V minulém příspěvku jsem psal o Robertu T. Bakkerovi a jeho přínosu pro dinosauří paleontologii v posledních desetiletích. Bakker se jako jeden z prvních (pravda, s výjimkou dvou viktoriánských učenců) dokázal podívat na neptačí druhohorní dinosaury optikou modernějšího pojetí. Jedním z nejvýznamnějších aspektů, které dinosaurům přisoudil, byla také teplokrevnost. Právě v souvislosti s novým pohledem na dinosaury se o tomto fyziologickém pojmu často diskutovalo a mnoho se o něm napsalo. Na první pohled nejde o nijak komplikovanou věc – z dnešních živočichů jsou teplokrevní všichni ptáci a savci (pochopitelně včetně člověka) a v širším smyslu také některé druhy ryb a například hadi při zahřívání vajec; naopak prakticky všichni ostatní plazi, obojživelníci a primárně vodní obratlovci jsou studenokrevní. Co však obnáší být teplo- či studenokrevným živočichem v praxi?
Na rozdíl od toho, co bychom očekávali, nemají tyto fyziologické stavy mnoho společného s vlastní teplotou krve. Ve skutečnosti jde spíše o dva odlišné způsoby, jakým organismy získávají energii pro aktivní život. Teplokrevní živočichové produkují většinu své tělesné teploty vnitřními metabolickými pochody (jsou endotermní). Díky tomu udržují stálou tělní teplotu a jsou prakticky nezávislí na teplotě okolního prostředí, která je naopak limitujícím faktorem většiny ostatních živočichů. Samozřejmě musí být tato výhoda něčím "zaplacena" – tím něčím je mnohem vyšší spotřeba potravy a intenzivnější dýchání. Teplokrevní živočichové tedy mají velmi rychlý metabolismus (procesy látkové výměny), jsou tzv. tachymetaboličtí.)
Typickými studenokrevnými živočichy současnosti jsou krokodýli, ještěři, hadi, želvy, obojživelníci a většina ryb. Přestože i tito živočichové generují velmi malé množství interního tělesného tepla, jsou závislí především na ohřátí za pomoci slunečních paprsků, horkých kamenů nebo jiných tepelných zdrojů – jsou tedy ektotermní. Protože jsou tito živočichové závislí na teplotní energii z okolního prostředí, jejich tělesná teplota prochází výkyvy v závislosti na denním období či roční periodě – jsou tzv. poikilotermní (na rozdíl od homoiotermních živočichů, jejichž tělesná teplota zůstává téměř stejná po celý den). Studenokrevní živočichové však mají oproti nám zajímavou výhodu – jejich metabolismus nemusí pracovat zdaleka tak intenzivně a proto také potřebují podstatně menší přísun potravy a kyslíku – jsou tedy bradymetaboličtí (nebojte, poslední obtížný termín).
Jaký je tedy základní rozdíl mezi teplokrevnými a studenokrevnými obratlovci? Inu obrovský, což lze vysledovat na jakémkoliv zvoleném ekosystému s dostatkem taxonů obou fyziologických typů. Zatímco teplokrevní živočichové inklinují k aktivnímu způsobu života a po větší část dne kráčí, běhají, hopsají nebo létají a dokážou urazit veliké vzdálenosti, studenokrevní obvykle potřebují značnou část dne vyplnit zahříváním a uváděním svého pomalejšího metabolismu do optimálního stavu.
Studenokrevní také nedokážou přežít v těžších klimatických podmínkách (velehory, polární oblasti). Na druhou stranu však stejně velká plocha ekosystému dokáže uživit výrazně vyšší počet ektotermních obratlovců než jejich aktivnějších protějšků (teplokrevný dravec spotřebuje zhruba desetkrát vyšší množství potravy než studenokrevný predátor).
Celý mechanismus produkce vnitřního tepla je samozřejmě mnohem složitější. Primární úlohu při něm hrají mitochondrie – mikroskopické buněčné organely o průměru 0,002 až 0,008 mm. Tyto veledůležité buněčné struktury jsou v jistém smyslu "spalovacím motorem" života. Právě v nich probíhají procesy, které kombinují oba zmíněné faktory - trávicím systémem rozložené částečky potravy a kyslík k produkci energie pro organismus (někdy se tento proces nazývá nepřesně "buněčné dýchání"). Mitochondrie mají ve svých buňkách všichni živočichové (a dokonce i rostliny, houby nebo někteří jednobuněční), důležitý je však jejich počet, resp. hustota v každé jednotlivé buňce. Správně již tušíte, že u teplokrevných bude mitochondrií podstatně více. Kdybychom mohli prozkoumat živé buňky neptačích dinosaurů, bylo by tedy snadné odpovědět na úvodní otázku. Stačilo by prostě spočítat relativní množství mitochondrií.
Možná vás nyní napadne – nejsou vlastně teplokrevní ptáci současnými dinosaury? Ptáci jsou přece přímými potomky druhohorních teropodů a mnohé fyziologické kvality zdědili od svých dávných předků. V tomto případě však musíme být při vytváření jakýchkoliv dedukcí opatrní. Ano, ptáci jsou dinosauři, jsou však značně vývojově odvození a vysoce specializovaní dinosauři. Nemůžeme tedy volit příliš obecné a zavádějící argumenty. Mohli bychom se pak dostat do logických rozporů typu "...většina dnešních ptáků umí létat, proto uměli létat i všichni jejich dávní předkové včetně tyrannosaura nebo třeba eoraptora" (pochopitelně zde hrají roli další faktory jako sekundární ztráta schopnosti letu u větších forem apod., to však není pro tuto argumentaci podstatné). Není zkrátka jisté, zda je teplokrevnost něčím, co ptáci zdědili od svých dinosauřích předků nebo naopak znakem, který se objevil až po odštěpení jejich vývojové linie. Naše pozornost se tak musí znovu obrátit k jedinému relevantnímu vodítku – fosilnímu záznamu.
Pokud byli neptačí dinosauři opravdu teplokrevní, měly by jejich kostry vykazovat nějaké adaptace, umožňující získávání velkého množství potravy za relativně kratší dobu, než je tomu u zvířat studenokrevných. Jinými slovy, jejich pohybový a čelistní aparát by měl tomuto schématu odpovídat. Již před 40 lety zjistil Bakker a jeho kolegové, že takové adaptace se na dinosauřích fosíliích skutečně vyskytují a to ve zcela dostatečné míře. Jedním z hlavních náznaků aktivního života dinosaurů jsou bezpochyby jejich vertikalizované, pod tělem podsunuté končetiny, umožňující relativně rychlý pohyb. Dokonce i obří sauropodi a na první pohled neohrabaní ankylosauři byli poměrně výkonnými chodci, schopnými urazit za den slušné vzdálenosti (samozřejmě zvláště při hledání potravy). Další nápovědou jsou například početní poměry dravých a býložravých dinosaurů na jedné lokalitě (malý počet dravců oproti býložravcům ukazuje na vysokou rychlost jejich metabolismu), přítomnost dinosauřích fosílií v polárních oblastech (kde studenokrevní tvorové žít nemohli), rychlý růst mnoha druhů dinosaurů (zjištěný díky průzkumu struktury jejich dlouhých kostí), objev opeřených neptačích forem a mnoho dalších od konce 60. let zjištěných faktů (více k tomuto tématu viz odkazy pod textem). Tyto skutečnosti vesměs ukazují s velikou mírou pravděpodobnosti na možnost, že alespoň některé vývojové linie dinosaurů vykazovaly jistou formu teplokrevnosti.
Vraťme se tedy k původní otázce – byli dinosauři teplokrevní nebo studenokrevní? Tato otázka nebyla dodnes (k březnu 2009) uspokojivě zodpovězena. Prakticky nikdo by se dnes neodvážil tvrdit, že dinosauři byli z hlediska své fyziologie stejní jako současní plazi (ještěři, krokodýli, želvy, hadi a hatérie). Veškeré dostupné podklady totiž mluví proti zastaralé verzi interpretace dinosaurů jako pomalých studenokrevných tvorů. Na druhou stranu není ani jisté, zda byli dinosauři plně teplokrevní jako jejich potomci nebo spíše vykazovali jakýsi přechodný stupeň metabolismu. Jakýsi "zlatý" střed mezi krokodýlem a ptákem je variantou, která je dnes stále poměrně populární, přestože nikdo přesně nevysvětlil její teoretický mechanismus. Navíc musíme být ve svých vývodech znovu opatrní – svoji roli mohla sehrát třeba i druhohorní atmosféra, v některých aspektech zřejmě odlišná od současné.
Ač je to tedy velmi pravděpodobné, stále s jistotou nevíme, zda byli dinosauři teplokrevní. Jedno však víme naopak jistě – dinosauři měli každopádně teplá těla. Je totiž nepochybné, že tito tvorové měli těla alespoň tak teplá, jak teplé bylo jejich okolí. A po většinu období druhohor bylo skutečně velmi horko (výjimkou by zde pochopitelně byli již zmiňovaní "polární" dinosauři). Zajímavá je také role celkové velikosti těla pro posuzování funkčních možností a rychlosti metabolismu. Zatímco u drobných teropodních dinosaurů není tělesná teplota příliš ovlivněna mírou rychlosti metabolických procesů, u gigantických sauropodů jako byl například modelový 33 tun těžký Apatosaurus, hraje roli smrtelné nebezpečí přehřátí. U tvora s tak velkým objemem těla by teplokrevnost představovala v horkém svrchnojurském světě permanentní ohrožení, protože by se nedokázal dostatečně rychle ochladit a zbavit se tak přebytečného tepla (i mnohem menší sloni mají s tímto faktem značné nepříjemnosti). Roli zde tedy sehrál nejspíš jiný fyziologický mechanismus, například tzv. gigantotermie (zjednodušeně jde o mechanismus udržování přibližně stejné tělesné teploty díky ohromnému objemu těla v poměru k jeho povrchu – v noci teplo nastřádané za den nestihne vyzářit do okolí a ve dne trvá naopak dlouho, než dojde k potenciálnímu přehřívání).
Fenomén dinosauří teplokrevnosti sehrál významnou roli již v Crichtonově Jurském parku a od té doby snad nevyjde jediná kniha s příslušnou tématikou, která by nevěnovala alespoň boxík či odstavec problematice "horkokrevných" dinosaurů (moje kniha pochopitelně není výjimkou). Jak bylo několikrát naznačeno, s jistotou zatím nedokážeme říci, zda byli neptačí dinosauři opravdu teplokrevní v tom pravém smyslu onoho slova. Celkově však téměř veškeré paleontologicky zjistitelné doklady – kráčivé končetiny, důmyslný ústní aparát, výkonné dýchací cesty, rychlý růst kostí a další moderními postupy zjišťované adaptace – nasvědčují tomu, že druhohorní neptačí dinosauři byli v mnoha ohledech mnohem podobnější svým nejbližším recentním příbuzným ze skupiny ptáků než současným plazům. "Když přemýšlíte o dravých dinosaurech, zkuste si vybavit spíše krutý pohled orla než lenivé oči krokodýla". Ostatně, netvrdil to samé už Alan Grant?
Stránky autora: Dinosauria https://dinosaurus.bloguje.cz/
Prameny:
https://home13.inet.tele.dk/palm/warmweb.htm (en)
https://en.wikipedia.org/wiki/Physiology_of_dinosaurs (en)
https://www.bbc.co.uk/dna/h2g2/a590294 (en)
Holtz, T. R.: Dinosaurs: The Most Complete, Up-to-Date Encyclopedia for Dinosaur Lovers of All Ages, Random House, New York 2007