I veri mostri marini: La caccia al predatore X

Di James O’Donoghue

Ogni estate, una squadra dell’Università di Oslo in Norvegia va a caccia di mostri sull’isola di Spitsbergen. Portano delle pistole nel caso in cui vengano minacciati dal più grande carnivoro terrestre vivente del mondo, l’orso polare. Ma non sono gli orsi che cercano. Stanno cercando una preda molto più grande, i predatori più formidabili che siano mai esistiti.

Siamo tornati indietro di 150 milioni di anni e Spitsbergen era coperta da un mare fresco e poco profondo che brulicava di rettili marini. Le creature si sono estinte e i loro fossili sono diventati parte di un’isola piena di ossa. In nessun’altra parte del mondo si trovano così tanti rettili marini in un solo posto.

Per alcune brevi settimane il sole non tramonta mai e le temperature salgono appena sopra lo zero. Sapendo che tra non molto il terreno sarà congelato, i ricercatori scavano come pazzi. “È come una corsa all’oro, ci sono così tanti fossili che aspettano di essere trovati”, dice il capo del team Jørn Hurum. “Il sito è densamente popolato di scheletri. Mentre parliamo ci sono probabilmente più di 1000 scheletri che si stanno deteriorando.”

Le scoperte artiche di Hurum fanno parte di una notevole rinascita dell’interesse per i rettili marini dell’era mesozoica, da 251 a 65 milioni di anni fa – compreso l’annuncio di questa settimana di un nuovo colossale rettile marino dalla “costa giurassica” del Dorset nell’Inghilterra meridionale. Ora sappiamo di più su questo gruppo di creature che mai prima d’ora.

I rettili marini sono stati tra i primi fossili vertebrati noti alla scienza e sono stati fondamentali per lo sviluppo della teoria dell’evoluzione. Alla fine del XVIII secolo le mascelle massicce di una bestia simile a una lucertola furono trovate in una miniera a Maastricht, nei Paesi Bassi. Più tardi chiamato Mosasaurus, la creatura aiutò a convincere gli scienziati che gli animali potevano estinguersi, un concetto radicale ai suoi tempi. All’inizio del XIX secolo, gli ittiosauri e i plesiosauri scoperti dalla leggendaria cacciatrice di fossili Mary Anning nella baia di Lyme, nel sud-ovest dell’Inghilterra, contribuirono a fondare la scienza della paleontologia. I rettili marini furono tra le creature estinte meglio comprese della prima metà del XIX secolo e giocarono un ruolo importante nel dibattito intellettuale che alimentò la teoria dell’evoluzione di Darwin.

Tuttavia svanirono dalla vista quando i loro parenti terrestri si spostarono al centro della scena. C’è voluto quasi un secolo perché la ricerca sui rettili marini emergesse dall’ombra gettata dai dinosauri. “Gli scienziati pensavano di sapere tutto quello che c’era da sapere”, dice l’esperto di plesiosauri Leslie Noè del museo Thinktank di Birmingham, Regno Unito. “L’idea era che non valeva la pena studiarli. Nessuno lo direbbe ora. La nostra comprensione dei rettili marini è fenomenalmente più grande ora di quanto non fosse anche solo 10 anni fa.”

Nel mondo moderno, i rettili marini sono pochi e lontani tra loro: coccodrilli d’acqua salata, tartarughe e serpenti di mare sono rarità delle acque costiere. Tuttavia, nella serra senza ghiaccio del Mesozoico, i rettili navigavano negli oceani da un polo all’altro, occupando i ruoli ecologici ora largamente occupati da balene, delfini, focene, foche e persino squali.

Come i mammiferi marini di oggi, i rettili marini si sono evoluti da antenati terrestri ed erano respiratori. Per loro, è stato un vero ritorno all’acqua. I rettili si sono evoluti circa 300 milioni di anni fa da antenati anfibi che avevano bisogno di deporre le uova in acqua. I rettili, al contrario, prosperano in ambienti caldi e secchi.

Tra i primi a tornare indietro furono i mesosauri circa 280 milioni di anni fa. Erano completamente acquatici con corpi lunghi e sottili, piedi palmati e mascelle irte di denti. Scomparvero pochi milioni di anni dopo senza lasciare discendenti noti.

Solo dopo l’estinzione di massa del Permiano, 251 milioni di anni fa, iniziò un’invasione di rettili su larga scala. L’estinzione è stata la più grande pulizia della vita che il mondo abbia mai visto e la vita marina è stata colpita particolarmente duramente: 19 specie marine su 20 si sono estinte.

Gli aliti d’aria

I mari vuoti erano maturi per la colonizzazione e i rettili erano ben posizionati per approfittarne. Le temperature erano di diversi gradi più calde di oggi, il che si adattava molto bene ai rettili a sangue freddo. Il fatto che respirassero aria significava che potevano prosperare nelle acque a bassa ossigenazione del mondo post-permiano, dove i pesci faticavano a sopravvivere. I grandi pesci predatori erano anche pochi e lontani tra loro.

Molti tipi di rettili marini si sono evoluti durante il Mesozoico, ma quattro si distinguono per la loro abbondanza, dominanza e distribuzione globale: ittiosauri, plesiosauri, pliosauri e mosasauri. Tutti e quattro i gruppi erano predatori e comprendevano i migliori predatori marini del loro tempo. Alcune specie raggiunsero dimensioni veramente enormi.

Una chiave del loro successo fu l’evoluzione del parto vivo, o vivipario. Si sa da decenni che gli ittiosauri si riproducevano in questo modo, grazie a fossili ben conservati trovati nella cava di Holzmaden in Germania. Uno squisito esemplare, ora nel Museo Statale di Storia Naturale di Stoccarda, cattura un ittiosauro in procinto di partorire, visto spettacolarmente anche nel fossile cinese raffigurato qui sotto.

Il vivipario era probabilmente presente in tutti i grandi rettili marini. Nel 2001, Mike Caldwell dell’Università di Alberta, Canada, stava esaminando un fossile di mosasauro nel Museo di Storia Naturale di Trieste, Italia. “Non appena ho aperto il cassetto ho capito che avevamo fatto una scoperta importante. Davanti a me c’era un mosasauro con embrioni – aveva delle piccole versioni degli adulti allineate nella sua pancia”, dice.

Nel 2004 è arrivata la prova che un gruppo ancestrale ai plesiosauri, i keichousauri, ha anche dato alla luce dei piccoli vivi. Di conseguenza, i ricercatori ora pensano che anche i plesiosauri dovevano essere vivipari (Nature, vol 432, p 383). “La nascita dal vivo ti permette di diventare molto più grande perché non hai bisogno di venire in acqua bassa o di farti strada sulla terra per deporre le uova”, dice Caldwell. “Se puoi partorire in acqua, allora puoi colonizzare gli oceani del pianeta” (Proceedings of the Royal Society of London B, vol 268, p 2397).

Il primo grande successo è stato quello degli ittiosauri, che appaiono nel record fossile circa 245 milioni di anni fa. I primi ittiosauri erano creature simili ad anguille che rimanevano vicino alla riva, ma nei successivi 40 milioni di anni si sono evoluti in incrociatori aerodinamici a forma di delfino che correvano attraverso gli oceani aperti, secondo l’esperto di ittiosauri Ryosuke Motani dell’Università della California, Davis (Nature, vol 382, p 347).

Alcuni lignaggi si sono evoluti nei più grandi rettili marini mai vissuti. Nel 2004, un team guidato da Elizabeth Nicholls del Royal Tyrrell Museum di Drumheller, Canada, ha scavato un mostruoso ittiosauro da rocce di 210 milioni di anni nella Columbia Britannica. Con 21 metri di lunghezza, Shonisaurus era grande come una balena, il secondo animale vivente più grande del mondo. “Se si ingrandisce un delfino e lo si rende più magro, allora questo è probabilmente l’aspetto di Shonisaurus”, dice Motani, che faceva parte del team di scavo (Journal of Vertebrate Paleontology, vol 24, p 838). Resti frammentari suggeriscono che intorno a quel periodo esistevano ittiosauri ancora più grandi.

Per l’inizio del Giurassico di 200 milioni di anni fa, i colossi furono affiancati da incrociatori più piccoli e veloci. Nel 2002, Motani ha stimato che Stenopterygius, un ittiosauro di 180 milioni di anni fa proveniente dall’Europa, aveva una velocità di crociera paragonabile a quella dei tonni, che sono tra i più veloci di tutti i pesci viventi (Paleobiologia, vol 28, p 251).

Il Giurassico fu il periodo d’oro degli ittiosauri. Erano più abbondanti di qualsiasi altro rettile marino e furono il primo gruppo a conquistare gli oceani profondi, come ha dimostrato Motani attraverso la ricerca sulle proprietà ottiche dei loro occhi.

In generale, le dimensioni degli occhi e del corpo sono strettamente correlate nei vertebrati: le balene blu sono i più grandi vertebrati viventi e hanno gli occhi più grandi, 15 centimetri di diametro.

Molti ittiosauri andavano contro questa tendenza. “Gli occhi degli ittiosauri erano i più grandi di qualsiasi vertebrato”, dice Motani. L’Ophthalmosaurus di 4 metri, per esempio, aveva occhi di 23 centimetri di diametro, la dimensione di un frisbee, mentre gli occhi del Temnodontosaurus di 9 metri erano di 26 centimetri. Tra le creature viventi, solo i calamari giganti delle profondità marine hanno occhi di dimensioni comparabili. Motani sostiene che gli occhi giganti erano un adattamento per immergersi a 500 metri o più per cacciare calamari e altri cefalopodi, come gli ormai estinti belemniti.

Montani ha stimato l’acutezza visiva degli occhi degli ittiosauri calcolando la loro capacità di raccolta della luce in base alle dimensioni e alla lunghezza focale. Ha concluso che erano più sensibili di un tipico mammifero notturno. “A 500 metri di profondità un uomo non sarebbe stato in grado di vedere nulla, ma un ittiosauro sarebbe stato in grado di vedere oggetti in movimento”, dice (Nature, vol 402, p 747).

All’inizio del Giurassico gli ittiosauri furono raggiunti dai plesiosauri e dai pliosauri, che prosperarono fino alla fine del Cretaceo circa 65 milioni di anni fa. Erano strettamente imparentati, anche se non lo sembravano: i plesiosauri avevano colli lunghi, teste piccole e corpi aggraziati, mentre i pliosauri avevano corpi massicci, colli corti e teste grandi. Entrambi nuotavano usando due grandi paia di pagaie.

Centrale nella biologia dei plesiosauri erano i loro lunghi colli, che in casi estremi potevano essere più lunghi del resto del corpo e della coda messi insieme. Il collo di Elasmosaurus ha 72 vertebre, più di qualsiasi altro animale che conosciamo. “Gli animali marini dal collo lungo scompaiono con l’estinzione dei plesiosauri. Quel modo di vivere semplicemente non esiste più”, dice Noè. Eppure i colli lunghi erano parte integrante della storia di successo dei plesiosauri.

Forse usavano i loro colli lunghi per sgattaiolare sotto banchi di pesci che si stagliavano contro il cielo, suggerisce l’esperto di rettili marini Mike Everhart dello Sternberg Museum of Natural History di Hays, Kansas. “Il plesiosauro si sarebbe avvicinato da un punto cieco, poiché i pesci non possono vedere bene sotto o dietro. Poi afferra quello che può prima che la scuola sia allertata”. Con il contenuto dello stomaco dei plesiosauri che mostra che i pesci erano una preda principale, questa spiegazione è ampiamente accettata.

Tuttavia, Noè ha recentemente suggerito che erano mangiatori di fondo. Secondo questo scenario, la testa a denti di piolo del plesiosauro rovistava per le prede sul fondo del mare mentre il suo corpo galleggiava sopra (Journal of Vertebrate Paleontology, vol 26, p 105A). Il sostegno a questa idea è venuto da una scoperta del 2005 nel Queensland, Australia, dove Colin McHenry dell’Università di Newcastle nel Nuovo Galles del Sud ha trovato stomaci di plesiosauro pieni di invertebrati del fondo del mare (Science, vol 310, p 75). McHenry ritiene che entrambe le spiegazioni siano corrette. “Un collo lungo è un fantastico meccanismo di alimentazione generale. Ti permette di andare alla deriva sul fondo e raccogliere i pezzi che ti interessano, ma ti dà anche l’agilità per catturare pesci e calamari”, dice.

Anche se i plesiosauri potevano raggiungere i 14 metri, gran parte della loro lunghezza era occupata dal collo. Nel complesso erano nanizzati dai loro parenti, i pliosauri, i predatori indiscussi dei mari mesozoici.

C’è qualche controversia sull’identità del pliosauro più grande, ma Pliosaurus deve avvicinarsi. È noto da una mascella di 3 metri trovata nell’Oxfordshire, Regno Unito, e Noè stima che fosse lungo fino a 18 metri. “Si potrebbe mettere un braccio dentro le sue cavità dentali, sono così enormi”, dice Noè, che ha descritto l’esemplare nel 2004 (Proceedings of the Geologists’ Association, vol 115, p 13). Egli stima che pesasse fino a 30 tonnellate. In confronto, un T. rex completamente cresciuto era un gracile 7 tonnellate.

Hurum ha trovato frammenti di pliosauri di dimensioni simili a Spitsbergen, due dei quali – soprannominati “predatore X” e “il mostro” – potrebbero essere stati lunghi fino a 15 metri. L’enorme pliosauro britannico annunciato questa settimana aveva una mascella lunga circa 2,4 metri, il che lo mette nello stesso campo da gioco del predatore X. Ma è improbabile che fosse grande quanto lo stesso Pliosaurus.

Non solo erano enormi, erano anche formidabili. Il contenuto dello stomaco di un pliosauro australiano di 11 metri, Kronosaurus, vissuto 100 milioni di anni fa, rivela che mangiava plesiosauri, secondo una ricerca non ancora pubblicata da McHenry. Confronti con coccodrilli viventi suggeriscono che Kronosaurus aveva un morso molto più potente di quanto ci si aspetterebbe per un animale con un muso così lungo.

Per ragioni sconosciute, gli ittiosauri e i grandi pliosauri si erano estinti 90 milioni di anni fa, ma non ci volle molto perché i loro ruoli ecologici fossero riempiti.

I mosasauri erano una nuova razza di rettile marino che si diramava dalla stirpe delle lucertole monitor. La conoscenza dei mosasauri risale alla scoperta del Mosasaurus, e il loro record fossile è più completo che per altri rettili marini. Unicamente, sappiamo anche di forme di transizione semi-acquatiche alla base dell’albero genealogico.

Forse il migliore di questi “anelli mancanti” è l’Haasiasaurus di 98 milioni di anni, scoperto vicino a Ramallah nella Cisgiordania palestinese. “Haasiasaurus poteva muoversi sulla terraferma con la stessa facilità che in acqua”, dice Mike Polcyn della Southern Methodist University di Dallas, Texas, che ha descritto la specie nel 1999 (National Science Museum, Tokyo, Monographs, no 15, p 259).

Questi primi mosasauri si sono evoluti in forme completamente marine lunghe fino a 15 metri. La radiazione evolutiva finale dei mostri marini era iniziata e la concorrenza era feroce. “I mosasauri erano coinvolti in lotte feroci tra loro”, dice Everhart. “Ho visto ossa rotte, crani schiacciati ed enormi segni di morsi”. Un tylosauro di 5 metri del Kansas che ha studiato nel 2008 è stato ucciso da un enorme morso alla testa. L’unico animale in grado di procurare una tale ferita era un mosasauro più grande, dice Everhart (Transactions of the Kansas Academy of Sciences, vol 111, p 251).

“Erano in lotte feroci. Ho visto ossa rotte, crani frantumati ed enormi segni di morsi”

Gli ultimissimi mosasauri hanno mostrato un interessante trend evolutivo. “I mosasauri primitivi erano creature snelle che ondulavano i loro corpi come anguille”, dice Johan Lindgren della Lund University in Svezia. “Col tempo hanno irrigidito i loro corpi e alla fine hanno nuotato solo con la coda, come gli squali”. Questo processo ha raggiunto l’apice con Plotosaurus, il mosasauro più avanzato che conosciamo. In un esempio stupefacente di evoluzione convergente, Plotosaurus aveva evoluto una forma del corpo che si avvicinava a quella degli ittiosauri (Lethaia, vol 40, p 153).

Conosciuto solo dall’ultimo Cretaceo, il Plotosauro lungo 8 metri accenna al modo in cui i mosasauri si sarebbero evoluti – se non si fossero estinti.

Alla fine del Cretaceo i mosasauri, i plesiosauri e i pliosauri si sono uniti ai dinosauri nell’appello di un’altra estinzione di massa. “I grandi rettili marini erano in cima a una lunga catena alimentare che crollò 65 milioni di anni fa. Non c’era più abbastanza cibo per tenerli in vita”, dice Noè.

I mostri marini avevano fatto il loro tempo. Ma un vuoto aspettava di essere riempito, e 10 milioni di anni dopo Pakicetus, un mammifero carnivoro che assomigliava un po’ a un lupo, fece un timido tuffo nell’acqua. L’invasione del mare era ricominciata. Ma questa è un’altra storia.

Editoriale: L’attrazione irresistibile dei mostri marini

Altro su questi argomenti:

• dinosauri