Цивилизация
Среди всех разнообразных динозавров, наверное, самой яркой и узнаваемой внешностью обладали всё-таки зауроподы. Среди этих длинношеих гигантов, внешне напоминавших помесь нынешних жирафа и слона, числились самые крупные животные в эпоху динозавров, а возможно, и во всей истории Земли. Посоперничать в размере с брахиозавром и диплодоком может только современный синий кит, однако сравнивать их не совсем честно: гигантам куда проще жить в воде, где их тело поддерживает сила Архимеда, чем на твёрдой поверхности.
Отличительная особенность зауроподов – огромная, до 10 метров в длину, шея. Традиционно считается, что длинная шея была нужна травоядным динозаврам тёплых юрского и мелового периода, чтобы обгрызать кроны деревьев на большой высоте. Примерно так сейчас ведут себя самые высокие звери современного мира – жирафы, которые легко обдирают листья акаций в африканских саваннах, недоступные ни одному другому животному.
Однако такая точка зрения о назначении длинной шеи кажется сомнительной австралийскому палеонтологу Роджеру Сеймуру из Университета Аделаиды. В короткой статье, принятой к публикации в Biology Letters, Сеймур замечает, что
поднятая 10-метровая шея заставила бы животное использовать половину всей генерируемой организмом энергии на простое поддержание кровотока.
Всему виной гидростатический парадокс и закон Паскаля. Ещё великий французский физик заметил, что вес жидкости в сосуде переменной толщины не равен общей силе давления, которое она оказывает на дно сосуда. Давление определяет общая высота жидкости (а также её плотность и ускорение силы тяжести), так что даже очень узкий, но высокий столб жидкости оказывает огромное давление.
Так же и с зауроподами: даже узкая артерия, питавшая голову динозавра, – это тоже столб жидкости, и при высоте шеи в 9 м дополнительное давление в сердце, располагавшемся в туловище животного, составляло почти одну атмосферу – примерно 700 мм рт. ст. Ещё немного – скажем, 50 мм рт. ст. – нужно на то, чтобы, собственно, толкать кровь. В итоге получается лишняя атмосфера кровяного давления – 700-800 мм рт. ст. против примерно 100 мм рт. ст. у человека.
Чтобы создавать такое давление, нужна сердечная мышца, которая в 5 раз толще, и сердце, которое в 15 раз тяжелее, чем у животного с обычными пропорциями, давление крови которого порядка 100 мм рт.ст. Как подсчитали Сеймур и его коллеги в одной из предыдущих работ,
масса сердца динозавра с 9-метровой шеей должна была составить около 5% массы всего их тела.
Для 20-30-тонного динозавра это ни много ни мало тонна-полторы.
На этот раз учёный выяснил, сколько энергии уходило на поддержание кровотока. У большинства современных животных на кровоток уходит примерно 10% метаболической мощности организма. У жирафов за счёт очень высокого кровяного давления эта величина почти вдвое больше; вдвое толще у них и миокард – и это несмотря на то, что жирафы немного «хитрят», поднимая своё сердце высоко над землёй на удлинённых передних ногах.
По словам австралийца, мощность сердца пропорциональна потоку крови через него и среднему артериальному давлению. В то же время полная метаболическая мощность организма пропорциональна тому же потоку крови и доле кислорода, которую ткани из неё забирают. Эта величина почти не меняется от животного к животному, так что, вероятно, была той же и для динозавров, считает Сеймур.
Таким образом, чтобы гонять кровь в голову, расположенную на высоте в 9 м над сердцем, необходимо увеличить метаболическую мощность сердца в 7,5 раз. Поскольку остальные части тела будут по-прежнему требовать столько же энергии, что и раньше, соответствующим образом с подъёмом головы должно измениться и количество вырабатываемой энергии. И половина из неё будет уходить просто на кровоток.
По мнению австралийского палеонтолога, даже самый эксклюзивный доступ к высоким листьям не стоит таких энергетических затрат.
Сеймур уверен, что зауроподы вряд ли поднимали шею на угол выше 20-30 градусов, и использовали её скорее для того, чтобы дотянуться до далёкой, а не высокой пищи. Возможность делать это, не сдвигая своё многотонное тело, многого стоила.
Кстати, и количество пищи, доступной неподвижному животному с длинной шеей, достигает максимума при невысоком расположении головы: в этом случае её можно поворачивать по очень широкой дуге. А если поднять голову высоко, то, как ты шеей ни крути, рот сможет ободрать листья лишь в очень небольшой окрестности «персонального зенита». Простая геометрия.