Jak dinozaury opanowały świat? Badania skamieniałych odchodów zdradzają ich sekret

Badania skamieniałych odchodów oraz wymiocin i obecnych w nich niestrawionych szczątków pożywienia, zarówno roślin, jak i zwierząt, pokazały, jak dinozaury stały się dominującymi zwierzętami na planecie w późnym triasie i wczesnej jurze. Analiza skamieniałości znalezionych na terenie Polski ujawniła, w jaki sposób dinozaury wyparły rywali, zróżnicowały się w niezliczone formy i osiągnęły swoje gigantyczne rozmiary.

Badania prowadzone przez paleontologów z Uniwersytetu w Uppsali, we współpracy z naukowcami z Norwegii, Polski i Węgier ukazały się na łamach pisma "Nature" (DOI: 10.1038/s41586-024-08265-4).

Bromality to skamieniałe pozostałości materiału pochodzącego z układu trawiennego różnych organizmów. Najbardziej znanymi rodzajami bromalitów są skamieniałe odchody, czyli koprolity, ale do kategorii bromalitów zaliczane są także skamieniałe wymiociny czy wyplówki, fachowo określane regurgitalitami. Bromality mogą dostarczyć ważnych dowodów dotyczących diety i innych czynników troficznych organizmów, które je wytworzyły. Są też niezwykle użyteczne do rekonstrukcji starożytnych sieci pokarmowych.

Naukowcy w swoich pracach zbadali setki próbek za pomocą zaawansowanego obrazowania synchrotronowego, aby szczegółowo zwizualizować ukryte w bromalitach niestrawione resztki pokarmu roślinnego i zwierzęcego. To pomogło odtworzyć strukturę ekosystemów w czasie, gdy dinozaury dopiero rozpoczynały swoją drogę do dominacji na planecie.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

– Nasze badanie pokazuje, że można wykorzystać niepozorne skamieniałości, aby uzyskać naprawdę niezwykłe wyniki — mówi Martin Qvarnström z Uniwersytetu w Uppsali w Szwecji, współautor publikacji.

Na przestrzeni lat paleontolodzy przedstawiali różne teorie na temat tego, jak dinozaury opanowały świat. Wiele wiemy o ich życiu i wyginięciu, ale pierwsze 30 milionów lat ewolucji dinozaurów w okresie późnego triasu stanowi lukę w naszej wiedzy. Prawdopodobnie ich sukces wynikał z ich zdolności do adaptacji do zmieniającego się ekosystemu. Ale czy na pewno zmiany środowiskowe faworyzowały je nad innymi gatunkami? Czy miały one wyjątkowe zalety anatomiczne, czy może ich rywale zostali osłabieni przez zmiany klimatyczne lub katastrofalne erupcje wulkanów? Nie ma spójnej koncepcji, która w pełni wyjaśniałaby ich drogę do dominacji na planecie.

Dinozaury pojawiły się w triasie około 230 milionów lat temu. Od początków jury (około 200 milionów lat temu) do końca kredy (66 milionów lat temu) były dominującym gatunkiem na planecie. Ich panowanie na Ziemi trwało 135 milionów lat i zakończyło się wraz z uderzeniem dużej asteroidy, która pozostawiła po sobie krater Chicxulub, znajdujący się u wybrzeży Meksyku.

Aby lepiej zrozumieć wczesną ewolucję dinozaurów Niedźwiedzki, Qvarnström i inni naukowcy zbadali ponad 500 bromalitów znalezionych na obszarze Polski. Szacuje się, że skamieniałości mają około 200 milionów lat. W tamtym czasie obszary Polski znajdowały się na północnych krańcach ówczesnego superkontynentu Pangea. Zespół zastosował kilka metod do analizy bromalitów i ich zawartości, w tym różne rodzaje technik mikroskopowych oraz mikrotomografię synchrotronową.

Następnie bromality naukowcy przypisali starożytnym taksonom na podstawie ich rozmiaru, kształtu i zawartości. Na przykład ryby dwudyszne i rekiny mają spiralne przewody pokarmowe, które pozostawiają odchody o podobnych kształtach. Z kolei płazy pozostawiają owalne koprolity pełne łusek ryb. – Widzę te koprolity jak małe skrzynie ze skarbami. Otrzymujemy zakonserwowane substancje organiczne, małe owady i półkompletne ryby. To oszałamiające, gdy przegląda się te okazy – mówi Qvarnström.

Naukowcy dokładnie zbadali również znalezione w bromalitach szczątki zwierząt, ryb, roślin i owadów. Te ostatnie zachowały się szczególnie dobrze w skamieniałościach. – Niektóre z nich były niezwykle dobrze zachowane w trzech wymiarach i ze wszystkimi czułkami i nogami – mówi Qvarnström.

Miejsca, w których odkryto bromality również dostarczyły cennych wskazówek. Koprolity często znajdowane są wśród kości i odcisków stóp stworzeń, które je pozostawiły. – Jeśli znajdziesz koprolit o długości 30 centymetrów lub większy w miejscu, w którym jest wiele tropów dinozaurów, prawdopodobnie nie będziesz mieć wątpliwości, kto zostawił tam odchody — wyjaśnia Grzegorz Niedźwiedzki, paleontolog z Uniwersytetu w Uppsali, współautor nowego artykułu.

Naukowcy analizowali na przykład długie koprolity pełne szczątków ryb, które ich zdaniem pozostawił po sobie Paleorhinus, gad podobny do krokodyla, uzbrojony w długi pysk i ostre zęby. Albo skamieniałe odchody zawierające całe, nienaruszone chrząszcze, które, jak uważają uczeni, należały do owadożernego gada o nazwie Silesaurus opolensis, który był bliskim krewnym dinozaurów. Z kolei koprolity przypisywane archozaurowi o nazwie Smok Wawelski, przerażającemu, liczącemu 5 metrów dwunożnemu drapieżnikowi z ostrymi zębami i potężnymi szczękami, zawierały zmiażdżone kości i zęby jego ofiary.

Analiza bromalitów pozwoliła badaczom zrekonstruować sieci pokarmowe z tamtego czasu, czyli kto kogo zjadał. Zespół odkrył, że liczba i różnorodność zawartości skamieniałości wzrastała z czasem, co sugeruje, że większe dinozaury o bardziej zróżnicowanych nawykach żywieniowych zaczęły zyskiwać na znaczeniu w późnym triasie (między 237 a 201 milionami lat temu).

Porównując skamieniałości z danymi roślinnymi z tego okresu, naukowcy odkryli, że rozwój dinozaurów był kształtowany zarówno przez przypadek jak i adaptacje. Na przykład zmiana klimatu doprowadziła do wzrostu wilgotności, co zmieniło dostępną roślinność. Dinozaury były w stanie lepiej przystosować się do tego zmieniającego się klimatu i diety niż inne zwierzęta lądowe.

Przyglądając się, jak wzorce żywieniowe zmieniały się w czasie, naukowcy uzyskali nowe wskazówki dotyczące tego, jak dinozaury zdominowały Ziemię. Przodkowie dinozaurów byli małymi wszystkożercami, drugoplanowymi graczami w ekosystemie triasowym. Dały one początek wczesnym dinozaurom, takim jak małe drapieżne teropody, które żywiły się owadami i rybami. Pod koniec jury klimat stał się cieplejszy i bardziej wilgotny, a roślinność rozrosła się, zapewniając więcej pożywienia dinozaurom roślinożernym, takim jak zauropody, ogromne stworzenia o długich szyjach, które pozostawiały po sobie odchody pełne resztek roślin.

– Wszystko wskazuje na to, że wczesne zauropody zjadały ogromne ilości paproci o dużych liściach. To mógł być przepis na sukces: jedz paprocie i rośnij – wskazuje Niedźwiedzki. Gdy z roślinożerców wyrosły gigantyczne stworzenia, tak samo stało się z dwunożnymi teropodami, które na nie polowały. Pod koniec triasu, jak wykazały skamieniałe odchody, dinozaury dominowały na wszystkich poziomach ekosystemu, a ich rywale niebędący dinozaurami miały marginalne znaczenie. Ogólne zarysy tej historii były już znane z kości i innych dowodów kopalnych, ale nowe badania dodają nieznane szczegóły i spostrzeżenia na temat starożytnych łańcuchów pokarmowych.

– Dowiedzieliśmy się, że rozwój dinozaurów trwał dość długo i był naprawdę złożony – mówi Qvarnström. – Składanie w całość tego, kto kogo zjadł w przeszłości, to prawdziwa praca detektywistyczna. Możliwość zbadania, co zwierzęta jadły i jak oddziaływały na swoje środowisko, pomaga nam zrozumieć, co umożliwiło dinozaurom osiągnięcie tak wielkiego sukcesu – dodaje.

– Materiał badawczy zbierano przez 25 lat. Sporo czasu zajęło nam złożenie tego wszystkiego w spójny obraz. Nasze badania są innowacyjne, ponieważ postanowiliśmy zrozumieć biologię wczesnych dinozaurów na podstawie ich preferencji żywieniowych. Po drodze dokonaliśmy wielu zaskakujących odkryć – podkreśla Niedźwiedzki.

Niedźwiedzki już ma na koncie spektakularne odkrycia. W 2020 roku poinformował o odkryciu na Grenlandii kości sprzed 215 mln lat należących do najstarszego, znanego nam ssaka. Jest też współautorem publikacji dot. znalezionego na Śląsku kuzyna ssaków sprzed 200 mln lat, który swoim wyglądem przypominał skrzyżowanie nosorożca z żółwiem.

Źródło: Uppsala University, Science, Nature, fot. Unsplash