Buzz
Với việc phổi thường không tồn tại trong hóa thạch, người ta có thể tự hỏi làm thế nào các nhà khoa học có thể xác định về khả năng hô hấp của loài đã tuyệt chủng. Và câu trả lời nằm trong cấu trúc xương của chúng.
Một số nhánh trên cây sự sống đã áp dụng một phương pháp đặc biệt giúp thở và hạ nhiệt hiệu quả hơn rất nhiều so với động vật có vú. Sự tiến hóa này được duy trì bởi 3 nhóm loài khác nhau và vẫn tồn tại đến ngày nay.
Trong nghiên cứu gần đây, các nhà khoa học đã kiểm tra cấu trúc hóa thạch của loài khủng long sớm nhất để tìm hiểu về sự phát triển của hệ thống hô hấp này.
Tính năng đặc biệt của hệ thống hô hấp của các loài khủng long giúp thở một cách hiệu quả hơn, với khả năng hít vào và thở ra cùng một lúc, mang lại sự linh hoạt và hiệu suất cao.
Không giống như các động vật có vú, hệ thống túi khí trong xương của khủng long giúp thở một chiều, đưa oxy vào máu và lấy nhiệt ra khỏi cơ thể một cách nhanh chóng và hiệu quả.
Ngày nay, chỉ loài chim được biết đến có hệ thống túi khí. Chim và cá sấu xuất phát từ thằn lằn, họ hàng của khủng long và thằn lằn bay không phải là chim. Mặc dù cá sấu hiện nay thở qua phổi, nhưng chúng không có túi khí. Một nghiên cứu năm 2012 đã không tìm thấy bằng chứng về túi khí ở khủng long trong kỷ Trias.
Theo Tito Aureliano, không có bằng chứng về túi khí trước sự tiến hóa của thằn lằn bay và khủng long. Với hệ thống túi khí, việc trở nên khó thở hoặc nóng do hoạt động cường độ cao hoặc nhiệt độ cao sẽ không xảy ra.
Túi khí đã phát triển từ khoảng 145 đến 66 triệu năm trước trong các loài khủng long ăn thịt, thằn lằn bay và sauropod. Aureliano đã tiến hành nghiên cứu về kỷ Trias để tìm ra nguồn gốc của chúng.
Aureliano và nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu hai loại sauropodomorphs và một loại khủng long ăn thịt để tìm hiểu về túi khí.
Hệ thống túi khí chỉ được biết đến ở loài chim ngày nay. Mặc dù cá sấu thở qua phổi, nhưng không có túi khí. Nghiên cứu năm 2012 không tìm thấy bằng chứng về túi khí trong khủng long kỷ Trias.
Theo Aureliano, không có bằng chứng về túi khí trước sự tiến hóa của thằn lằn bay và khủng long. Với túi khí, việc trở nên khó thở hoặc nóng do hoạt động cường độ cao hoặc nhiệt độ cao sẽ không xảy ra.
Những dấu vết trên hóa thạch xương khớp khớp hoàn hảo với các dấu hiệu mà chúng ta thấy ở các loài chim hiện đại, cho thấy sự phát triển của cơ chế hô hấp này. Tuy nhiên, không có bằng chứng nào cho thấy bất kỳ loài khủng long nào ở giai đoạn ban đầu đã có cơ chế này, cho thấy rằng khí nén từ túi khí sau đầu vẫn chưa xuất hiện ở thời điểm đó.
Aline Ghilardi, một nhà cổ sinh vật học và giáo sư trợ lý tại Đại học Liên bang Brazil ở Rio Grande do Norte, cùng với các đồng tác giả, cho rằng: 'Vì các loài khủng long sơ khai không có hệ thống túi khí, điều này chứng tỏ rằng túi khí đã phát triển sau đó. Và nếu túi khí phát triển sau, lúc đó, hợp lý nhất là loài thằn lằn có cánh cũng đã phát triển hệ thống này theo một cách tương tự.'
Như vậy, các phát hiện này chỉ ra rằng ba dòng loài đã tuyệt chủng đã tiến hóa một cách độc lập với cùng một cơ chế hô hấp. Hiện tượng này được gọi là tiến hóa hội tụ.
“Hệ thống mạch máu toàn bộ trong pampadromaeus đã có sự thay đổi lớn”, Aureliano nói. “Nó trở nên ít đậm và có cấu trúc fractal bên trong - những lỗ nhỏ để nhận máu và mỡ. Điều này gợi ý rằng trong tương lai, túi khí có thể đã bắt đầu phát triển”.
“Tất cả các mạch máu trong pampadromaeus đã thay đổi đáng kể,” Aureliano nói. “Nó ít dày hơn và có một cấu trúc fractal bên trong - những lỗ nhỏ để nhận máu và mỡ. Điều này cho thấy rằng trong tương lai, túi khí có thể đã bắt đầu phát triển”.
Cả Aureliano và Ghilardi đều chỉ ra rằng khí hậu nóng trong kỷ Tam Điệp có thể là một yếu tố quan trọng khiến cho sự thích ứng này phát triển. Ghilardi đề xuất: “Nếu cơ thể của bạn có khả năng điều chỉnh nhiệt độ hiệu quả, bạn có thể có ưu thế so với các đối thủ. Điều này có thể là chìa khóa cho sự thành công của loài khủng long trong thời kỳ đó”.
Nhóm sau đó đã chuyển qua nghiên cứu về một loài sauropodomorph khác từ Brazil được gọi là Macrocollum itaquii. Aureliano nói: Macrocollum xuất hiện khoảng 8 triệu năm sau Buriolestes, và con vật này có kích thước lớn gấp 3 lần.
Nhóm nghiên cứu đã so sánh các thành phần xương khác nhau của những con khủng long sơ khai với những con khủng long sau này. Họ ghi nhận rằng hệ thống túi khí không xuất hiện ở những loài khủng long đầu tiên, như Gnathovorax đã đề cập ở trên. Tuy nhiên, vào cuối kỷ Jura (khoảng 154 triệu năm trước), các loài khủng long sauropoda lớn đã phát triển hệ thống túi khí trải rộng trên cơ thể, giúp máu của chúng ít đặc hơn và phân phối oxy và nhiệt độ hiệu quả hơn.
