Как динозавры охлаждали мозг

Длинный и петляющий дыхательный путь от носового отверстия и до глотки служил древним бронированным динозаврам радиатором, спасающим их маленький мозг от перегрева.

Из всех вымерших гигантских рептилий анкилозавры обладали на редкость мощной бронёй из костяных пластин; собственно, благодаря ей анкилозавров и их родственников стали называть панцирными динозаврами. (Другой характерный признак группы – булавовидное утолщение на хвосте, которым эти динозавры, как считается, оборонялись от хищников.) Но таскать на себе такой груз требовало больших усилий, а сильное напряжение, как всякий знает, сопряжено с повышением температуры. Так что перегрев для анкилозавров был, вероятно, постоянной проблемой.

Наибольшей опасности, видимо, подвергался мозг – у анкилозавров, как и у всех динозавров, он был не слишком большим, и нагреть его не составляло труда. Оказалось, что как раз для мозга у динозавров существовала своеобразная система охлаждения в виде носового хода, сложно переплетённого, со многими петлями. Носовой ход хорошо сохранился в ископаемых останках, во многом благодаря тому, что голова анкилозавров (как и всё тело) была покрыта костяными пластинами и наростами. Однако требовалось как-то подтвердить, что сложноустроенный носовой ход играл роль радиатора. Для этого Джейсон Бёрк (Jason M. Bourke) из Университета Огайо (США) вместе с коллегами сделали следующее: с помощью томографических данных они сконструировали трёхмерные виртуальные модели голов нодозавра Panoplosaurus mirus, весившего около 2 тонн, и ещё более крупного сколозавра Euoplocephalus tutus. И тот, и другой относились к анкилозаврам и отличались при жизни повышенной бронированностью.

Затем через виртуальные головы динозавров пропускали поток воздуха, естественно, тоже виртуальный. Тут стоит добавить, что в черепе рядом с носовым ходом у анкилозавров шли небольшие туннели с кровеносными сосудами, что дополнительно указывало на охлаждающую функцию дыхательного пути. Действительно, воздух, проходящий по хитросплетениям носового хода, прогревался от 15°С до 35°С, а кровь, текущая по соседним сосудам, охлаждалась до 18°С. Затем такая холодная кровь могла направиться к мозгу и понизить его температуру.

Исследователи отмечают, что сколозавр Euoplocephalus, у которого носовые ходы были более запутанными, эффективнее охлаждал свою кровь. Очевидно, лучший носовой «радиатор» понадобился этому виду постольку, поскольку сам Euoplocephalus был намного крупнее Panoplosaurus, с которым его сравнивали, и потому проблема перегрева стояла перед ним более остро. Любопытно, что похожая сложная, петлеобразная структура носового хода была у гадрозавров, или «утконосых динозавров», однако у них она предназначалась для акустических целей, служа резонатором для звуковых сигналов.

Об анкилозаврах исследователи рассказали на ежегодной конференции Общества палеонтологии позвоночных, проходящей сейчас в Берлине; коротко о полученных результатах сообщает портал LiveScience. Но здесь нужно упомянуть также и статью, которую Джейсон Бёрк и его коллеги опубликовали в прошлом месяце в журнале The Anatomical Record, где описано странное устройство головы ещё одного динозавра, Stegoceras validum. К нему применили тот же метод: голову «собрали» на компьютере и пропустили виртуальный поток воздуха через дыхательные пути.

Оказалось, что воздух у стегоцера проходит мимо обонятельных рецепторов. Чтобы направить его к обонятельным рецепторам, в виртуальной модели пришлось «нарастить» мягкие ткани на особый костяной гребень в носовом пути, напоминающий носовые раковины у современных животных. Костяной вырост, снабжённый мягкими тканями, отклонял воздушный поток так, что он достигал той зоны слизистой, где находились обонятельные рецепторы.

При этом исследователи отмечают, что такая конструкция могла служить радиатором-охладителем, подобно тому, как то можно наблюдать у современных страусов и аллигаторов: мягкие ткани, окутывавшие костяной вырост, могли быть обогащены кровеносными сосудами, в которых горячая кровь становилась холодной и направлялась далее в мозг. Правда, стегоцеры обходились без брони, но зато они, судя по строению скелета, неплохо бегали на задних ногах, так что им всё равно было нужно охлаждать мозг ввиду повышенной физической активности.