Sono molti i misteri che continuano ad avvolgere il mondo dei dinosauri non uccelli: per quanto infatti li stiamo studiando da oltre due secoli – il primo fu rinvenuto nel 1770 in Maastricht in Olanda – non abbiamo ancora del tutto compreso i meccanismi di base che regolavano la loro fisiologia e gli stili di vita.
Una delle questioni che hanno maggiormente alimentato il dibattito su questi animali è il loro sistema di termoregolazione: in pratica i dinosauri erano animali a sangue freddo, come molti rettili attuali, o a sangue caldo come gli uccelli? Gli accademici si sono scontrati per anni nel tentativo di dare una risposta a questa domanda. Ma prima di capire come gli scienziati sono riusciti ad andare oltre questo stallo bisogna definire meglio quali sono le caratteristiche che differenziano le due tipologie di termoregolazione.
Gli animali a sangue caldo vivono le condizioni metaboliche che gli scienziati definiscono di endotermia. Essi producono calore corporeo attraverso diversi meccanismi fisiologici interni e il principale è la scomposizione molecolare del cibo, che va ad alimentare i "motori" delle cellule. Gli animali endotermici quindi consumano cibo "extra" per produrre calore ed eventualmente stabilizzare la temperatura interna quando l'ambiente esterno è soggetto a un clima troppo freddo o a un clima troppo caldo. Ad aiutare a isolare termicamente l'animale possono esserci anche degli strati di grasso, delle pellicce o dei piumaggi mentre per raffreddare la superficie alcune specie, come l'uomo, utilizzano la sudorazione per sfruttare l'evaporazione a proprio vantaggio.
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Gli animali a sangue freddo sono invece ectotermici. La loro temperatura dipende dalla temperatura esterna e spesso gli animali per attivarsi metabolicamente attendono l'arrivo del giorno e dei primi raggi del sole per riscaldarsi e iniziare la giornata. Ovviamente anche gli animali soggetti all'ectotermia consumano il cibo per produrre calore interno ma a differenza degli animali endotermici non hanno adattato il loro sistema metabolico per stabilizzare la propria temperatura tramite questo sistema. L'energia termica quindi prodotta dal consumo di cibo in questi animali è insufficiente per garantire un'indipendenza rispetto alle condizioni climatiche.
Entrambi i sistemi hanno dei vantaggi e degli svantaggi. Per esempio, gli animali endotermici, per quanto abbiano maggiori performance fisiche e maggiore capacità di colonizzare ambienti freddi e umidi, hanno un maggiore bisogno di cibo rispetto ad un animale ectotermico dello stesso peso, visto che hanno bisogno di consumare una quantità extra di risorse per alimentare la loro macchina termica. Gli animali ectotermici invece risultano incapaci di vivere in climi freddi e risultano molto più lenti e meno potenti rispetto gli altri, anche se riescono a essere molto più attivi e adattati ai climi desertici e soggetti a un estremo caldo.
Per quanto però il dibattito scientifico sia divenuto a volte molto aspro, nel corso dei decenni, oggi giorno tuttavia sappiamo che la domanda che ci ponevamo sopra – ovvero se i dinosauri fossero endotermici o meno – è stata mal posta. Le informazioni infatti ottenute nel corso degli ultimi tempi dai paleontologi hanno permesso di scoprire che i dinosauri, come tutti gli organismi, nel corso della loro lunga esistenza terrena sono andati incontro ad una evoluzione e che secondo le ultime teorie sono esistiti dinosauri ecotermici, dinosauri endotermici e anche dinosauri mesotermici, ovvero specie che presentavano caratteristiche intermedie. Queste creature giunsero infatti a conquistare l'intero pianeta, dunque è chiaro che dovessero essere in grado di affrontare le più diverse condizioni climatiche.
Le prove della teoria del sangue caldo
Le prove che dimostrano che diverse specie di dinosauro erano in grado di rendersi indipendenti termicamente dalle temperature esterne sono ormai diverse. In primo luogo, quando cominciarono ad essere scoperti dei dinosauri piumati, come l'Archaeopteryx, fu chiaro che alcuni di loro fossero animali a sangue caldo. Il piumaggio infatti isola termicamente gli animali che lo dispongono e permetteva ai dinosauri di essere adattabili a molteplici tipologie di climi.
Lo studio delle ossa di diversi fossili ha inoltre permesso ai paleontologi di indagare dal punto di vista microscopico il sistema circolatorio presente al loro interno, dimostrando che alcune specie – che tra l'altro si sarebbero scoperte dotate di piume più tardi – avevano un elevato metabolismo che consentiva loro di produrre calore dall'interno e di essere efficienti nella corsa, nella caccia e in tante altre operazioni quotidiane. Sono stati soprattutto i capillari ritrovati all'interno di alcuni femori a provare per esempio che i velociraptor e i tirannosauri erano degli animali endotermici.
Un'altra caratteristica che contraddistingue gli animali endotermici da quelli ectotermici si osserva nel periodo dello sviluppo. Essi infatti subiscono un'accelerazione della crescita subito dopo aver abbandonato l'infanzia e nel caso di alcuni dinosauri tale cambiamento si osserva abbastanza rapidamente, con un repentino aumento di taglia che è evidente anche dal punto di vista scheletrico.
Alcuni sostenitori della teoria del sangue caldo hanno persino sostenuto che i dinosauri siano divenuti endotermici per sfuggire alla predazione durante le fasi iniziali dello sviluppo. Vivere infatti in un pianeta di giganti, pieno zeppo di carnivori o di animali che erano in grado di schiacciarti, senza nemmeno accorgersene, non era di certo l'ideale per moltissime specie. Divenire quindi endotermici, in modo da sfruttare l'accelerazione dello sviluppo e divenire più velocemente se non grandi almeno in grado di difendersi era una soluzione utile per garantire la sopravvivenza alla specie.
Ulteriori prove che secondo molti paleontologi del passato dimostravano che i dinosauri fossero a sangue caldo si riscontrano dal fatto che molteplici predatori sembravano possedere complessi sistemi nervosi e sofisticati organi di senso. Nel corso del Novecento furono trovati anche diversi reperti fossili di dinosauro ai poli e, visto però che tra i moderni animali ectotermici (serpenti, lucertole, anfibi e pesci, tranne squali e tonni) esistono diverse specie che abitano lì (lo squalo della Groenlandia per esempio) o che possiedono organi di senso molto sensibili (come i termorecettori dei serpenti), queste prove furono considerate insufficienti per dirimere la questione e anzi alimentarono il dibattito, a favore dei sostenitori dell'ectotermia.
Le prove della teoria del sangue freddo
Una delle prime sfide che dovettero affrontare i sostenitori della teoria dell'ectotermia fu quella di difendere gli animali che vivono seguendo questo sistema di termoregolazione. Come infatti sostenuto da diversi zoologi, animale a sangue freddo non equivale a dire "animale stupido" o "animale incapace di difendersi". Come detto sopra, gli animali ectotermici infatti sono solo più lenti ad iniziare la giornata rispetto agli animali a sangue caldo e sono moderatamente meno efficienti, dal punto di vista energetico quando sottoposti a svariati cambi di temperatura. Rimanendo del resto tra le specie odierne, è indubbio che i serpenti o i barracuda sono animali temibili e molto intelligenti, seppure siano incapaci di regolare la loro temperatura corporea autonomamente.
Quali sono state però le prove che hanno permesso agli esperti di credere che almeno una buona fetta di dinosauri fosse ectoterma? Studiando la struttura delle narici di moltissimi erbivori come i triceratopi, gli anchilosauri e anche gli stegosauri e alcune specie di sauropodi i paleontologi hanno scoperto che attraverso il naso compivano dei lunghi e poderosi respiri. Ciò ha suggerito che il metabolismo di base di questi animali fosse molto lento e che il cuore avesse una frequenza cardiaca ridotta rispetto alle specie endoterme.
La struttura corporea di alcune specie inoltre, come quella dei triceratopi e degli stegosauri che presentavano piastre e collari ossei particolarmente irrorate di capillari, indusse gli scienziati a credere che utilizzassero degli stratagemmi per accumulare calore più velocemente, sfruttando in pratica delle vele. Le piastre infatti degli stegosauri furono dei veri e propri "pannelli solari",secondo una teoria che sarebbe stata ripresa anche per altri animali, molto diversi tra di loro, come il grande predatore Spinosauro e il Dimetrodonte, un rettile sinapside che visse durante il Permiano, che avevano in comune una vela all'altezza della schiena.
Perché però degli animali così massicci e imponenti avrebbero dovuto sfruttare l'ectotermia, quando altri animali – tra l'altro delle stesse dimensioni – oggi come allora sfruttano l'endotermia per risultare più efficienti? Le ragioni che spinsero molti erbivori e come abbiamo visto anche alcuni carnivori a rimanere ectotermici sono molteplici. Innanzitutto, considerando l'elevate richieste energetiche per risultare indipendenti rispetto al clima, rimanendo animali a sangue freddo si risparmiavano un sacco di risorse, soprattutto in quei territori poveri di cibo. Essere a sangue freddo inoltre permetteva ad erbivori e predatori di risparmiare energia e risultare così "carichi", da un punto di vista metabolico, quando ce n'era bisogno. In un mondo infatti colmo di pericoli, gli animali a sangue freddo confidavano nelle "loro batterie" per svolgere attacchi fulminei – come i moderni serpenti – o per essere in grado di difendersi in una lotta all'ultimo sangue, contro i predatori. E considerando il grande numero di ferite riportate negli scheletri di grossi carnivori, sembra possibile che questa strategia sia risultata davvero efficace.
Mentre i carnivori si avvicinavano agli erbivori, consumando grandi risorse, gli erbivori sfogavano la loro piana potenza, sfruttando l'energie accumulate nel tempo, nella corsa o affrontando violentemente il predatore, che si ritrovava aggredito da una montagna di muscoli, corna, piastre e lance affilate.
È stato infine dimostrato che gli erbivori di grandi dimensioni dell'epoca avevano un consumo di ossigeno paragonabile a quello dei rettili attuali, dimostrando ancora una volta che avevano un metabolismo lento, capace però di garantirgli di formare gruppi sociali coesi e di praticare la corsa, se ce ne fosse stato di bisogno.
L'ipotesi del sangue mesotermo
Alla fine, approfondendo entrambe le teorie e le molteplici prove che favorivano entrambe le soluzioni, i paleontologi moderni si sono resi conto che molto probabilmente i dinosauri sfruttavano diversi sistemi di regolazione della temperatura, a secondo delle condizioni climatiche, della stazza e del periodo geologico. Inoltre, è molto probabile che i dinosauri del cretaceo fossero molto diversi da quelli del giurassico o del triassico, in quanto erano passati oltre 100 milioni di anni dalla loro comparsa e la Terra era andata cambiando, sia dal punto di vista geografico che soprattutto sotto al profilo climatico.
Se dobbiamo perciò immaginare l'evoluzione dei dinosauri nel loro complesso, possiamo dire che le prime forme di dinosauri erano probabilmente a sangue freddo, ma che nel tempo, abbastanza velocemente, andarono ad evolversi sia animali endotermici che animali mesotermici, ovvero in grado di andare incontro a notevoli variazioni di temperatura a seconda delle condizioni ambientali cui sono sottoposti, mantenendo comunque un certo controllo dal punto di vista metabolico.
Gli animali mesotermici spesso vengono definiti anche animali endotermici parziali, per via della loro capacità di resistere a molteplici tipologie di clima e all'impossibilità di regolare internamente la propria temperatura come gli animali endotermici.
I principali animali che all'epoca riuscivano a sfruttare questa capacità erano principalmente i sauropodi, ma anche i tirannosauri sono stati attualmente considerati dei potenziali predatori mesotermici, essendo infatti stati in grado di resistere a temperature che andavano dai – 15 gradi Celsius dei poli, agli oltre 40 dell'estati del Nord America.
Seguendo in pratica questa teoria e definendo vere tutte le prove sopra menzionate, inerenti la endotermia e la ectotermia dei dinosauri, in pratica la stragrande maggioranza dei paleontologi attuali crede che per gran parte del corso della loro evoluzione i dinosauri non erano né a sangue caldo né a sangue freddo, avendo in pratica un metabolismo intermedio fra quello dei rettili e quello dei mammiferi e degli uccelli.
Erano sì simili rettili per certi aspetti, ma la maggior parte di loro riuscivano a mantenere il loro sangue a una temperatura che oscillava con il cambiamento del clima.
Le future ricerche quindi cercheranno di riconsiderare gran parte delle specie precedentemente analizzate (fra tutti i grandi erbivori) di modo che sia possibile riconsiderarli all'interno del sistema della mesotermia e risolvere alcuni problemi che sono rimasti, inerenti i loro stili di vita e l'evoluzione.
