Разбираемся, от кого произошли млекопитающие, в том числе человек, на самом деле и родственники ли мы с динозаврами и рептилиями.
Ихтиозавры и плезиозавры, по-видимому, были теплокровными
Тираннозавры были подвижными теплокровными рептилиями | opah -единственная известная полностью теплокровная рыба, которая циркулирует нагретую кровь по всему телу. |
Реванш рептилий: теплокровные погибнут | В течение нескольких десятилетий ученые обсуждают вопрос, были ли динозавры теплокровными, как птицы, или холоднокровными, как рептилии. |
"Третий глаз" современных рептилий дает ответы на вопросы об эволюции теплокровных животных | Как полагают ученые, южноамериканские ящерицы представляют собой промежуточное звено между холоднокровными и теплокровными животными. |
1651. Динозавры: теплокровные или холоднокровные?
Ограничения хладнокровия Хладнокровие также имеет свои ограничения. Одним из основных ограничений является то, что рептилии менее активны при более низких температурах. Это может сделать их уязвимыми для хищников, так как они не смогут убежать так быстро. Кроме того, поскольку они полагаются на внешние источники тепла, рептилии более ограничены в среде, в которой они могут выжить. Обычно они обитают в более теплом климате и не могут выжить в очень холодных или жарких условиях. Роль окружающей среды в температуре тела рептилий Окружающая среда играет решающую роль в определении температуры тела рептилии. Количество доступного тепла, а также тип источника тепла могут оказать существенное влияние на способность рептилии регулировать температуру своего тела.
Кроме того, на температуру тела рептилии могут влиять такие факторы, как влажность и ветер. Из-за важности окружающей среды рептилии часто встречаются в определенных местах обитания, которые обеспечивают им подходящие условия для выживания. Сравнение холоднокровных и теплокровных животных. Есть несколько различий между хладнокровными и теплокровными животными. Одно из основных отличий заключается в том, что теплокровные животные могут поддерживать постоянную внутреннюю температуру, а хладнокровные - нет. Кроме того, теплокровные животные имеют более высокую скорость метаболизма, а это означает, что им нужно чаще есть, чтобы поддерживать уровень энергии.
Однако теплокровные животные также более активны при более низких температурах и лучше подходят для среды с более широким диапазоном температур.
А что насчет динозавров? С одной стороны, они были «предками» птиц, с другой — их ближайшими живыми «родственниками» являются и холоднокровные рептилии, крокодилы и аллигаторы. Ученые давно пытаются определить характеристики обмена веществ динозавров на основе изучения их ископаемых останков. Современные методы изотопной геохимии позволяют изучить минеральную структуру окаменелостей и понять, при каких температурах она сформировалась. Однако пока неясно, как сам процесс окаменения влияет на изотопные сигналы, что затрудняет сравнение данных, полученных при исследовании окаменелостей и костей современных животных. Скорость метаболизма можно также оценить по скорости роста животного, которая, в свою очередь, отражается на структуре его костной ткани. Так, на поперечном срезе кости динозавра можно увидеть линии, похожие на годичные кольца деревьев: их число и ширина покажут, сколько лет и как быстро росла данная особь.
С другой стороны, скорость роста связана не только с обменом, но и с возрастом: молодые животные растут быстрее. Недавно американо-шведская группа ученых под руководством специалистов из Йельского университета США успешно применили новый метод изучения скорости обмена веществ динозавров. С помощью рамановской спектроскопии и инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье они измерили в останках динозавров количество молекул окисленных липидов — побочных продуктов кислородного метаболизма.
Обычно подобное гиперразвитие данных зубов происходит у крупных хищников, которым нужно дробить ими твердые кости жертв. Но молотозуба таковым назвать нельзя — скорее всего, те, кем он питался, вряд ли были крупнее мыши. И тут один из исследователей заметил, что очень похожая картина наблюдается в пасти совсем других жителей Австралии — тиликв Джеррарда Cyclodomorphus gerrardii. Эти крупные, до 40 сантиметров в длину, ящерицы, относящиеся к семейству сцинковых Scincidae , ныне обитают лишь в тропических лесах Квинсленда, питаясь, как и в старину, в основном сухопутными улитками.
Собственно говоря, крупные зубы в середине челюсти им нужны для того, чтобы дробить их твердые раковины. Интересно, что в рассматриваемое нами время они были распространены практически по всему востоку Австралии. И было это незадолго до появления этого странного сумчатого существа. Судя по всему, зверек с огромными зубами, только появившись, нагло влез в их экологическую нишу — лесного пожирателя брюхоногих моллюсков. Из-за того, что он был теплокровным, ему удалось потеснить своих конкурентов и расселиться на достаточно большой территории. И если бы не одно непредвиденное обстоятельство, в настоящее время именно тиликвы считались бы вымершими животными. Но… Дело в том, что в процессе постоянно идущего и, честно говоря, мало предсказуемого дрейфа континентов подробнее об этом процессе читайте в статье " Европа ползет под Африку.
В результате этого смещения климат в данной части суши стал более аридным то есть засушливым и леса и саванны на огромной территории сменились пустынями. И здесь-то теплокровному молотозубу пришлось достаточно худо — как мы знаем, высокая температура внутренней среды, вкупе с тонкой, пропускающей влагу кожей млекопитающих, ставят его хозяина перед проблемой экономии влаги и перегрева. А где же взять тень и воду среди пустынных ландшафтов? Не удивительно, что ареал Malleodectes сильно сократился и в итоге этот зверек оказался "заперт" во влажных лесах на севере Квинсленда.
Ясно, что если теплокровность возникла до разделения, то она явно древнее этой даты. Исследователи также отмечают, что костные останки многих древних видов, ранее считавшихся неэндотермными, несут явные следы большой скорости прижизненного метаболизма, типичной для высокой и стабильной температуры тела.
В целом большой размер тела наземного существа, равно как и способность подолгу передвигаться на двух ногах, действительно невозможны без стабильно высокого артериального давления. А то, в свою очередь, малореально без высокоскоростного метаболизма, типичного для теплокровных с четырехкамерным сердцем у нетеплокровных четырехкамерных сердец нет. Изотопный состав костей множества древних видов также указывает на постоянную и высокую температуру тела. Вопрос о том, насколько эндотермными были древние сухопутные существа, имеет не только теоретическое значение. На сегодня ясно, что уже к моменту великого пермского вымирания, четверть миллиарда лет назад, многие примитивные млекопитающие были эндотермными. После их гибели на планете расцвели динозавры и некоторые другие пресмыкающиеся.
Если исходить из идей о том, что они были нетеплокровными, трудно объяснить их крупный и продолжительный эволюционный успех.
Теплокровные рептилии
Напротив, если теплокровность возникла более 300 миллионов лет назад, еще в каменноугольный период, получается, речь шла о смене одних теплокровных зверей на. Так исследователи отвергли ключевой аргумент гипотезы, согласно которой динозавры, возможно, были хладнокровными рептилиями. Урок по теме Общая характеристика класса Пресмыкающиеся, или Рептилии.
Ученые выяснили, что большинство динозавров были теплокровными
В целом большой размер тела наземного существа, равно как и способность подолгу передвигаться на двух ногах, действительно невозможны без стабильно высокого артериального давления. А то, в свою очередь, малореально без высокоскоростного метаболизма, типичного для теплокровных с четырехкамерным сердцем у нетеплокровных четырехкамерных сердец нет. Изотопный состав костей множества древних видов также указывает на постоянную и высокую температуру тела. Вопрос о том, насколько эндотермными были древние сухопутные существа, имеет не только теоретическое значение. На сегодня ясно, что уже к моменту великого пермского вымирания, четверть миллиарда лет назад, многие примитивные млекопитающие были эндотермными. После их гибели на планете расцвели динозавры и некоторые другие пресмыкающиеся.
Если исходить из идей о том, что они были нетеплокровными, трудно объяснить их крупный и продолжительный эволюционный успех. Напротив, если теплокровность возникла более 300 миллионов лет назад, еще в каменноугольный период, получается, речь шла о смене одних теплокровных зверей на других, что в целом нормально для биологической эволюции. Статья опубликована в Biological Reviews.
Процесс метаболизма сохраняет это тепло постоянным.
При экзотерме животные в значительной степени полагаются на температуру окружающей среды и другие источники тепла для поддержания температуры своего тела. Их метаболизм и иммунитет зависят от оптимального уровня условий окружающей среды, ее температуры и влажности. Их внутренние физиологические источники в большинстве случаев бесполезны для образования тепла внутри тела, которое необходимо для многих функций организма, таких как переваривание пищи. Что значит «хладнокровный»?
Хладнокровные животные классифицируются как экзотермические, что означает, что они зависят от окружающей среды, чтобы регулировать температуру своего тела. Поскольку они не могут производить собственное тепло тела, рептилии, как правило, являются хищниками из засады, которые тратят очень мало энергии на такие задачи, как охота. Из-за низкого уровня метаболизма рептилии, такие как змеи, могут выжить, питаясь только один или два раза в две недели, в зависимости от их вида. Когда температура и другие условия окружающей среды постоянно колеблются или меняются в зависимости от времени года, многие рептилии впадают в спячку.
Они могут снизить температуру своего тела до очень низкого уровня и замедлить такие системы, как обмен веществ, чтобы сохранить энергию для наиболее важных систем, таких как дыхание. Так они могут проводить месяцы, а иногда и годы, пока условия на поверхности не вернутся к условиям, подходящим для этих рептилий. Регулирование температуры тела рептилии Есть много людей, которые любят держать домашних животных, таких как ящерицы, гекконы или змеи. Одно из ключевых отличий таких питомцев от млекопитающих или теплокровных заключается в том, что они дают постоянное внимание к температуре, условиям окружающей среды, теплу и влажности, в которых находится домашняя рептилия.
Хотя домашнее животное — очень интересный опыт, нужно также позаботиться о том, чтобы виды змей, геккон, черепаха или ящерица, которых они получают, подходят для содержания в контролируемых условиях в клетке или коробка. Содержание рептилии, слишком экзотической для обычной окружающей среды, может быть очень болезненным и неудобным для домашней рептилии. Сказав это, за некоторыми рептилиями легко ухаживать в закрытых помещениях в контролируемых условиях, например, за восточными коробчатыми черепахами или леопардовым гекконом. У всех рептилий есть предпочтительный оптимальный температурный диапазон, который влияет на их телесные системы, такие как обмен веществ и иммунитет.
Внешне они чем-то напоминали современных дельфинов, хотя размеры могли набирать китовые. И, подобно млекопитающим сегодняшнего океана, эти рептилии были теплокровны — к такому выводу пришли авторы статьи , опубликованной в журнале Nature. Палеонтолог из Лундского университета Йохан Линдгрен Johan Lindgren вместе с коллегами из Швеции и других стран провел новый анализ образца представителя рода Stenopterygius , ранее найденного в Германии, в шахтах Хольцмадена, и датированного возрастом 180 миллионов лет.
Такие ихтиозавры достигали нескольких метров и, видимо, были довольно распространены: сегодня известны более сотни их останков.
Лишь после образования полных перегородок у крокодилов образуется отверстие Панница в ходе эмбриогенеза, допускающее контролируемое смешивание артериальной и венозной крови, что связано со вторичным понижением уровня обмена веществ у этой группы животных [64]. Крокодилы имеют анатомически четырёхкамерное сердце, похожее на птичье, но также имеют две аорты [79]. Например, сердце игуаны, как и большинство чешуйчатых сердец, состоит из трёх камер с двумя аортами и одним желудочком, сердечными непроизвольными мышцами. Основными структурами сердца являются венозный синус, водитель ритма, левое предсердие, правое предсердие, атриовентрикулярный клапан, венозная полость, артериальная полость, лёгочная полость, мышечный гребень, вентрикулярный гребень, лёгочные вены и парные дуги аорты [80]. Некоторые виды чешуйчатых например, питоны и вараны имеют трёхкамерное сердце, которое при сокращении функционально становится четырёхкамерным. Это стало возможным благодаря мышечному гребню, который разделяет желудочек во время диастолы желудочков и полностью разделяет его во время систолы желудочков. Из-за этого гребня некоторые из этих чешуек способны создавать перепады давления в желудочках, эквивалентные тем, которые наблюдаются в сердцах млекопитающих и птиц [81]. Полного разделения на два независимых круга кровообращения у пресмыкающихся не происходит, поскольку венозная и артериальная кровь смешиваются в спинной аорте. Подобно рыбам и амфибиям, подавляющее большинство современных пресмыкающихся — холоднокровные животные.
Несмотря на это, многие пресмыкающиеся могут регулировать температуру, перемещаясь из тени на солнце и обратно или меняя цвет, становясь темнее, чтобы согреться, или светлее, чтобы остыть. Сравнительно недавно у ящериц тегу была обнаружена факультативная эндотермия — возможность повышать температуру тела во время брачного периода за счёт эндотермических химических реакций [82]. Вараны в разгар пищевой активности также могут повышать температуру тела за счёт внутренних процессов [83]. Кожистая черепаха, в свою очередь, имеет изолирующую жировую прослойку и за счёт интенсивной мышечной активности может быть примерно на 18 градусов теплее окружающей её воды [84]. Метаболизм[ править править код ] Современные нептичьи рептилии холоднокровны, так что они имеют ограниченные физиологические средства поддержания постоянной температуры тела и часто полагаются на внешние источники тепла. Из-за менее стабильной внутренней температуры, чем у птиц и млекопитающих, биохимия рептилий требует ферментов, способных сохранять эффективность в более широком диапазоне температур, чем в случае теплокровных. В то время как оптимальная температура часто наблюдается, когда животное активно, низкий основной обмен приводит к быстрому падению температуры тела, когда животное неактивно [85] [86]. Как и у всех животных, мышечная деятельность рептилий производит тепло. У крупных рептилий, таких как кожистые черепахи, низкое отношение поверхности к объёму позволяет этому метаболически вырабатываемому теплу держать животных теплее, чем их окружающая среда, даже если у них нет теплокровного метаболизма. Эта форма гомеотермии называется гигантотермией; было высказано предположение, что она была обычным явлением у крупных динозавров и других вымерших крупных рептилий [87].
Преимущество низкого метаболизма в состоянии покоя заключается в том, что для поддержания функций организма требуется гораздо меньше пищи. Используя колебания температуры окружающей среды или оставаясь холодными, когда им не нужно двигаться, рептилии могут экономить значительное количество энергии по сравнению с эндотермическими животными того же размера. Крокодилу требуется от одной десятой до одной пятой части пищи, необходимой льву того же веса, и он может прожить без еды полгода. Более низкие потребности в пище и адаптивный метаболизм позволяют рептилиям доминировать в животной жизни в регионах, где доступность пищи слишком мала для поддержания крупных млекопитающих и птиц [88] [89]. Принято считать, что рептилии не могут производить устойчиво высокий уровень энергии, необходимый для погони на большие расстояния или полёта. Более высокая энергетическая ёмкость могла быть ответственна за эволюцию теплокровности у птиц и млекопитающих. Однако исследование корреляции между активной ёмкостью и термофизиологией показывает слабую связь. Большинство современных рептилий — плотоядные животные со стратегией кормления «сиди и жди»; неясно, являются ли рептилии хладнокровными из-за их экологии. Энергетические исследования некоторых рептилий показали, что их активные способности равны или превосходят возможности теплокровных животных аналогичного размера [90] [91]. Пищеварительная система[ править править код ] Вследствие разнообразия доступной пищи[ прояснить ] пищеварительный тракт у пресмыкающихся гораздо более дифференцирован, чем у земноводных животных.
Пищеварительная система начинается ротовым отверстием, ограниченным челюстями с обычно коническими, одинаковыми, прочно прирастающими зубами гомодонтная система, хотя у некоторых вымерших форм была гетеродонтная. У рептилий, за исключением крокодилов и большинства черепах, есть гибкие неподвижные губы, плотно закрывающие рот и зубы в состоянии покоя. Зубы пресмыкающихся не предназначены для жевания — они служат для захвата и удержания пищи, реже — для её разделения или отрывания удобных по размеру кусков, у видов, питающихся моллюсками и насекомыми, зубы приспособлены для дробления жёстких покровов этих животных. Пища практически всегда проглатывается целиком, как животная, так и растительная. Язык свободный, впереди мускулистый, подвижный, к концу утончается и раздваивается. У некоторых видов язык клейкий, и служит для ловли добычи. Язык служит для проглатывания пищи, но виды с тонким и длинным языком проталкивают пищу в глотку толчками головы ящерицы или движением челюстей змеи Ротовая полость отграничена от глотки развивающимся вторичным костным нёбом у ящериц и черепах, полностью развитым костным небом у крокодилов, но у змей и варанов вторичное костное небо отсутствует. Многоклеточные слюнные железы содержат пищеварительные ферменты. Глотка переходит в узкий, но очень растяжимый пищевод , далее в мускулистый желудок и кишечник. Желудок имеет толстые мышечные стенки.
На границе между тонкой и толстой кишкой находится слепая кишка , которой нет у амфибий. Большая печень рептилий имеет жёлчный пузырь. Поджелудочная железа в виде длинного плотного тела лежит в петле двенадцатиперстной кишки. Кишечник заканчивается клоакой.
Змеи и ящерицы начали готовиться к зимней спячке
Вначале были обнаружены первые холоднокровные млекопитающие (голые землекопы), а потом была найдена полноценно теплокровная рыба (обыкновенный опах). Как оказалось, подавляющее большинство хищных динозавров и значительная часть травоядных ящеров, а также почти все летающие и водоплавающие рептилии были теплокровными. стеноптеригия, обнаруженные в Германии, позволили обнаружить следы подкожного жира, что в свою очередь позволяет сделать предположение о теплокровности. Палеонтологи Америки и Испании, открытие которых опубликовано в журнале Nature, впервые нашли доказательства того, что тираннозавры были теплокровными рептилиями. Все рептилии теплокровные животные. Современные рептилии, или пресмыкающиеся, — это 4 группы животных: змеи и ящерицы, крокодилы, черепахи и гаттерия. Вначале были обнаружены первые холоднокровные млекопитающие (голые землекопы), а потом была найдена полноценно теплокровная рыба (обыкновенный опах).
Сколько рептилий хладнокровно?
- морские рептилии, возможно, были теплокровными -
- Пресмыкающиеся — Википедия
- Особенности холоднокровных животных
- «Очень быстро, менее, чем за миллион лет». Ученые узнали, когда и как звери стали теплокровными
- Выявлена теплокровность древних рептилий
Ученые выяснили, что большинство динозавров были теплокровными
Теплокровные динозавры могли эволюционировать в человекоподобную рептилию около 40 млн лет назад. Палеонтологи Америки и Испании, открытие которых опубликовано в журнале Nature, впервые нашли доказательства того, что тираннозавры были теплокровными рептилиями. «Третий глаз» у рептилий закрыт полупрозрачной кожей, поэтому дает возможность различать только свет или темноту.
Яйца динозавра расскажут о теплокровности рептилий
Большую часть года, как и многие другие рептилии, тегу днём греются на солнце, а ночью прячутся в норах и остывают. Однако учёные с помощью датчиков и тепловых камер выяснили, что в сезон размножения, с сентября по декабрь, в утренние часы частота дыхания и ритм сердечных сокращений животного увеличиваются, и их температура вырастает, становясь выше температуры в норе на целых десять градусов по Цельсию. Учёные считают, что южноамериканские ящерицы представляют собой промежуточное звено между холоднокровными и теплокровными животными. Повышение температуры тела в период размножения увеличивает их активность при поиске партнёра, ускоряет развитие яиц и позволяет внимательнее заботиться о потомстве. Крупные вараны во время охоты или активного передвижения тоже разогреваются. Большие змеи, такие как питоны и удавы умеют повышать температуру тела, свернувшись в кольцо и сокращая мышцы, это используется для согрева и высиживания отложенных яиц.
Виды гомойотермии [ править править код ] Различают истинную и инерциальную гомойотермию. Истинная гомойотермия имеет место, когда живое существо обладает достаточным уровнем метаболизма, чтобы поддерживать температуру тела на постоянном уровне за счёт самостоятельного производства энергии из потребляемой пищи. Современные птицы и млекопитающие относятся к истинно гомойотермным существам. Помимо достаточных энергетических возможностей они имеют также различные механизмы, предназначенные для удержания тепла перья, шерсть, подкожный слой жировой ткани и для защиты от перегрева при высокой температуре окружающей среды потоотделение. Недостаток у этого механизма в том, что для поддержания температуры тела необходимо много энергии, а соответственно и потребность в пище выше чем в любом другом случае.
Инерциальная гомойотермия — это поддержание постоянной температуры тела за счёт крупных размеров и большой массы тела, а также специфического поведения например, греться на солнце, охлаждаться в воде. Эффективность механизма инерциальной эндотермии зависит в первую очередь от соотношения теплоёмкости упрощённо — массы и среднего теплового потока через поверхность тела упрощённо — площади тела , поэтому этот механизм может явно наблюдаться только у крупных видов. Инерциально-гомойотермное существо в периоды повышения температуры медленно нагревается, а в периоды похолодания — медленно остывает, то есть за счёт большой теплоёмкости колебания температуры организма сглаживаются. Недостатком инерциальной гомойотермии является то, что она возможна только при определённом типе климата — когда средняя температура окружающей среды соответствует желаемой температуре тела и нет длительных периодов сильных похолоданий или потеплений. Из достоинств следует выделить небольшую потребность в пище при достаточно высоком уровне активности.
Характерный пример инерциальной гомойотермии представляет собой крокодил. Кожа крокодила покрыта прямоугольными роговыми щитками, которые на спине и животе располагаются правильными рядами, под ними в спинной и реже в брюшной части развиваются остеодермы, образующие панцирь. Остеодермы в дневное время аккумулируют тепло, поступающее вместе с солнечным светом. Благодаря этому температура тела крупного крокодила в течение суток может колебаться в пределах всего одного-двух градусов. Читайте также: Такса или джек рассел терьер кто лучше Динозавры на нашей планете обитали в период 251-65 миллионов лет назад.
Сейчас достоверно известно, что в тот период океаны населяли как минимум три разных плавающих рептилии — дельфиноподобные ихтиозавры, змеевидные мозазавры и плезиозавры, выглядевшие, как обычные динозавры, но обитавшие в воде. В статье, опубликованной в журнале Science, французские палеонтологи отмечают: температура тел доисторических рептилий составляла от 35 до 39 градусов Цельсия, что сравнимо с современными дельфинами и китами.
Однако между этими сенсорными органами есть некоторые кардинальные отличия. Проведем параллели с млекопитающими. Если бы у них была возможность сохранить функции этого органа, вряд ли это принесло бы дополнительную пользу. Обычные глаза отлично видят и днем, и ночью. В этом случае не нужны какие-то дополнительные ухищрения. А вот рептилиям этот орган нужен.
Однако между этими сенсорными органами есть некоторые кардинальные отличия. Проведем параллели с млекопитающими. Если бы у них была возможность сохранить функции этого органа, вряд ли это принесло бы дополнительную пользу. Обычные глаза отлично видят и днем, и ночью. В этом случае не нужны какие-то дополнительные ухищрения. А вот рептилиям этот орган нужен.
Более того, выяснилось, что этот переход произошел гораздо быстрее, чем предполагали ученые, — примерно тогда, когда у этих животных стали появляться усы, шерсть и особое строение позвоночника. Примерно одновременное появление шерсти и теплокровности особо обращает на себя внимание, поскольку шерстяной покров помогал животным сохранять тепло, вырабатываемое за счет повышенного уровня метаболизма. Исследование доказало ошибочность прежних представлений и утверждает, что цинодонты, предки современных зверей, в действительности еще были холоднокровными и значительно отличались от млекопитающих. По мнению автора работы Кена Ангельчика, команде ученых удалось придумать весьма изящный способ для ответа на давно интересовавший исследователей вопрос. Чтобы понять, когда она впервые появилась, применялось множество подходов, однако они приводили к неточным либо противоречивым результатам. Мы считаем, что наш метод имеет хорошие перспективы, поскольку он оказался проверен на большом числе ныне существующих видов и предполагает, что теплокровность возникла в то время, когда у млекопитающих возникли многие другие особенности строения тела». Наш академик Леонид Татаринов тоже считал, что теплокровность возникла очень давно. Ранее американские ученые, сделавшие необычные находки в Китае, пришли к выводу, что динозавры, обитавшие на Земле 200 млн лет назад, не просто добирались до полярных широт, но и прекрасно чувствовали себя во льдах при отрицательных температурах.