Riktiga havsmonster: Jakten på rovdjur X

Av James O’Donoghue

Varje sommar ger sig ett team från universitetet i Oslo i Norge ut på jakt efter monster på ön Spetsbergen. De bär vapen ifall de blir hotade av världens största levande landlevande rovdjur, isbjörnen. Men det är inte björnar de är ute efter. De letar efter ett mycket större byte, de mest formidabla rovdjuren som någonsin levt.

Tappa 150 miljoner år tillbaka i tiden och Spetsbergen var täckt av ett svalt, grunt hav som vimlade av marina reptiler. Varelserna dog ut och deras fossil blev en del av en ö fylld med ben. Ingen annanstans i världen finns så många marina reptiler på en och samma plats.

Under några korta veckor går solen aldrig ner och temperaturen stiger till strax över nollstrecket. Eftersom forskarna vet att marken snart kommer att vara fastfrusen gräver de som galningar. ”Det är som en guldjakt, det finns så många fossiler som väntar på att hittas”, säger gruppledaren Jørn Hurum. ”Platsen är tätt packad med skelett. I skrivande stund finns det förmodligen mer än 1 000 skelett som håller på att vittra fram.”

Hurums arktiska upptäckter är en del av en anmärkningsvärd renässans i intresset för de marina reptilerna från den mesozoiska eran, för 251 till 65 miljoner år sedan – inklusive veckans tillkännagivande av ett nytt kolossalt marint reptil från den ”jurassiska kusten” i Dorset i södra England. Vi vet nu mer om denna grupp varelser än någonsin tidigare.

Marina reptiler var bland de första ryggradsdjursfossil som vetenskapen kände till och de var viktiga för utvecklingen av evolutionsteorin. I slutet av 1700-talet hittades de massiva käkarna från ett ödleliknande djur i en gruva i Maastricht i Nederländerna. Varelsen, som senare fick namnet Mosasaurus, bidrog till att övertyga vetenskapsmännen om att djur kan dö ut, vilket var ett radikalt koncept på sin tid. I början av 1800-talet upptäckte den legendariska fossiljägaren Mary Anning i början av 1800-talet ichthyosaurier och plesiosaurier runt Lyme Bay i sydvästra England, vilket bidrog till att etablera paleontologin som vetenskap. Marina reptiler var bland de bäst förstådda utdöda varelserna under första hälften av 1800-talet och spelade en viktig roll i den intellektuella debatt som gav näring åt Darwins evolutionsteori.

Men de försvann ur sikte när deras släktingar på jorden hamnade i centrum. Det tog nästan ett sekel innan forskningen om marina reptiler kom ut ur den skugga som dinosaurierna kastade. ”Forskarna trodde att de visste allt som fanns att veta”, säger Leslie Noè, expert på plesiosaurier vid Thinktank-museet i Birmingham, Storbritannien. ”Tanken var att de inte var värda att studera. Ingen skulle säga det nu. Vår förståelse för marina reptiler är fenomenalt större nu än för tio år sedan.”

I den moderna världen är marina reptiler få och sällsynta: saltvattenkrokodiler, sköldpaddor och havsormar är sällsynta i kustnära vatten. Men i det isfria växthuset under Mesozoikum korsade reptilerna haven från pol till pol och intog de ekologiska roller som nu till stor del fylls av valar, delfiner, tumlare, sälar och till och med hajar.

Som dagens marina däggdjur utvecklades de marina reptilerna från landlevande förfäder och var luftandande. För dem var det en verklig återkomst till vattnet. Reptilerna utvecklades för cirka 300 miljoner år sedan från amfibieliknande förfäder som behövde lägga sina ägg i vatten. Reptiler däremot trivs i varma, torra miljöer.

En av de första som gick tillbaka var mesosaurierna för cirka 280 miljoner år sedan. De var helt vattenlevande med långa, tunna kroppar, svävade fötter och käkar som var borstade av tänder. De försvann bara några miljoner år senare och lämnade inga kända ättlingar efter sig.

Det var först efter massutdöendet i Perm för 251 miljoner år sedan som en fullskalig reptilinvasion inleddes. Utdöendet var den största rensning av liv som världen någonsin sett och det marina livet drabbades särskilt hårt: 19 av 20 marina arter dog ut.

Air-breathers

De tomma haven var mogna för kolonisering och reptilerna var väl positionerade för att dra nytta av detta. Temperaturen var flera grader varmare än i dag, vilket passade kallblodiga reptiler mycket bra. Att vara luftandande innebar att de kunde trivas i de syrefattiga vattnen i den postpermiska världen där fiskar kämpade för att överleva. Stora rovfiskar var också få.

Många typer av marina reptiler utvecklades under mesozoikum, men fyra sticker ut på grund av deras överflöd, dominans och globala spridning: ichtyosaurier, plesiosaurier, pliosaurier och mosasaurier. Alla fyra grupperna var rovdjur och omfattade de främsta marina rovdjuren på sin tid. Vissa arter uppnådde enorma storlekar.

En nyckel till deras framgång var utvecklingen av levande födslar, eller vivipary. Det har varit känt i årtionden att ichtyosaurierna förökade sig på detta sätt, tack vare välbevarade fossil som hittats i stenbrottet Holzmaden i Tyskland. Ett utsökt exemplar, som nu finns i State Museum of Natural History i Stuttgart, fångar en ichtyosaurie i färd med att föda, vilket också ses spektakulärt i det kinesiska fossilet på bilden nedan.

Vivipary förekom troligen hos alla stora marina reptiler. År 2001 undersökte Mike Caldwell från University of Alberta i Kanada ett mosasauriefossil på naturhistoriska museet i Trieste i Italien. ”Så fort jag öppnade lådan visste jag att vi hade en viktig upptäckt. Framför mig fanns en mosasaurie med embryon – den hade små små versioner av de vuxna djuren uppradade i magen”, säger han.

2004 kom bevis för att en grupp förfäder till plesiosaurierna, keichousaurierna, också födde levande ungar. Därför tror forskarna nu att plesiosaurierna också måste ha varit levande födda (Nature, vol 432, s 383). ”Levande födslar gör att man kan bli mycket större eftersom man inte behöver komma in i grunt vatten eller ta sig upp på land för att lägga ägg”, säger Caldwell. ”Om man kan föda i vatten kan man kolonisera planetens hav” (Proceedings of the Royal Society of London B, vol 268, s 2397).

Den första stora framgångssagan var ichtyosaurierna, som dyker upp i fossilregistret för cirka 245 miljoner år sedan. De tidiga ichthyosaurierna var ålliknande varelser som höll sig nära kusten, men under de följande 40 miljoner åren utvecklades de till strömlinjeformade, delfinformade kryssare som rusade genom de öppna haven, enligt ichthyosaurieexperten Ryosuke Motani vid University of California, Davis (Nature, vol 382, s 347).

Vissa släktlinjer utvecklades till de största marina reptilerna som någonsin levt. År 2004 grävde en grupp under ledning av Elizabeth Nicholls från Royal Tyrrell Museum i Drumheller, Kanada, ut en monstruös ichthyosaurie från 210 miljoner år gamla stenar i British Columbia. Shonisaurus var 21 meter lång och lika stor som en finval, världens näst största levande djur. ”Om man blåser upp en delfin och gör den smalare så är det förmodligen så Shonisaurus såg ut”, säger Motani, som ingick i utgrävningsteamet (Journal of Vertebrate Paleontology, vol 24, s 838). Fragmentariska kvarlevor tyder på att det fanns ännu större ichtyosaurier vid den tiden.

I början av juraperioden för 200 miljoner år sedan hade de enorma jättarna fått sällskap av mindre, snabbare kryssare. År 2002 uppskattade Motani att Stenopterygius, en 180 miljoner år gammal ichtyosaurie från Europa, hade en hastighet som kunde jämföras med tonfisk, som är en av de snabbaste av alla levande fiskar (Paleobiology, vol 28, s 251).

Jura var ichtyosauriernas guldålder. De var vanligare än någon annan marin reptil och var den första gruppen som erövrade de djupa haven, vilket Motani visade genom forskning om deras ögons optiska egenskaper.

I allmänhet är ögonstorlek och kroppsstorlek nära korrelerade hos ryggradsdjur: blåvalar är de största levande ryggradsdjuren och har de största ögonen, med en diameter på 15 centimeter.

Många ichtyosaurier gick emot den trenden. ”Ichthyosauriernas ögon var de största av alla ryggradsdjur”, säger Motani. Den 4 meter långa Ophthalmosaurus, till exempel, hade ögon som var 23 centimeter i diameter, lika stora som frisbees, medan ögonen hos den 9 meter långa Temnodontosaurus var 26 centimeter. Bland levande varelser är det bara djuphavsjättebläckfiskar som har ögon av jämförbar storlek. Motani hävdar att jätteögonen var en anpassning för att kunna dyka ner 500 meter eller mer för att jaga bläckfisk och andra bläckfiskar, som de nu utdöda belemniterna.

Montani uppskattade synskärpan hos ichtyosauriernas ögon genom att beräkna deras ljusinsamlingskapacitet utifrån storlek och brännvidd. Han drog slutsatsen att de var känsligare än ett typiskt nattligt däggdjur. ”På 500 meters djup skulle en människa inte kunna se någonting, men en ichtyosaurie skulle ha kunnat se rörliga objekt”, säger han (Nature, vol 402, s 747).

I början av juraen fick ichtyosaurierna sällskap av plesiosaurierna och pliosaurierna, som trivdes ända fram till slutet av kritaperioden för cirka 65 miljoner år sedan. De var nära besläktade, även om de inte såg ut så: plesiosaurierna hade långa halsar, små huvuden och graciösa kroppar, medan pliosaurierna hade massiva kroppar, korta halsar och stora huvuden. Båda simmade med hjälp av två stora paddelpar.

Det centrala i plesiosauriernas biologi var deras långa halsar, som i extrema fall kunde vara längre än resten av kroppen och svansen tillsammans. Elasmosaurus hals har 72 ryggkotor, vilket är fler än något annat djur som vi känner till. ”Havsdjur med långa halsar försvinner med plesiosauriernas utdöende. Det sättet att leva existerar helt enkelt inte längre”, säger Noè. Ändå var långa halsar en viktig del av plesiosauriernas framgångssaga.

Kanske använde de sina långa halsar för att smyga sig in under fiskstimmar som syntes mot himlen, föreslår experten på marina reptiler, Mike Everhart vid Sternberg Museum of Natural History i Hays, Kansas. ”Plesiosaurien skulle ha närmat sig från en blind plats eftersom fiskar inte kan se bra under eller bakom. Sedan tar den vad den kan innan skolan blir varnad.” Eftersom plesiosauriernas maginnehåll visar att fisk var ett viktigt byte är denna förklaring allmänt accepterad.

Noè har dock nyligen föreslagit att de var bottenätare. Enligt detta scenario rotade plesiosauriernas peg-tandade huvud efter bytesdjur på havsbotten medan kroppen flöt ovanför (Journal of Vertebrate Paleontology, vol 26, s 105A). Stöd för denna idé kom från en upptäckt 2005 i Queensland, Australien, där Colin McHenry från University of Newcastle i New South Wales hittade magsäckar från plesiosaurier fulla av ryggradslösa djur på havsbotten (Science, vol 310, s 75). McHenry anser att båda förklaringarna är korrekta. ”En lång hals är en fantastisk allmän födomekanism. Den gör det möjligt att driva längs botten och plocka upp bitar som intresserar dig, men den ger dig också smidigheten att fånga fisk och bläckfisk”, säger han.

Och även om plesiosaurierna kunde bli 14 meter långa, så upptog nacken en stor del av deras längd. Totalt sett var de dvärglika med sina släktingar pliosaurierna, de obestridda främsta rovdjuren i de mesozoiska haven.

Det råder viss oenighet om identiteten på den allra största pliosaurien, men Pliosaurus måste komma i närheten. Den är känd från en 3 meter lång käke som hittades i Oxfordshire, Storbritannien, och Noè uppskattar att den var upp till 18 meter lång. ”Man kan stoppa in armen i dess tandhålor, de är så enorma”, säger Noè, som beskrev exemplaret 2004 (Proceedings of the Geologists’ Association, vol 115, s 13). Han uppskattar att den vägde så mycket som 30 ton. Som jämförelse var en fullvuxen T. rex ynka 7 ton.

Hurum har hittat fragment av pliosaurier av liknande storlek på Spetsbergen, varav två – med smeknamnet ”rovdjur X” och ”monstret” – kan ha varit upp till 15 meter långa. Den enorma brittiska pliosaurien som tillkännagavs i veckan hade en käke som var cirka 2,4 meter lång, vilket placerar den i samma storleksordning som rovdjur X. Men det är osannolikt att den var lika stor som Pliosaurus själv.

De var inte bara enorma, de var också formidabla. Maginnehållet hos en 11 meter lång australiensisk pliosaurus, Kronosaurus, som levde för 100 miljoner år sedan, avslöjar att den åt plesiosaurier, enligt ännu opublicerad forskning av McHenry. Jämförelser med levande krokodiler tyder på att Kronosaurus hade ett mycket kraftigare bett än vad man skulle kunna förvänta sig för ett djur med en så lång nos.

Av okända skäl hade ichtyosaurier och stora pliosaurier dött ut för 90 miljoner år sedan, men det dröjde inte länge förrän deras ekologiska roller fylldes på på nytt.

Mosasaurier var en ny typ av marina reptiler som förgrenade sig från varanödlans släktskap. Kunskapen om mosasaurierna går tillbaka till upptäckten av Mosasaurus, och deras fossilregister är mer komplett än för andra marina reptiler. Unikt är att vi också känner till semi-aquatiska övergångsformer vid basen av släktträdet.

Den kanske bästa av dessa ”felande länkar” är den 98 miljoner år gamla Haasiasaurus, som upptäcktes nära Ramallah på den palestinska Västbanken. ”Haasiasaurus kunde röra sig på land lika lätt som i vattnet”, säger Mike Polcyn vid Southern Methodist University i Dallas, Texas, som beskrev arten 1999 (National Science Museum, Tokyo, Monographs, nr 15, s 259).

Dessa tidiga mosasaurier fortsatte att utvecklas till helt marina former som kunde bli upp till 15 meter långa. Den slutliga evolutionära strålningen av havsmonster hade börjat och konkurrensen var hård. ”Mosasaurierna hamnade i brutala slagsmål med varandra”, säger Everhart. ”Jag har sett brutna ben, krossade skallar och enorma bitmärken.” En 5 meter lång tylosaurie från Kansas som han studerade 2008 dödades av ett massivt bett i huvudet. Det enda djur som kunde ge en sådan skada var en större mosasaurie, säger Everhart (Transactions of the Kansas Academy of Sciences, vol 111, s 251).

”De hamnade i våldsamma slagsmål. Jag har sett brutna ben, krossade skallar och enorma bitmärken.”

De allra senaste mosasaurierna visade en intressant evolutionär trend. ”Primitiva mosasaurier var slanka varelser som böljade sina kroppar som ålar”, säger Johan Lindgren vid Lunds universitet i Sverige. ”Med tiden blev de stelare och till slut simmade de bara med stjärten, som hajar.” Den här processen kulminerade med Plotosaurus, den mest avancerade mosasaurien vi känner till. I ett häpnadsväckande exempel på konvergent evolution hade Plotosaurus utvecklat en kroppsform som närmade sig ichtyosauriernas (Lethaia, vol 40, s 153).

Den 8 meter långa Plotosaurus, som bara är känd från den senaste krittiden, ger en fingervisning om hur mosasaurierna skulle ha utvecklats – om de inte hade dött ut.

I slutet av krittiden anslöt sig mosasaurierna, plesiosaurierna och pliosaurierna till dinosaurierna i den nya massutrotningen. ”De stora marina reptilerna befann sig i toppen av en lång näringskedja som kollapsade för 65 miljoner år sedan. Det fanns inte längre tillräckligt med mat för att hålla dem vid liv”, säger Noè.

Meremonsterna hade haft sin tid. Men ett vakuum väntade på att fyllas, och 10 miljoner år senare tog Pakicetus, ett köttätande däggdjur som såg lite ut som en varg, ett försiktigt dopp i vattnet. Invasionen av havet hade börjat igen. Men det är en annan historia.

Editorial: Havsmonstrenas oemotståndliga dragningskraft

Mer om dessa ämnen:

• dinosaurier