Prawdziwe potwory morskie: The hunt for predator X

By James O’Donoghue

Każdego lata zespół z Uniwersytetu w Oslo w Norwegii wyrusza na polowanie na potwory na wyspie Spitsbergen. Mają przy sobie broń na wypadek, gdyby zagroził im największy żyjący lądowy drapieżnik świata, niedźwiedź polarny. Ale to nie niedźwiedzie są ich celem. Szukają znacznie większego łupu, najbardziej groźnych drapieżników, które kiedykolwiek żyły.

Przestań 150 milionów lat wstecz, a Spitsbergen był pokryty chłodnym, płytkim morzem rojącym się od morskich gadów. Stworzenia te wymarły, a ich skamieliny stały się częścią wyspy wypchanej po brzegi kośćmi. Nigdzie indziej na świecie nie znaleziono tak wielu morskich gadów w jednym miejscu.

Przez kilka krótkich tygodni słońce nigdy nie zachodzi, a temperatury szybują do poziomu nieco powyżej zera. Wiedząc, że wkrótce ziemia będzie zamarznięta na stałe, badacze kopią jak szaleni. „To jak gorączka złota, tak wiele skamieniałości czeka na znalezienie” – mówi lider zespołu Jørn Hurum. „Teren jest gęsto wypełniony szkieletami. Jak mówimy jest prawdopodobnie więcej niż 1000 szkieletów wietrzenie out.”

Hurum’s Arctic odkrycia są częścią niezwykłego renesansu w interesie w morskich gadów ery mezozoicznej, 251 do 65 milionów lat temu – w tym w tym tygodniu ogłoszenie kolosalnej nowego gada morskiego z „wybrzeża jurajskiego” z Dorset w południowej Anglii. Teraz wiemy więcej o tej grupie stworzeń niż kiedykolwiek wcześniej.

Gady morskie były wśród pierwszych skamieniałości kręgowców znanych nauce i były kluczowe dla rozwoju teorii ewolucji. Pod koniec XVIII wieku masywne szczęki jaszczurowatej bestii zostały znalezione w kopalni w Maastricht w Holandii. Stworzenie to, nazwane później Mosasaurus, pomogło przekonać naukowców, że zwierzęta mogą wyginąć, co w tamtych czasach było radykalną koncepcją. Na początku XIX wieku ichtiozaury i plezjozaury, odkryte przez legendarną łowczynię skamieniałości Mary Anning w okolicach zatoki Lyme Bay w południowo-zachodniej Anglii, przyczyniły się do powstania nauki paleontologii. Morskie gady były jednymi z najlepiej zrozumianych wymarłych stworzeń pierwszej połowy XIX wieku i odegrały ważną rolę w intelektualnej debacie pielęgnującej teorię ewolucji Darwina.

Ale zniknęły z pola widzenia, gdy ich lądowi krewni przesunęli się na centralną scenę. To trwało prawie sto lat dla badań morskich gadów, aby wyłonić się z cienia rzucanego przez dinozaury. „Naukowcy sądzili, że wiedzą już wszystko” – mówi Leslie Noè z muzeum Thinktank w Birmingham w Wielkiej Brytanii, ekspert od plezjozaurów. „Myślano, że nie warto ich badać. Teraz nikt by tak nie powiedział. Nasze zrozumienie morskich gadów jest fenomenalnie większa teraz niż to było nawet 10 lat temu.”

W nowoczesnym świecie, morskie gady są mało i daleko od: słonowodne krokodyle, żółwie i węże morskie są rzadkością wód przybrzeżnych. Jednak w wolnej od lodu cieplarnianych mezozoiku, gady krążyły po oceanach od bieguna do bieguna, zajmując ekologiczne role teraz w dużej mierze wypełnione przez wieloryby, delfiny, morświny, foki, a nawet sharks.

Bardzo podobnie jak dzisiejsze ssaki morskie, gady morskie ewoluowały z lądowych przodków i były oddychanie powietrzem. Dla nich, to był prawdziwy powrót do wody. Gady wyewoluowały około 300 milionów lat temu z płazopodobnych przodków, którzy potrzebowali złożyć jaja w wodzie. Gady, w przeciwieństwie do nich, rozwijają się w gorących, suchych środowiskach.

Pośród pierwszych, które wróciły były mezozaury około 280 milionów lat temu. Były one w pełni wodne z długimi, cienkimi ciałami, pajęczymi stopami i szczękami szczerzącymi się z zębami. Zniknęły zaledwie kilka milionów lat później, nie pozostawiając żadnych znanych potomków.

Tylko po permskim masowym wymieraniu 251 milionów lat temu rozpoczęła się pełnowymiarowa inwazja reptilian. Wymieranie było największym wyniszczeniem życia, jakie kiedykolwiek widział świat, a życie morskie ucierpiało szczególnie mocno: 19 z każdych 20 gatunków morskich wyginęło.

Oddechowce powietrza

Puste morza dojrzały do kolonizacji, a gady były dobrze przygotowane, by to wykorzystać. Temperatury były o kilka stopni cieplejsze niż obecnie, co bardzo odpowiadało zimnokrwistym gadom. Oddychanie powietrzem oznaczało, że mogły one rozwijać się w wodach o niskiej zawartości tlenu w świecie postpermiańskim, gdzie ryby walczyły o przetrwanie. Duże drapieżne ryby były również nieliczne i rzadkie.

Wiele typów gadów morskich wyewoluowało w mezozoiku, ale cztery wyróżniają się dzięki swojej obfitości, dominacji i globalnemu rozmieszczeniu: ichtiozaury, plezjozaury, pliozaury i mosazaury. Wszystkie cztery grupy były drapieżne i należały do najlepszych morskich drapieżników swoich czasów. Niektóre gatunki osiągały naprawdę ogromne rozmiary.

Jednym z kluczy do ich sukcesu była ewolucja żywych narodzin, czyli vivipary. Od dziesięcioleci wiadomo, że ichtiozaury rozmnażały się w ten sposób, dzięki dobrze zachowanym skamieniałościom znalezionym w kamieniołomie Holzmaden w Niemczech. Jeden z przepięknych okazów, znajdujący się obecnie w Państwowym Muzeum Historii Naturalnej w Stuttgarcie, uwiecznia ichtiozaura w trakcie porodu, widocznego również spektakularnie w chińskiej skamielinie przedstawionej na zdjęciu poniżej.

Vivipary zaobserwowano prawdopodobnie u wszystkich dużych gadów morskich. W 2001 roku Mike Caldwell z University of Alberta w Kanadzie badał skamielinę mosazaura w Muzeum Historii Naturalnej w Trieście we Włoszech. „Gdy tylko otworzyłem szufladę, wiedziałem, że mamy do czynienia z ważnym odkryciem. Przede mną leżał mosazaur z embrionami – w jego brzuchu znajdowały się maleńkie wersje dorosłych osobników” – mówi.

W 2004 roku pojawiły się dowody na to, że grupa przodków plezjozaurów, keichousaurów, również rodziła żywe młode. W rezultacie naukowcy uważają teraz, że plezjozaury musiały być również żyworodne (Nature, t. 432, s. 383). „Żywe narodziny pozwalają ci stać się znacznie większym, ponieważ nie musisz wchodzić do płytkiej wody ani torować sobie drogi na ląd, by złożyć jaja” – mówi Caldwell. „Jeśli możesz rodzić w wodzie, wtedy możesz skolonizować oceany planety” (Proceedings of the Royal Society of London B, vol 268, p 2397).

Pierwszym wielkim sukcesem były ichtiozaury, które pojawiają się w zapisie kopalnym około 245 milionów lat temu. Wczesne ichtiozaury były podobnymi do węgorza stworzeniami, które trzymały się blisko brzegu, ale przez następne 40 milionów lat ewoluowały w opływowe, delfinokształtne krążowniki, które ścigały się w otwartych oceanach, według eksperta od ichtiozaurów Ryosuke Motani z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis (Nature, tom 382, str. 347).

Niektóre linie ewoluowały w największe morskie gady, jakie kiedykolwiek żyły. W 2004 roku zespół kierowany przez Elizabeth Nicholls z Royal Tyrrell Museum w Drumheller w Kanadzie wydobył monstrualnego ichtiozaura z 210-milionowych skał w Kolumbii Brytyjskiej. Mierzący 21 metrów długości Shonisaurus był tak duży jak wieloryb płetwonogi, drugie co do wielkości żyjące zwierzę na świecie. „Jeśli nadmuchać delfina i uczynić go chudszym, to prawdopodobnie tak właśnie wyglądał Shonisaurus” – mówi Motani, który był członkiem zespołu wykopaliskowego (Journal of Vertebrate Paleontology, vol. 24, s. 838). Fragmentaryczne szczątki sugerują, że jeszcze większe ichtiozaury istniały mniej więcej w tym czasie.

Do początku okresu jurajskiego 200 mln lat temu do behemotów dołączyły mniejsze, szybsze krążowniki. W 2002 roku Motani oszacował, że Stenopterygius, 180-milionowy ichtiozaur z Europy, miał prędkość przelotową porównywalną z tuńczykami, które należą do najszybszych spośród wszystkich żyjących ryb (Paleobiology, vol 28, p 251).

Jura była złotym wiekiem ichtiozaurów. Występowały one liczniej niż jakiekolwiek inne gady morskie i były pierwszą grupą, która podbiła głębokie oceany, co Motani wykazał dzięki badaniom właściwości optycznych ich oczu.

Ogólnie, rozmiar oczu i rozmiar ciała są ściśle skorelowane u kręgowców: wieloryby błękitne są największymi żyjącymi kręgowcami i mają największe oczy, o średnicy 15 centymetrów.

Wiele ichtiozaurów przeczyło temu trendowi. „Oczy ichtiozaurów były największe spośród wszystkich kręgowców” – mówi Motani. Na przykład 4-metrowy Ophthalmosaurus miał oczy o średnicy 23 centymetrów, czyli wielkości piłek do frisbe, podczas gdy oczy 9-metrowego Temnodontosaurus miały 26 centymetrów. Wśród żywych stworzeń tylko głębinowe kałamarnice olbrzymie mają oczy porównywalnej wielkości. Motani twierdzi, że gigantyczne oczy były adaptacją do nurkowania w dół 500 metrów lub więcej, by polować na kałamarnice i inne głowonogi, takie jak wymarłe już belemnity.

Montani oszacował ostrość widzenia oczu ichtiozaurów, obliczając ich zdolność zbierania światła na podstawie wielkości i ogniskowej. Doszedł do wniosku, że były one bardziej wrażliwe niż u typowego nocnego ssaka. „Na głębokości 500 metrów człowiek nie byłby w stanie nic zobaczyć, ale ichtiozaur byłby w stanie dostrzec poruszające się obiekty”, mówi (Nature, vol. 402, p 747).

Na początku Jury do ichtiozaurów dołączyły plezjozaury i pliozaury, które kwitły aż do końca kredy około 65 milionów lat temu. Były blisko spokrewnione, choć na to nie wyglądały: plezjozaury miały długie szyje, małe głowy i zgrabne ciała, pliozaury zaś masywne ciała, krótkie szyje i duże głowy. Oba pływały używając dwóch dużych par wioseł.

Centralne dla biologii plezjozaurów były ich długie szyje, które w skrajnych przypadkach mogły być dłuższe niż reszta ciała i ogon razem wzięte. Szyja Elasmosaurus ma 72 kręgi, więcej niż jakiekolwiek inne zwierzę, o którym wiemy. „Morskie zwierzęta o długiej szyi znikają wraz z wymarciem plezjozaurów. Ten sposób życia po prostu już nie istnieje” – mówi Noè. A jednak długie szyje były integralną częścią historii sukcesu plezjozaurów.

Może używały one swoich długich szyi, by podkradać się pod ławice ryb widocznych na tle nieba, sugeruje ekspert od gadów morskich Mike Everhart z Sternberg Museum of Natural History w Hays w stanie Kansas. „Plezjozaur podchodziłby z martwego punktu, ponieważ ryby nie widzą dobrze pod sobą ani z tyłu. Następnie chwyta to, co może, zanim szkoła zostanie zaalarmowana”. Z zawartością żołądka plezjozaura pokazującą, że ryby były główną zdobyczą, to wyjaśnienie jest powszechnie akceptowane.

Jednakże Noè ostatnio zasugerował, że były one dolnymi karmicielami. Według tego scenariusza zębata głowa plezjozaura grzebała w dnie morza w poszukiwaniu zdobyczy, podczas gdy jego ciało unosiło się nad nim (Journal of Vertebrate Paleontology, t. 26, s. 105A). Wsparcie dla tej idei przyniosło odkrycie z 2005 roku w Queensland w Australii, gdzie Colin McHenry z University of Newcastle w Nowej Południowej Walii znalazł żołądki plezjozaurów pełne bezkręgowców z dna morza (Science, t. 310, s. 75). McHenry uważa, że oba wyjaśnienia są poprawne. „Długa szyja to fantastyczny mechanizm żerowania ogólnego przeznaczenia. To pozwala dryfować wzdłuż dna i wybrać kawałki, które cię interesują, ale także daje zwinność złapać ryby i squid,” he says.

Although plesiosaurs może osiągnąć 14 metrów, wiele z ich długości została podjęta przez ich szyi. W sumie były one skarłowaciałe przez swoich krewnych pliozaurów, niekwestionowanych najlepszych drapieżników mórz mezozoicznych.

Istnieją pewne spory co do tożsamości największego pliozaura, ale Pliosaurus musi być blisko. Jest on znany z 3-metrowej szczęki znalezionej w Oxfordshire w Wielkiej Brytanii, a Noè szacuje, że miał do 18 metrów długości. „Można by wsadzić rękę w gniazda jego zębów, są tak ogromne” – mówi Noè, który opisał ten okaz w 2004 roku (Proceedings of the Geologists’ Association, vol. 115, s. 13). Szacuje on, że ważył on aż 30 ton. Dla porównania, w pełni wyrośnięty T. rex ważył 7 ton.

Hurum znalazł fragmenty pliozaurów podobnej wielkości na Spitsbergenie, z których dwa – o przydomkach „drapieżnik X” i „potwór” – mogły mieć aż 15 metrów długości. Ogromny brytyjski pliozaur ogłoszony w tym tygodniu miał szczękę o długości około 2,4 metra, co stawia go w tym samym ballparku co drapieżnik X. Ale jest mało prawdopodobne, by był tak duży jak sam Pliosaurus.

Nie tylko były ogromne, były też groźne. Zawartość żołądka 11-metrowego australijskiego pliozaura Kronosaurus, który żył 100 milionów lat temu, ujawnia, że jadł on plezjozaury, zgodnie z jeszcze nieopublikowanymi badaniami McHenry’ego. Porównania z żyjącymi krokodylami sugerują, że Kronozaur miał znacznie potężniejszy zgryz, niż można by się spodziewać po zwierzęciu z tak długim pyskiem.

Z nieznanych powodów ichtiozaury i duże pliozaury wymarły 90 milionów lat temu, ale nie trzeba było długo czekać na ponowne wypełnienie ich ekologicznych ról.

Mezazaury były nową rasą morskich gadów, które odgałęziły się od linii jaszczurek monitorowych. Wiedza o mosazaurach sięga odkrycia Mosasaurus, a ich zapis kopalny jest bardziej kompletny niż w przypadku innych gadów morskich. Co wyjątkowe, wiemy również o półwodnych formach przejściowych u podstawy drzewa genealogicznego.

Prawdopodobnie najlepszym z tych „brakujących ogniw” jest 98-milionowy Haasiasaurus, odkryty w pobliżu Ramallah na palestyńskim Zachodnim Brzegu. „Haasiasaurus mógł poruszać się na lądzie równie łatwo jak w wodzie”, mówi Mike Polcyn z Southern Methodist University w Dallas w Teksasie, który opisał ten gatunek w 1999 roku (National Science Museum, Tokyo, Monographs, nr 15, s 259).

Te wczesne mosazaurów przeszły ewolucję do form w pełni morskich o długości do 15 metrów. Rozpoczęło się ostateczne promieniowanie ewolucyjne potworów morskich, a konkurencja była ostra. „Mosasaury wdawały się w zaciekłe walki między sobą,” mówi Everhart. „Widziałem połamane kości, zmiażdżone czaszki i ogromne ślady ugryzień”. Pięciometrowy tylozaur z Kansas, którego badał w 2008 roku, został zabity przez potężne ugryzienie w głowę. Jedynym zwierzęciem zdolnym do zadawania takich obrażeń był większy mosazaur, mówi Everhart (Transactions of the Kansas Academy of Sciences, vol 111, p 251).

„Wdawały się w zaciekłe walki. Widziałem połamane kości, zmiażdżone czaszki i ogromne ślady ugryzień”

Najnowsze mosazury wykazywały interesujący trend ewolucyjny. „Prymitywne mosasaury były smukłymi stworzeniami, które falowały ciałem jak węgorze” – mówi Johan Lindgren z Uniwersytetu Lund w Szwecji. „Z czasem usztywniły swoje ciała i w końcu pływały tylko ogonami, jak rekiny”. Proces ten osiągnął szczyt w przypadku Plotosaurus, najbardziej zaawansowanego mosazaura, jakiego znamy. W oszałamiającym przykładzie ewolucji konwergentnej, Plotosaurus miał wyewoluowany kształt ciała zbliżony do ichtiozaurów (Lethaia, t. 40, s. 153).

Znany tylko z ostatniej kredy, 8-metrowy Plotosaurus podpowiada, w jaki sposób mosazury mogłyby ewoluować – gdyby nie wyginęły.

Pod koniec kredy mosazaur, plezjozaur i pliozaur dołączyły do dinozaurów w apelu kolejnego masowego wymierania. „Wielkie morskie gady były na szczycie długiego łańcucha pokarmowego, który zawalił się 65 milionów lat temu. Nie było już wystarczająco dużo pożywienia, by utrzymać je przy życiu” – mówi Noè.

Potwory morskie miały swój dzień. Ale próżnia czekała na wypełnienie i 10 milionów lat później Pakicetus, mięsożerny ssak, który wyglądał trochę jak wilk, nieśmiało zanurzył się w wodzie. Inwazja morza rozpoczęła się na nowo. Ale to już inna historia.

Editorial: Sea monsters’ irresistible attraction

Więcej na ten temat:

• dinozaury

.