Wie konnten große, hochaktive Dinosaurier nicht überhitzen?

Es wurde lange darüber diskutiert, ob Dinosaurier Wechsel- oder Endotherme waren , aber die meisten neueren Studien (Hypothesen) ¹ zeigen, dass sie Endotherme waren. In einer der vielversprechendsten neueren Studien (im Jahr 2011) wird eine Technik namens Clumped-Isotope Thermometry ² (die auf einer Reaktion basiert, die die Bindung zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff beinhaltet und die zur Rekonstruktion des Paläoklimas verwendet wird) auf Bioapatit (eine Form von Kalziumphosphat in Knochen und Zähnen), das wie ein Thermometer wirkt.

Die Art der Physiologie und Wärmeregulierung der nichtavianischen Dinosaurier ist Gegenstand von Debatten. Zuvor wurden Argumente sowohl für den endothermen als auch für den ektothermischen Metabolismus basierend auf unterschiedlichen Methodologien vorgebracht. Hier haben wir die Thermometrie mit verklumpten Isotopen verwendet, um die Körpertemperatur aus den versteinerten Zähnen großer Sauropoden aus dem Jura zu bestimmen. Unsere Daten weisen auf Körpertemperaturen von 36 bis 38 °C hin, die denen der meisten modernen Säugetiere ähneln. Dieser Temperaturbereich ist 4 bis 7 °C niedriger als von einem Modell vorhergesagt, das eine Skalierung der Körpertemperatur von Dinosauriern mit der Masse zeigte, was darauf hindeuten könnte, dass Sauropoden Mechanismen hatten, um zu verhindern, dass aufgrund ihrer gigantischen Größe übermäßig hohe Körpertemperaturen erreicht werden.

_{Dinosaurier-Körpertemperaturen bestimmt aus Isotopenordnung ( ¹³ C- ¹⁸ O) in fossilen Biomineralien
^{Robert A. Eagle, Thomas Tütken, Taylor S. Martin, Aradhna K. Tripati, Henry C. Fricke, Melissa Connely, Richard L. Cifelli, John M Eiler} http://science.sciencemag.org/content/early/2011/06/22/science.1206196
^{(Hervorhebung von mir)}}

Eine Studie aus dem Jahr 2014 behauptet jedoch, dass Dinosaurier mesotherm waren ³ (was bedeutet, dass das Blut weder heiß noch kalt fließt, eine thermoregulatorische Strategie, die zwischen kaltblütigen Ektothermen und warmblütigen Endothermen liegt), basierend auf den Stoffwechselraten von Dinosauriern, indem sie Veränderungen in Körpergröße, als Tiere von der Geburt zum Erwachsenen heranwuchsen.

In frühen Darstellungen bewegten sich Dinosaurier langsam und schleppten ihre Schwänze. In jüngerer Zeit haben wir uns vorgestellt, dass sie ihre Schwänze heben und rennen. Die Frage läuft darauf hinaus, ob Dinosaurier energetische Systeme hatten, die denen von schnell metabolisierenden Säugetieren und Vögeln näher kamen, oder denen von langsameren Reptilien, die ihre Körpertemperatur nicht intern regulieren. Die Bestimmung der Stoffwechselrate ausgestorbener Organismen ist jedoch keine leichte Aufgabe. Gradyet al. analysierte einen riesigen Datensatz zur Wachstumsrate sowohl ausgestorbener als auch lebender Arten mit einer Methode, die Körpertemperatur und Körpergröße berücksichtigt.Der Stoffwechsel von Dinosauriern scheint weder schnell noch langsam gewesen zu sein, sondern irgendwo in der Mitte – also haben Dinosaurier ihre Innentemperatur nicht vollständig reguliert, aber sie waren auch nicht ganz den Launen der Umwelt ausgesetzt; weder langsame Goliaths noch aufgeladene Reptilien.

_{Beweise für Mesothermie bei Dinosauriern
^{John M. Grady1,*, Brian J. Enquist2,3, Eva Dettweiler-Robinson1, Natalie A. Wright1, Felisa A. Smith1} http://science.sciencemag.org/content/344/6189/1268
^{(Hervorhebung von mir)}}

Da wir uns mit dem Thermoregulationssystem von Dinosauriern befasst haben, können wir mit der Frage beginnen: „Wie konnten große Dinosaurier nicht überhitzen?“. Wie oben erklärt, hatten Dinosaurier Mechanismen, um ihre Innentemperatur so zu regulieren, dass sie nicht überhitzten, egal ob sie endotherm oder mesotherm waren. Es gibt Theorien, die besagen, dass einige größere Dinosaurier auf Schatten und eine dichte Flora angewiesen waren, um kühl zu bleiben, oder dass sie aufgrund saisonaler Veränderungen abgewandert sein könnten. Andere Theorien behaupten, dass sie Organe mit großer Oberfläche (wie lange Hälse und Schwänze) als Wärmestrahler verwendeten ⁴ .

Eine der plausibelsten Erklärungen ist, dass große Dinosaurier einen Tachymetabolismus zeigten . Tachymetabolische Tiere haben hohe Stoffwechselraten im Ruhezustand, was normalerweise zu Endothermie und Homöothermie führt . Weitere Erklärung, wie große tachymetabolische Dinosaurier mit hohen Hitzebelastungen fertig wurden ⁵ :

GROSSE TACHYMETABOLISCHE DINOSAURIER HÄTTEN IN DER HITZE GEKOCHT

Mythos: Da die tachymetabolischen Raten auf W0,75 skalieren, während die Oberfläche auf W0,67 skaliert, wird fast allgemein angenommen, dass große Endothermen in tropischen Klimazonen ernsthaftem Hitzestress ausgesetzt sind. Große Dinosaurier, insbesondere Sauropoden, hätten eine niedrige Stoffwechselrate haben müssen, um dieses schreckliche Schicksal zu vermeiden (Martin, 1979; Regal und Gans, 1980; Spotila, 1980; Reid, 1984; Schmidt-Nielsen, 1984; Carroll. 1988; Alexander. 1989; Prothero, 1989: Russell, 1989). Abwechselnd. tachymetabolische Sauropoden benötigten gut entwickelte Kühlsysteme (Bakker. 1980, 1986).

_{Abbildung 5Dieses Diagramm zeigt die Zeit, die hochgradige Endothermen benötigen, um zu überhitzen, wenn sie die gesamte interne Wärmeproduktion speichern und externe Wärme ausschließen, indem sie ihre Körpertemperatur auf ein maximal tolerierbares Niveau ansteigen lassen. Der Massenbereich entspricht in etwa dem von erwachsenen Dinosauriern (einschließlich Lagosuchianern), wobei auch die höchsten Massen von Säugetieren angegeben sind: Beachten Sie, dass riesige endotherme Dinosaurier widerstandsfähiger gegen Überhitzung gewesen wären als riesige Säugetiere! Die Energiespeicherkapazität ist in kcal bei einem Anstieg der Körpertemperatur um 6-8 °C (bis zu 46,5 °C) angegeben, wobei 0,83 kcal/kg für jeden Anstieg der Körpertemperatur um 1 °C gespeichert werden; Die gesamten aktiven Stoffwechselraten sind entweder das 2,0-fache der endothermen Standard-Energieproduktion/Ruhe oder nur das 1,3-fache der normalen Standard-Stoffwechselraten aufgrund unterdrückter Aktivitätsniveaus und/oder Standard-Stoffwechselraten.}


Realität: Dies ist ein großes Missverständnis (Costanzo und Paul. 1978; Paul, 1988a. 1990a). Viele tropische Säugetiere haben 1 bis 20 Tonnen erreicht, aber keine klassischen Reptilien haben es geschafft, genau das Gegenteil des vorhergesagten Musters. Elefanten fehlen gut entwickelte Verdunstungskühlsysteme. Elefanten, die in baumlosen Lebensräumen leben, sterben nicht an einem Hitzschlag, selbst unter den gefährlichsten Bedingungen einer extrem heißen Dürre, wenn es überhaupt nicht möglich ist, überschüssige Wärme durch Strahlung oder Verdunstungskühlung abzugeben, und Schatten nicht verfügbar ist. Stattdessen haben große Elefantenbullen unter solchen Umständen die höchsten Überlebensraten, wiederum das Gegenteil des vorhergesagten Musters (Owen-Smith, 1988).et al. , 1957; Taylor. 1969, 1970. 1972: Gordon. 1972; Finch und Rohertshaw, 1979: Schmidt-Nielsen. 1984). Die aufgebaute Wärme wird dann in den kühlen Nachthimmel entladen. Dies macht große Endothermen praktisch unverwundbar gegen Überhitzung unter den härtesten Bedingungen, kleine Endothermen müssen Zuflucht suchen oder sterben schnell an Hitzschlag oder Dehydration. Die Größe von Dinosauriern könnte eine Anpassung gewesen sein, um hohe Wärmebelastungen mit einer tachymetabolischen Wärmeproduktion besser bewältigen zu können (Abbildung 5).

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_Verweise:

_{1. Der Beweis für die Endothermie bei Dinosauriern – Top-Ten-Hypothesen http://www.ucmp.berkeley.edu/diapsids/endothermy.html}

_{2. Rekonstruktion des Paläoklimas mit Karbonat-clumped-isotope-Thermometrie (John M. Eiler) https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S027737911100268X}

_{3. Warum Dinosaurier wie Thunfische, Weiße Haie und Echidnas waren http://phenomena.nationalgeographic.com/2014/06/12/dinosaurs-tuna-great-whites-echidnas/}

_{4. Sauropodenhälse: Sind sie wirklich für den Wärmeverlust? (Donald M. Henderson)
http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0077108}

_{5. Dinosaurierstudien – Gedenken an den 150. Jahrestag von Richard Owens Dinosauria (von LB Halstead)}

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_{Weiterführende Literatur (obige Theorien unterstützend oder mit anderen Theorien):}

• _{GEOL 104 Dinosaurier: Eine Naturgeschichte - University of Maryland - Department of Geology - https://www.geol.umd.edu/~tholtz/G104/lectures/104endo.html}

• _{Körpertemperaturen bei Dinosauriern: Was können uns Wachstumskurven sagen? (Eva Maria Griebeler)
  http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0074317}

• _{Ökologie und Verhalten mesozoischer Reptilien (von John L. Cloudsley-Thompson)}

• _{Dinosaurier-Paläobiologie (von Stephen L. Brusatte)}

• _{The Dinosauria (herausgegeben von David B. Weishampel, Peter Dodson, Halszka Osmólska)}

• _{The Complete Dinosaur (herausgegeben von James Orville Farlow, MK Brett-Surman)}

• _{Enzyklopädie der Dinosaurier (herausgegeben von Philip J. Currie, Kevin Padian)}

• _{Die Haut des Tyrannosauroiden zeigt widersprüchliche Muster von Gigantismus und Federentwicklung (Phil R. Bell, Nicolás E. Campione, W. Scott Persons IV, Philip J. Currie, Peter L. Larson, Darren H. Tanke, Robert T. Bakker) - http: //rsbl.royalsocietypublishing.org/content/13/6/20170092}

• _{Dinosaurier nutzten Nasengänge, um das Gehirn kühl zu halten – https://phys.org/news/2015-10-dinosaurs-nasal-passages-brains-cool.html}