Megjegyzés: Ebben a szócikkben a „dinoszaurusz” szó a „nem repülő dinoszauruszokra” utal, habár sok szakértő a madarakat a dinoszauruszok egy fejlettebb csoportjának tekinti.
A dinoszauruszok fiziológiája történetileg vitatott témakör, ami főként a hőszabályzásról szól. Napjainkban a dinoszauruszokkal kapcsolatban számos új bizonyíték lát napvilágot, nem csak a metabolikus rendszerüket és a hőszabályzásukat, hanem a légző- és keringési rendszerüket illetően is.
A kutatások története A dinoszauruszok korai értelmezése: 1820-tól az 1900-as évek elejéig A dinoszauruszkutatás 1820-ban Angliában kezdődött. A terület úttörői William Buckland, Gideon Mantell és Richard Owen az első, meglehetősen töredékes maradványokról azt gondolták, hogy nagy, négy lábon járó vadállatokhoz tartoztak. A korai munkáik eredményeként, az 1850-es években készített dinoszaurusz szobrok, melyek a londoni Crystal Palace parkjában tekinthetők meg, még elefántméretű, gyíkszerű hüllőkként mutatják be ezeket az állatokat. A hüllőszerű megjelenésük ellenére, Owen úgy vélte, hogy a dinoszauruszok szíve és légzőrendszere közelebb állhatott az emlősökéhez, mint a hüllőkéhez.
bélyegkép|jobbra|240px|Charles R. Knight 1897-es festménye a két „Laelapsról” (mai nevén Dryptosaurus). Azzal, hogy az 1870-es években az Amerikai Egyesült Államok nyugati részén több teljes csontvázat fedeztek fel, a tudósok több információhoz jutottak a dinoszauruszok biológiáját illetően. Edward Drinker Cope, Othniel Charles Marsh ellenfele a Csontháborúban felvetette, hogy némelyik dinoszaurusz aktív és gyors lehetett, mint amilyennek a két harcoló „Laelaps” látható Charles R. Knight róluk készült festményén, melyhez Cope adott útmutatást. A Darwini evolúciós elmélet fejlődése, valamint az Archaeopteryx és a Compsognathus felfedezése kapcsán Thomas Henry Huxley arra a következtetésre jutott, hogy a dinoszauruszok a madarak közeli rokonai voltak. E vélemények ellenére a dinoszauruszokról, mint óriási hüllőkről alkotott nézet gyökeret vert, és ősbiológiájukat a huszadik század első felében több szempontból is hüllőszerűnek tekintették.
Nézetváltozások és a Dinoszaurusz reneszánsz Az 1960-as évek végére a nézetek változni kezdtek, miután megjelentek John Ostrom Deinonychusról és a madarak evolúciójáról szóló művei. Tanítványa Robert T. Bakker az 1968-as The superiority of dinosaurs (A dinoszauruszok felsőbbrendűsége) című művével kezdődően megjelent írásaiban ezt a kapcsolatot kezdte népszerűsíteni. Ezekben a publikációkban fáradhatatlanul érvelt amellett, hogy a dinoszauruszok meleg vérű (homeoterm) és aktív állatok voltak, melyek szervezete igen aktív időszakokat is elviselt. Bakker, írásainak többségében az érveit olyan bizonyítékokként állította be, amelyek a 19. század végén népszerű elméletek újraéledéséhez, egy általa „dinoszaurusz reneszánsznak” nevezett folyamathoz vezetnek. Különböző anatómiai és statisztikai bizonyítékokat hozott fel álláspontja megvédésére, ám módszertana heves vitákat váltott ki a tudósok között.
A viták felpezsdítették az érdeklődést a kihalt állatok ősbiológiáját kutató új módszerek, például a csont hisztológia iránt, amit sikeresen alkalmaztak számos dinoszaurusz növekedési arányának megállapításánál.
Napjainkban általánosan elfogadott, hogy egyes dinoszauruszokat, vagy talán valamennyit magasabb metabolikus arány jellemezte, mint a ma élő hüllőket, de a helyzet jóval összetettebb és változatosabb, mint ahogy Bakker eredetileg felvázolta. Például a kisebb dinoszauruszok feltehetően igazi meleg vérűek (endotermek) lehettek, míg a nagyobbak talán tehetetlenségi homeotermek (gigantotermek), és lehet hogy sokuk metabolikus aránya közepes volt.
Táplálkozás és emésztés A legkorábbi dinoszauruszok többnyire ragadozók voltak, és a különböző, nem a dinoszauruszok közé tartozó rokonaikra, például a Lagosuchusra hasonlítottak, melynek nagy, görbe, pengeszerű fogakkal ellátott tágra nyitható állcsontjai ollószerűen záródtak össze; míg a hasa aránylag kis méretű volt, ugyanis húsevőként nem volt szüksége nagy emésztőrendszerre. A későbbi dinoszauruszok, melyeket szintén húsevőnek tartanak, bár néha nagyobbra nőttek, megőrizték őseik tulajdonságait. Ezek az állatok a táplálékukat nem rágták, hanem inkább egyben nyelték le.
Habár a ragadozó theropodák fejlődési vonalán jelentek meg, az ornithomimosaurusok és az oviraptorosaurusok táplálkozási szokásai mégis rejtély tárgyát képezik. Állcsontjaik kicsik voltak, nem rendelkeztek a ragadozókra jellemző pengeszerű fogakkal, és nincs bizonyíték arra, hogy mit fogyasztottak és hogyan ették, illetve hogyan emésztették meg a táplálékukat.
Más dinoszauruszcsoportok jellemzői arra utalnak, hogy növényevőként éltek: állkapcsuk kisebb mértékben volt nyitható és inkább redőnyszerűen záródott, vagyis az alsó és felső fogaik egyszerre találkoztak; hasuk mérete nagy mennyiségű növény befogadását tette lehetővé, amit hosszabb ideig tárolhattak; az emésztőrendszerükben pedig a cellulóz lebontást valószínűleg endoszimbiotikus mikroorganizmusok segítették, ugyanis nem ismert olyan állat, ami hasonlóan durva anyagot közvetlenül is képes lenne megemészteni.
A sauropodák, melyek növényevők voltak, nem rágták meg a táplálékot, mivel a fogaik és az állkapcsuk mindössze a levelek letépésére volt alkalmas. Az ornithischiák szintén növényevők voltak, de más tulajdonságokkal rendelkeztek. A páncélos ankylosaurusok és stegosaurusok feje kicsi, állkapcsuk és fogazatuk pedig gyenge volt, így a sauropodákhoz hasonlóan táplálkozhattak. A pachycephalosaurusok feje szintén kicsi, állkapcsuk és fogazatuk pedig hasonlóan gyenge volt, de a nagy emésztőrendszerük alapján feltételezhető, hogy más étrendet követtek, talán gyümölcsöket, magvakat vagy fiatal hajtásokat fogyaszthattak, melyek a leveleknél több tápanyagot tartalmaznak.
Az ornithopodák, mint például a Hypsilophodon és az Iguanodon, valamint a különböző hadrosauridák egy elszarusodott csőr segítségével darabolhatták a növényzetet, állkapcsuk és fogaik pedig jól alkalmazkodtak a rágáshoz. Hozzájuk hasonlóan táplálkozhattak a szarvakat viselő ceratopsiák is.
Gyakran feltételezik, hogy egyes dinoszauruszok (a fosszíliák között gasztrolitokként ismert) köveket nyeltek le az emésztésük megsegítésére, melyekkel a mai madarakéhoz hasonló izmos zúzájukban megőrölhették a táplálékot. 2007-ben Oliver Wings áttekintette a szakirodalomban a gasztrolitokra vonatkozó utalásokat, és komoly zűrzavart talált, kezdve azzal, hogy nem sikerült rábukkannia a gasztrolitok tárgyilagos definíciójára sem. Megtudta, hogy a lenyelt kemény kövek vagy kőpor segíthetik az emésztést a főként gabonával táplálkozó madarak esetében, bár maga a táplálék lehet hogy nem lényeges, ugyanis a nyáron rovarokat, télen magvakat fogyasztó madarak nyáron megszabadulnak a kövektől és a kőportól. Gyakran úgy vélik, hogy a gasztrolitok fontosak voltak a sauropodák számára, melyeknél a növények elfogyasztása alapos emésztést igényelt. de Wings megállapította, hogy ez az elképzelés téves, ugyanis a sauropodák fosszíliáival együtt csak kis százalékban találtak gasztrolitokat; ahol volt belőlük, a mennyiségük ott is túl kevés volt, és a kövek gyakran túl lágyak voltak az élelem hatékony megőrléséhez; a többségük csiszolt állapotban volt, míg a ma élő állatok esetében a kövek durvák, és a gyomorsav hatása miatt korrodáltak; mindebből az a következtetés vonható le, hogy a sauropodák véletlenül nyelték le a gasztrolitokat.
Emellett kijelentette, hogy gasztrolitokat találtak a fejlett theropoda dinoszauruszok, például a Sinornithomimus és a Caudipteryx fosszíliáival együtt is, ami alapján feltételezhető, hogy a gasztrolitok használata már e dinoszauruszok és a madarak közös őseinél megjelent.
Szaporodásbiológia A tojásrakáshoz egyes madárfajok nőstényei különleges csontokat növesztenek a lábaikban, a kemény külső héj és a csontvelő között. Ez a kalciumban gazdag medulláris csont szükséges a tojáshéjak létrehozásához, a tojásrakás után pedig felszívódik. A medulláris csont megtalálható az olyan theropodák fosszíliáiban is, mint a Tyrannosaurus, az Allosaurus és az ornithopodák közé tartozó Tenontosaurus.
A tény, hogy a dinoszauruszoknak az a fejlődési vonala, amin az Allosaurus és a Tyrannosaurus fejlődött nagyon hamar levált arról a fejlődési vonalról, ami a Tenontosaurus megjelenéséhez vezetett arra utal, hogy a dinoszauruszok között általános volt a medulláris szövet. Másfelől a krokodilok, melyek a dinoszauruszok második legközelebbi rokonai, a madarakat követően, nem hoznak létre medulláris szövetet. Ez a szövet talán legelőször a triász időszakbeli archosaurusok közé tartozó ornithodiráknál jelent meg, melyekről azt gondolják, hogy a dinoszauruszok ősei lehettek.
A medulláris csontot fiatal egyedeknél is megtalálták, ami azt sejteti, hogy a dinoszauruszok még azelőtt ivaréretté váltak, mielőtt elérték volna a maximális testméretüket. Ez a jellegzetesség más hüllőknél, valamint a közepes, illetve nagy méretű emlősállatoknál is megfigyelhető, a madarak és a kisemlősök azonban csak a növekedésük befejeztével – nagyjából az életük első évében –, érik el az ivarérettség állapotát. A korai ivarérettséghez más egyedi jellegzetességek is tartoznak; az utódok nem magatehetetlenül, hanem aránylag jól fejlett állapotban jönnek a világra; illetve a felnőttek közti elhullási arány magas.
Légzőrendszer
Légzsákok bélyegkép|A madarak tüdejében ki- és belélegzéskor is friss levegő van, mert a légzsákok pumpálják a levegőt, és a tüdők egyszerűen elnyelik az oxigént. Az első ábrán a belégzési, a másodikon a kilégzési fázis látható. Fent, balról jobbra: elülső légzsákok, tüdők, hátulsó légzsákok. Lent: légcső 1870 körül a haladó szellemű tudósok körében általánosan elfogadott volt, hogy számos dinoszaurusz csontvázának koponya alatti (posztkraniális) része levegővel töltött üregeket tartalmazott, különösen a csigolyákban. Az üregekről sokáig azt gondolták, hogy csak súlycsökkentő szerepük volt, de Robert T. Bakker szerint légzsákokat tartalmaztak, amik a madarak légzőrendszerét hatékonyabbá teszik bármely más állaténál.
Más tudósok, például John Ruben vitatják ezt a nézetet, szerintük ugyanis a dinoszauruszoknak a hüllőkére emlékeztető légzőrendszerük volt, amit a krokodilokéhoz hasonló hepatikus dugattyú mechanizmus erősített – a főként a szeméremcsonthoz tapadó izmok visszafelé húzzák a májat, ami lehetővé teszi hogy a tüdő kitáguljon a belélegzéshez; mikor pedig az izmok ellazulnak, a tüdő mérete és alakja visszaáll a korábbi állapotba, és az állat kilélegzik. Ezt a madarak dinoszauruszoktól való származásának ellenérveként hozták fel.
A kritikusok azt állították, hogy a repülő légzsákok nélkül, közepes fejlesztések révén a modern hüllők keringési- és légzőrendszere képes lenne elérni a hasonló méretű emlősök oxigénáramlásának 50–70%-át, emellett pedig a repülő légzsákok hiánya nem gátolja meg az endotermia kifejlődését. Az állításra, miszerint a dinoszauruszoknak nem voltak repülő jellegű légzsákjaik, csak nagyon kevés hivatalos cáfolatot publikáltak a tudományos folyóiratokban, de az egyik rámutat arra, hogy a sok vitát kiváltott Sinosauropteryx fosszília meglehetősen lapos volt, és emiatt lehetetlen megmondani, hogy a mája megfelelő alakú volt-e ahhoz, hogy a hepatikus dugattyúrendszer részeként működjön. Egyes újabb cikkek további kommentár nélkül érvelnek az ellen, hogy a dinoszauruszoknak légzsákjai lettek volna.
A kutatók bizonyítékokat és érveket soroltak fel a légzsákok meglétét illetően: a sauropodák (Apatosaurust tartalmazó csoportja) esetében (2003, 2006). A korai sauropodák esetében csak a nyakcsigolyáknál látható ez a jellegzetesség; a fejlettebbeknél (a „neosauropodáknál”) már a hát alsó része és a csípő területe is tartalmaz légzsákokat. Ha a fejlődési sorrend megtalálható a madárembriókban, az azt jelenti, hogy a légzsákok előbb fejlődtek ki, mint a csontváz csatornái, amelyek a későbbiekben hozzájuk kapcsolódtak.