Jak wytropić słynną Nessie, znaną jako potwór z Loch Ness? Entuzjaści kryptozoologii uważają, że to plezjozaur – pradawny gad, który ponoć dotrwał
do naszych czasów w szkockim jeziorze. Poszukiwano go na wiele sposobów – m.in. sonarami i kamerami filmowymi – ale dotąd brak dowodów na jego istnienie. Gdyby łowcy sensacji interesowali się nauką, być może posłużyliby się kamerami termowizyjnymi. Z badań paleontologów wynika bowiem, że wielkie drapieżne gady morskie były – podobnie jak my dziś – stałocieplne. Niektóre potrafiły ogrzać swe ciała do temperatury wyższej aż o 20 st. C niż otaczająca je woda! Po co? Odpowiedź wydaje się oczywista – stałocieplne zwierzę nie jest uzależnione od temperatury otoczenia. Lepiej radzi sobie w mniej słoneczne dni czy w chłodniejszych okolicach, może się szybciej poruszać i dopaść zdobycz (albo umknąć przed drapieżnikiem). Ale okazuje się, że stałocieplność kryje w sobie więcej zagadek, niż mogłoby się wydawać.
Termometr dla ichtiozaura
Wymarłe morskie gady były posądzane o ciepłokrwistość już od dawna. W 2006 r. uczeni opisali skamieniałe kości i zęby plezjozaurów oraz ichtiozaurów, które żyły w erze mezozoicznej w wodach otaczających Australię. Z badań wynikało, że owe wody były wówczas zimne – znajdowały się w pobliżu południowego kręgu polarnego. Skoro gady dobrze sobie w nich radziły, musiały utrzymywać wyższą temperaturę ciała niż otoczenie, tak jak to robią np. współczesne foki. Hipotezę tę przetestował rok temu zespół francuskich badaczy pod kierunkiem dr. Auréliena Bernarda z Université Claude Bernard Lyon 1. Uczonym udało się zmierzyć temperaturę ciała największych mezozoicznych superdrapieżników: plezjozaurów, ichtiozaurów oraz mozazaurów. Dokonali tego, analizując skład izotopowy zębów tych zwierząt (w największym uproszczeniu: im więcej zawierają one tlenu-18, tym „cieplejszy” był ich posiadacz). Dla porównania wykorzystano zęby ryb – stworzeń zmiennocieplnych – które żyły obok morskich gadów. Okazało się, że wszystkie przebadane gady były stałocieplne. Temperatura ciała ichtiozaurów i plezjozaurów dochodziła do 35 st. C, zaś mozazaurów nawet do 39 st. C (z dokładnością do dwóch stopni). Nie wiadomo jednak, jak superdrapieżniki wytwarzały ciepło. Być może uzyskiwały je dzięki
wyższemu tempu przemiany materii, podobnie jak dzisiejsze ssaki (w tym my). A może posiadały izolującą warstwę tłuszczu lub występował u nich efekt gigantotermii, który polega na tym, że duży organizm wolniej traci ciepło niż mały? Ostatecznie mezozoiczne gady morskie osiągały nawet do 20 metrów długości.
Władcy dawnych mórz
W mezozoiku (251–65,5 mln lat temu) kilkanaście grup gadów powróciło do wodnego środowiska. Największy sukces osiągnęły trzy z nich. Pierwsza to ichtiozaury (rybojaszczury), podobne do współczesnych tuńczyków i delfinów. Druga – plezjozaury, czyli zwierzęta o beczułkowatych tułowiach i wiosłowatych płetwach. Były wśród nich formy o krótkiej szyi oraz dużym pysku (pliozaury), a także plezjozaury właściwe, o długich szyjach i maleńkich głowach (to z nimi wiąże się legendarnego potwora z Loch Ness). Trzecią grupę stanowiły mozazaury, wielkie pływające jaszczurki spokrewnione z dzisiejszymi wężami i waranami.
Szybcy, wściekli, ciepli
Jedno wydaje się pewne – stałocieplność dawała im przewagę ewolucyjną nad innymi zwierzętami. Mogły dopaść zdobycz – głowonogi, ryby oraz swoich mniejszych krewniaków – szybko ją pożreć, a potem popłynąć na inne, nawet bardzo odległe żerowiska. W morzach stały na szczycie „piramidy pokarmowej” (na lądzie taką pozycję zajmowały dinozaury z grupy teropodów, także powszechnie uważane za stałocieplne). Takie też było do niedawna standardowe wytłumaczenie zjawiska stałocieplności. Miała się ona pojawić najpierw u małych mięsożerców, umożliwiając im bardziej aktywny, drapieżny tryb życia – polowanie nocą czy w chłodne dni – i szybkość, dzięki której mogły dopaść ofiary i ubiec „zimnokrwistą” konkurencję (bezkręgowce, ryby, płazy czy większość gadów). Niedawno jednak uczeni z California Institute of Technology zmierzyli temperaturę dinozaurom w podobny sposób, jak w przypadku morskich gadów. Okazało się, że brachiozaury miały ok. 38,2 st. C, a kamarazaury – 35,7 st. C. Sęk w tym, że należały one do grupy zauropodów – zwierząt, owszem, gigantycznych, ale roślinożernych. Po co więc im stałocieplność?
Spalaj węgiel, chomikuj azot
Warto pamiętać, że z fizjologicznego punktu widzenia jest ona strasznym marnotrawstwem. Ptaki czy ssaki przeznaczają na „centralne ogrzewanie” potężną część swej energii. W rezultacie, jak wyjaśnia dr Nick Lane z University College London, stałocieplny człowiek może bez jedzenia przeżyć najwyżej dwa miesiące, zaś zmiennocieplny krokodyl poradziłby sobie przez rok. Wiele zwierząt „podgrzewa” się bardzo precyzyjnie, np. tylko w określonych porach dnia czy roku albo w obrębie najważniejszych w danym momencie narządów (mięśni lub mózgu). A my palimy w piecu praktycznie bez przerwy, podobnie jak ptaki czy prawdopodobnie także dawne gady.
Wyjaśnienie zaproponowali holenderscy badacze z Nederlands Instituut voor Ecologie. Ich zdaniem stałocieplność mogła wyewoluować u roślinożerców z powodów czysto „dietetycznych”. W odróżnieniu od mięsa pokarm roślinny zawiera dużo związków węgla (będących źródłem kalorii), ale mało azotu – pierwiastka niezbędnego do wytwarzania białek, DNA czy RNA, substancji kluczowych dla działania organizmu. W takiej sytuacji opłacalne stało się „spalanie” nadmiaru węgla poprzez zamienianie go na ciepło. Korzystne też było osiąganie dużych rozmiarów ciała – im większy organizm, tym wolniej traci cenny azot. Być może właśnie dlatego zauropody osiągnęły tak imponujące rozmiary, że stały się największymi znanymi nauce zwierzętami lądowymi.
Superdrapieżniki nad Wisłą
Pierwsze szczątki wymarłego morskiego gada w Polsce opisał Jerzy Bogumił Pusch na początku XIX w. W jurajskich wapieniach wydobywanych koło wsi Piekło pod Tomaszowem Rawskim znalazł kręg plezjozaura, ale uważał, że to część ciała „morskiego ssawca”, takiego jak delfiny lub wieloryby (dziś wiemy, że zwierzęta te w mezozoiku jeszcze nie istniały). Potem w Polsce znaleziono sporo szczątków morskich jaszczurów. Do najciekawszych należą fragmenty szczęk i zęby pliozaurów z okolic Częstochowy, kręgi i zęby kredowych ichtiozaurów oraz plezjozaurów odkryte w nieczynnej kopalni fosforytów w Annopolu, a także zęby i fragmenty szczęk mozazaurów z okolic Kazimierza Dolnego.
Motyl z gorączką
Kto więc był pierwszy – mięso- czy roślinożercy? Odpowiedzi na razie brak i możliwe, że nigdy jej nie poznamy. Ewolucja często wpada na ten sam pomysł po kilka razy u różnych grup organizmów. Przodkowie dzisiejszych ptaków uzyskali stałocieplność ok. 140 mln lat temu, przodkowie ssaków – już 200 mln lat temu. Ponieważ te gałęzie ewolucyjnego drzewa oddzieliły się od siebie znacznie wcześniej, jasne jest, że wynalezienie „systemu grzewczego” nastąpiło zupełnie niezależnie. Co więcej, sposobów na rozgrzanie ciała jest tak wiele, że trudno dziś mówić o jednym spójnym mechanizmie. Weźmy chociażby dreszcze, czyli szybkie ruchy mięśni, niesłużące niczemu innemu niż wytwarzaniu ciepła. Pomagają nie tylko ludziom, którzy ubrali się zbyt lekko, ale także wężom, takim jak pyton tygrysi, które w ten sposób potrafią ogrzać swe jaja nawet o 8 st. C. Sztuczkę tę stosują nawet owady – a konkretnie motyle z rodziny zawisakowatych (Sphingidae). Dreszczami rozgrzewają mięśnie przed lotem, wpadając przy tym w prawdziwą gorączkę (nawet ponad 40 st. C!). Opłaca im się to, bo potem potrafią osiągnąć prędkość rzędu 50 km/godz., a to dla motyla odpowiednik Formuły 1. Jak widać, nawet u „zimnych” owadów szybkość i wysoka temperatura lubią iść w parze.
Duży marznie wolniej
Współczesne gady są z reguły zmiennocieplne. Wyjątek stanowią żółwie skórzaste (Dermochelys coriacea) – prawdziwe olbrzymy, osiągające ponad trzy metry długości i blisko tonę wagi. Spotyka się je nie tylko w ciepłych wodach, ale także w okolicach Nowej Fundlandii, Islandii, Norwegii czy Alaski (jeden osobnik pojawił się kiedyś nawet w Bałtyku). Żółwie te mają temperaturę ciała wyższą o kilka stopni niż otoczenie. Zawdzięczają to przede wszystkiem znacznym rozmiarom – duże zwierzęta znacznie trudniej tracą ciepło niż małe (to tzw. gigantotermia). Przed wychłodzeniem chroni je także specyficzna cyrkulacja krwi między skórą a wnętrzem ciała oraz gruba warstwa tłuszczu. Zdaniem paleontologów podobne mechanizmy oszczędzania ciepła miały również olbrzymie roślinożerne dinozaury z grupy zauropodów. Żółwiom stałocieplność zdecydowanie wychodzi na dobre – mają największy zasięg terytorialny spośród żyjących dziś gadów morskich, osiągają też rekordowe w tej grupie prędkości (do 35 km/godz.) i głębokości (nurkują na ponad 1200 metrów). Ich głównym pokarmem są meduzy.