Sauropoden waren extreme dinosaurussen. Van de relatief kleine dwergachtige soorten - nog steeds een respectabele 12 voet lang of zo - tot reuzen die meer dan 100 voet lang uitstrekten, deze kleinhoofdige, kolombenige, langhalsige dinosaurussen behoorden tot de vreemdste wezens die ooit over de aarde liepen. Laat u niet misleiden door de bekendheid van soorten zoals Apatosaurus en Brachiosaurus ; de anatomie van sauropoden was zo vreemd dat paleontologen nog steeds over fundamentele kwesties van hun biologie discussiëren. Hoe sauropoden gepaard, gevoed, bloed vanuit hun hart naar hun hoofd pompten en zelfs hoe ze hun nek vasthielden, hebben allemaal een rijke reden voor discussie tussen specialisten opgeleverd. Een van de langstlopende mysteries is hoe zulke enorme en ongetwijfeld actieve dieren zichzelf verhinderden oververhit te raken. Misschien ligt de oplossing in een anatomische gril die wordt gedeeld met vogels.
Diplodocus en verwanten hebben mogelijk een probleem gehad met de lichaamstemperatuur. Meerdere bewijslijnen, van histologie tot ledemaatverhoudingen, hebben aangegeven dat uitgestorven dinosauriërs fysiologische profielen hadden die meer lijken op die van vogels en zoogdieren dan reptielen, maar het handhaven van een actief metabolisme en hoge lichaamstemperatuur kostte gigantische dinosaurussen. Hoe groter de dinosaurus, hoe moeilijker het zou zijn geweest om overtollige warmte te dumpen. Als een heet stromende sauropod hem moest afsnijden om een partner in te halen of aan een stalking te ontsnappen, zou de dinosaurus het risico lopen oververhit te raken door inspanning.
De moeilijkheid waarmee grote sauropoden te maken hebben gehad met het afwerpen van warmte is soms aangehaald als reden dat deze dinosauriërs een ectotherme, krokodilachtige fysiologie moeten hebben gehad, of dat ze "gigantothermen" waren die alleen relatief hoge lichaamstemperaturen handhaafden vanwege hun grootte en daarom had een beetje meer speelruimte met warmte gegenereerd door oefening. Zoals paleontoloog Matt Wedel in een beoordeling uit 2003 van de sauropodenbiologie betoogde, zijn deze standpunten echter gebaseerd op veronderstellingen over ademhalingssystemen van dinosaurussen en fysiologie die krokodillenmensen als modellen gebruikten. Niet alleen heeft bewijs van botmicrostructuur aangetoond dat sauropoden in een extreem snel tempo groeiden, vergelijkbaar met dat van zoogdieren, maar paleontologen hebben ontdekt dat sauropoden vogelachtige ademhalingssystemen hadden die longen combineerden met een systeem van luchtzakken. Een dergelijk systeem zou zijn afgestemd op een actieve, endotherme levensstijl, inclusief een manier om overtollige warmte te dumpen.
We weten dat sauropoden luchtzakken hadden vanwege hun botten. Vooral in de nek vielen luchtzakken uit de kern van het ademhalingssysteem het bot binnen en lieten kenmerkende indrukkingen achter. (Hoewel niet altijd zo uitgebreid, tonen theropod-dinosaurussen ook bewijs van deze luchtzakken. Tot op heden heeft echter niemand degelijk bewijs gevonden van luchtzakken in de ornithische dinosaurussen, waaronder de gehoornde ceratopsiërs, hadrosauriërs met schopbek en gepantserde ankylosauriërs .) Naast het verlichten van de skeletten van sauropoden en het verbeteren van hun ademhalingsrendement, heeft dit complexe systeem mogelijk een rol gespeeld bij het toestaan van sauropoden om warmte door verdampingskoeling te dumpen op dezelfde manier als grote vogels tegenwoordig doen. Het concept is vergelijkbaar met wat een moeraskoeler doet werken - de verdamping van water in de vochtige weefsels van de luchtpijp van een sauropode tijdens uitademing zou de dinosaurus hebben geholpen warmte in uitgaande lucht te dumpen.
Maar de rol van luchtzakken in een dergelijk systeem, veel minder een dier van 80 voet lang of meer, is onduidelijk. De conclusie is duidelijk - net als vogels hadden sauropoden de anatomische hardware om zichzelf te koelen - maar de mechanica van het proces is nog steeds onduidelijk gezien het feit dat we geen levende Mamenchisaurus kunnen observeren. Eerder dit najaar debuteerden bioloog Nina Sverdlova en collega's echter met onderzoek dat paleontologen kan helpen de ademhaling van sauropoden nader te onderzoeken.
Met behulp van observaties van levende vogels, creëerde Sverdlova een virtueel model van de luchtpijp en de luchtzak van een kip met het oog op het simuleren van warmte-uitwisseling. De onderzoekers ontdekten dat hun relatief eenvoudige model in staat was om experimentele gegevens van levende vogels te schatten, en dus vergelijkbare modellen kunnen paleobiologen helpen inschatten hoe sauropoden hitte dumpen. We zullen moeten wachten op wat toekomstige studies vinden. Deze lijn van bewijs zal het debat over sauropodenfysiologie en lichaamstemperatuur niet volledig oplossen, maar het kan paleobiologen helpen om de kosten en baten van zo groot zijn nader te onderzoeken.
Referenties:
Sander, P., Christian, A., Clauss, M., Fechner, R., Gee, C., Griebeler, E., Gunga, H., Hummel, J., Mallison, H., Perry, S., Preuschoft, H., Rauhut, O., Remes, K., Tutken, T., Wings, O., Witzel, U. 2011. Biologie van de sauropoden-dinosaurussen: de evolutie van gigantisme. Biological Reviews 86: 117-155
Sverdlova, N., Lambertz, M., Witzel, U., Perry, S. 2012. Randvoorwaarden voor warmteoverdracht en verdampingskoeling in de luchtpijp en het luchtzaksysteem van het pluimvee: een tweedimensionale CFD-analyse. PLOS Een 7, 9. e45315
Wedel, M. 2003. Vertebrale pneumaticiteit, luchtzakken en de fysiologie van dinosaurussen van sauropoden. Paleobiology 29, 2: 243-255
