July 10 , 2016

by Vladimír Socha

…aneb Objem srdce, velikost plic a další zajímavé údaje

Při pohledu na kostry nebo obrazové rekonstrukce obřích sauropodů se člověk neubrání otázce, jak velké měl ten tvor asi srdce? Jak objemné byly jeho plíce nebo játra? Kolik kilogramů potravy do sebe za den nasoukal a jaký měl třeba pulz? Na všechny tyto otázky neexistují jednoznačné odpovědi, protože ještě přesně nevíme, jak fungoval metabolismus těchto živočichů. Musíme se tedy uchýlit k sofistikovaným odhadům, založeným na vědeckých poznatcích současných živočichů a skromných informacích, které máme o fyziologii největších sauropodů. Jedním z nejlépe prozkoumaných obrů je na blogu již mnohokrát zmiňovaný brachiosaurid Giraffatitan brancai z Tendaguru, jehož kostra složená z kosterních elementů více jedinců je již od 30. let minulého století vystavena v Přírodovědeckém muzeu v Berlíně. Při výšce 13,2 metru a délce 26 metrů jde o jednu z největších dosud smontovaných dinosauřích koster, ačkoliv za novým titanosauridním „rekordmanem“ z Argentiny z hlediska délky zaostává o dobrých 11 metrů. Protože budeme u odhadů velikosti jednotlivých tělesných orgánů vycházet právě z údajů o „žirafatitánovi“ o hmotnosti kolem 38 tun, musíme mít stále na paměti, že rozhodně nejde o míry rekordní – u dvakrát těžších sauropodů bylo srdce, plíce nebo játra nepochybně ještě větší. Přesto jde i v případě afrického brachiosaurida o naprosto impozantní údaje, které nesnesou měřítko s čímkoliv na současné suché zemi (pouze některé obří velryby mohou v tomto směru dinosaurům konkurovat). Rozměry jednotlivých kostí dobře známe – skapulokorakoid o délce přes 2 metry, stehenní kost dlouhá 1,86 metru nebo bezmála třímetrová žebra. Co ale měkké tkáně a vnitřní tělesné orgány? Vědecké studie berlínského fyziologa Hannse-Christiana Gungy a jeho kolegů, publikované v letech 1999 a 2007, přicházejí z pravděpodobnými odpověďmi na výše uvedené otázky. Autoři studie pracovali s předpokladem průměrné hustoty tělesné tkáně 0,8 kg na 1000 cm³, celkovou tělesnou hmotností 38 000 kg, objemem těla 48 m³ a celkovou plochou těla 119 až 128 m² pro vystaveného jedince G. brancai. Pracovali tedy s takzvanou „štíhlou“ variantou tělesných proporcí dinosaura, u kterého se dříve uváděla silně přehnaná hmotnost i v rozmezí 74 – 102 tun. Zůstaňme nicméně u nejvíce favorizovaného odhadu 38 metrických tun. V tom případě by jen kůže dinosaura, představující asi 5 % z celkové hmotnosti, vážila zhruba 2140 kilogramů, tedy jako dva osobní automobily! Plíce druhu G. Brancai dosahovaly hmotnosti téměř čtyř set kilogramů (376 – 386 kg) a objemu bezmála tří tisíc litrů (kolem 2956 l). Za minutu se dinosaurus podle odhadů nadechl asi 3,5krát, přičemž v klidovém stavu potřeboval vdechnout asi 50 litrů vzduchu za minutu. V případě dýchací soustavy jsou ale všechny odhady velmi nejisté.

Zajímavý údaj platí zejména pro žaludek, který zřejmě vážil bezmála 2,5 tuny (2487 kg). To je asi jako 30 až 35 průměrně velkých osob nebo jako hmotnost mohutného nosorožce. Podle dalších odhadů se pak do tohoto žaludku při úplném „naplnění“ vešlo asi 8430 kg rostlinné hmoty! To je podstatně větší hmotnost, než jaká se odhaduje pro tyranosaura Sue (asi kolem 6500 kg). Podle odhadů ze starší studie potřeboval tento dinosaurus pohltit 15 kilogramů cykasů a dalších nahosemenných rostlin za hodinu, tedy asi 360 kg za den* (ostatně není divu, ve fázi nejrychlejšího růstu mohli tito sauropodi přibývat na váze celé desítky kilogramů denně!). Hmotnost ledvin obřího sauropoda je odhadována na 55 kg, sleziny na 141 kg a jater dokonce na 318 kilogramů. Srdce by pak vážilo zhruba dva metráky (198 kg)** a tlouklo při frekvenci 14 – 17 úderů za minutu. Celkový objem krve v těle představoval asi 1881 litrů (u staršího modelu s mohutnějšími proporcemi dokonce 3659 l), téměř 400krát více než u dospělého člověka. Bazální metabolický výdej činil téměř 916 000 kJ za den. Za zmínku pak stojí i další údaje – hmotnost samotné kostry činila přes 5,5 tuny (u robustnějšího modelu dokonce 11,5 tuny) a svaloviny přes 17 tun, což je téměř polovina celkové tělesné hmotnosti. Pokud měl dinosaurus stále vlhkou kůži, pak za dobu jednoho dne se z ní mohlo odpařit až 567 kg vody (0,007 kg/s). To mohlo mít velký význam pro regulaci vnitřní tělesné teploty. A krevní tlak sauropoda? Aby srdce vypumpovalo krev do výšky hlavy, tedy kolem 13 metrů (mozek se nacházel asi 8 metrů nad úrovní srdce), tlak vyvinutý v levé srdeční komoře musel činit asi 86,4 kPa. Systolický objem činil dle odhadů až 17,4 litru, oproti pouhým 80 ml u zdravého dospělého člověka. Pokud měl Giraffatitan plně vyvinuté srdce se dvěma síněmi a komorami, pak musel tento svalový orgán vygenerovat tlak rovnající se 600 – 760 mm na rtuťovém sloupci, což dalece přesahuje možnosti všech současných živočichů. Jediným tvorem, který se k těmto hodnotám blíží, je v současnosti žirafa (260 – 360 mm Hg). Autoři studie uzavírají přehled těchto fantastických údajů s konstatováním, že stejně jako žirafa museli mít i tito obří dinosauři množství anatomických adaptací, které jim pomáhaly přežít a doslova unést svoji ohromnou hmotnost. Organismus rodu Brachiosaurus, Giraffatitan nebo ještě většího rodu Sauroposeidon byl velmi jemně vyladěný a mohl „fungovat“ pouze ve světě pozdní jury či rané křídy, kdy bylo celkově vlhčí a teplejší podnebí, jiný poměr plynů v atmosféře a ekosystémy poskytovaly množství dostupné rostlinné potravy. Jisté je, že přinejmenším na suché zemi už se za posledních 66 milionů let nic tak velkolepého neobjevilo, a to ani v případě obřích lichokopytníků indrikotérií nebo největších mamutů. Sauropodi byli zkrátka geniálním výtvorem toho nejzdatnějšího „inženýra“ – samotné přírody.

* Podle jiných odhadů by dospělý endotermní Giraffatitan potřeboval denně přijmout „pouze“ asi 182 kg rostlinné potravy.

** Dřívější odhady velikosti srdce velkých sauropodů, které se pohybovaly kolem 1,5 – 2 tun hmotnosti a šířky zhruba 1,6 metru, nejsou již dnes považovány za příliš pravděpodobné.

———

Odkazy:

https://www.researchgate.net/publication/242019333_Body_Mass_Estimation_Thermoregulation_and_Cardiovascular_Physiology_of_Large_Sauropods

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1690760/pdf/11052540.pdf

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3045712/

http://voices.nationalgeographic.com/2011/05/10/big-the-life-of-sauropod-dinosaurs/

http://phenomena.nationalgeographic.com/2013/03/01/of-barosaurus-and-blood-pressure/

https://bioteaching.wordpress.com/2013/06/17/how-did-sauropods-get-blood-up-their-necks/

https://peerj.com/articles/36/

https://en.wikipedia.org/wiki/Giraffatitan