dzięki specjalnym workom powietrznym rozmieszczonym wzdłuż płuc, które pompują powietrze przez płuca. Płuca są połączone z kręgami i żebrami, które tworzą "sufit" klatki piersiowej. Takie ustawienie pozwala na ciągły strumień tlenu i wymaga mniej energii niż pompowanie i opróżnianie płuc, które jest ssaczym sposobem na oddychanie.

Super-płuca dinozaurów umożliwiły jednej z linii ich potomków, która przetrwała do dziś – ptakom - wyjątkową w świecie kręgowców zdolność do szybkiego i długotrwałego lotu. A jak wyglądały płuca najstarszych, mezozoicznych jeszcze ptaków kopalnych też dowiedzieliśmy się w ostatnich dniach.

Grupie bowiem naukowców chińskich udało się zanalizować mające 120 mln lat szczątki wymarłego ptaka wielkości szpaka, o wdzięcznej nazwie Archaeorhynchus spathula. Skamielina zwraca uwagę dzięki niezwykle doskonale zachowanym piórom. Ale badacze znaleźli też coś, co uznali za pozostałości tkanek miękkich, a to jest niezwykle rzadkie. Co więcej – jest to wg naukowców skamieniałość organu tak delikatnego, jak płuca.

banner

źródło:
Zobacz więcej