Disse dinosaurenes neser gjorde pusten komplisert av en veldig god grunn
Ved å modellere pusten til ankylosaurer har forskere vist hvorfor disse skapningene hadde noen av de mest kronglete nesegangene som noen gang er sett.
En modell av hodet til Euoplocephalus, som viser de kronglete nesegangene(Lawrence Witmer)
For rundt 75 millioner år siden, i det som nå er Alberta, Canada, ble en dinosaur kalt Euoplocephalus tok sitt siste pust. Den utpusten, som alle andre, var flyktig og ubetydelig, men evigheter senere kan forskere fortsatt rekonstruere veien den tok ut av dinosaurens hode. Og den veien, viser det seg, var usedvanlig kronglete.
Euoplocephalus var en av ankylosaurene - en gruppe tanklignende arter dekket av beinplater. Hodeskallene og ryggen deres var pansret. Deres øyelokk ble tidvis pansret. Til og med nesegangene inne i hodeskallene deres var foret med bein, og bevarte disse delikate strukturene, som vanligvis gikk tapt for tiden.
For mer enn et århundre siden la paleontologer først merke til at disse passasjene inkluderte en merkelig komplisert serie med kamre og rør. De tolket disse som et sett med bihuler som forgrenet seg fra en enkel sentral kanal - en litt mer forseggjort versjon av oppsettet som finnes inne i nesen din. Men i 2008 fant Lawrence Witmer og Ryan Ridgely fra Ohio University ut hva som egentlig foregikk da de satte hodeskallene til flere ankylosaurer i en medisinsk CT-skanner.
Skanningene avslørte den uvanlige strukturen til skapningenes nesepassasjer - ikke bihuler som forgrener seg fra en sentral kanal, men en enkelt luftvei som gjentatte ganger vrir og svinger, som berg-og-dal-banespor eller et Krazy-straw. Disse passasjene er mer komplekse enn luftveiene til andre dyr med ryggrad, og de er bemerkelsesverdig lange. Hodeskallen av Euoplocephalus er lengden på armen din fra håndleddet og albuen, men dens nesepassasje, hvis den strekkes ut, ville løpe fra skulderen til fingertuppen, sier Witmer. Jeg husker at jeg sto opp på et paleontologimøte, holdt opp hendene mine og sa: 'Jeg tror ikke på det, men dette er hva vi fikk.'
Witmer og Ridgely mente at disse kronglete luftveiene fungerte som et forseggjort luftkondisjoneringssystem for ankylosaurenes hjerner. Dette var store dyr i bilstørrelse hvis kropper ville ha holdt på mye varme i den mesozoiske solen. Varmt blod ville ha kommet opp fra kjernen av kroppen til hjernen deres, sier Witmer. Og selv om disse dinosaurenes hjerner var kjent små, var de fortsatt hjerner. Hjerner er spesielt følsomme for temperaturstigning, og derfor er forvirring og besvimelse blant de første tegnene på heteslag. Så hvordan hindret ankylosaurer og andre gigantiske dinosaurer å lage mat?
Det var alt i nesen, gjettet Witmer. Karene som fraktet blod fra en ankylosaurs kropp til hodet løp langs den lange nesekanalen. Hver gang dinosauren inhalerte, ville kjølig luft ha slynget seg gjennom den kronglete luftveien, absorbert varmen fra det tilstøtende blodet og avkjølt det før det traff hjernen.
WITMER lab / Ohio University
Witmers kolleger Jason Bourke og Ruger Porter har nå testet denne ideen . De brukte medisinske skannere for å lage digitale kopier av hodeskallene til to ankylosaurer— Euoplocephalus og Panoplosaurus . Så simulerte de luftstrømmen gjennom disse virtuelle nesene, ved hjelp av teknikker som er mer vanlig brukt av romfartsingeniører.
Disse simuleringene avslørte at dinosaurenes lange nesepassasjer ved inhalering gradvis varmet opp luften med opptil 36 grader Fahrenheit, og tok den fra romtemperatur til kroppstemperatur og avkjølte det tilstøtende blodet betydelig. Når dinosauren pustet ut, langs de samme svingete rørene, ville luften returnere mesteparten av varmen tilbake til kroppen. (Våre egne enkle neser fungerer etter et lignende prinsipp, og det er grunnen til at pusten din føles varmere fra munnen enn fra nesen.)
Teammedlemmene lekte også med sine virtuelle hodeskaller. I ett eksperiment ga de ankylosaurene sine korte og enkle luftveier, omtrent som våre. I en annen rettet de opp dyrenes luftveier slik at de holdt normal lengde, men manglet noen vridninger. I begge tilfeller ble varmeeffekten langt mindre effektiv. Innåndet luft tok opp mindre varme, og det gjorde det helt på slutten av passasjene – for sent til å kjøle ned de tilstøtende blodårene. Det er passasjenes lengde og deres kurvighet som gjør dem til effektive klimaanlegg.
Dette er et fascinerende dypdykk i et aspekt av dinosaurbiologien som har vært vanskelig å studere – hvordan en dinosaurs pust reiste gjennom hodeskallen, sier Victoria Arbour, en ankylosaurekspert ved Royal Ontario Museum i Toronto. Det gir mye mening [spesielt siden] mange ankylosaurer levde i tørre eller tropiske miljøer. Det er lett å se hvordan denne tilpasningen oppsto.
Matthew Vickaryous fra University of Guelph bemerker at av de to artene som teamet studerte, Euoplocephalus var større og hadde mer komplekse nesepassasjer. Henger disse to tingene sammen? Trenger større arter, som er mer sannsynlig å lide av overoppheting, snokere neser? Hva slags sprø strukturer lurte inni snuten til den største ankylosauren – den samme navn som åtte meter lange Ankylosaurus ? I dag er det mulig å svare på disse spørsmålene, fordi CT-data nå er tilgjengelig for et økende antall ankylosaurer, sier Vickaryous.
Tetsuto Miyashita fra University of Chicago er enig. Han krediterer Witmers team for å være banebrytende i en ny sjanger innen paleontologi der de kombinerer hard fysikk med rotete biologi. Hva blir det neste? spør Miyashita. Vel, ingen har rekonstruert resonans i de virtuelle nasale luftveismodellene for å se om [passasjene] fungerer som en trompet. Jeg håper de gir det et forsøk.
