Badacze wykazali, że zmiana różnorodności skamieniałych treści pokarmowych, takich jak pozostałości ryb, owadów czy roślin, odzwierciedlała ewolucję dinozaurów i przekształcenia ekosystemów.

Co więcej, właśnie zmiany klimatyczne i przekształcenia roślinności w późnym triasie i wczesnej jurze stworzyły warunki sprzyjające stopniowemu zajmowaniu nisz ekologicznych przez dinozaury, dzięki czemu dinozaury rozpoczęły swą ewolucję jako małe, wszystkożerne organizmy, a skończyły na gigantycznych roślinożercach i mięsożercach.

Kluczem do uzyskania takich odpowiedzi były koprolity, czyli skamieniałe odchody. Badacze z Polski i Szwecji przeanalizowali ponad 500 bromalitów (koprolitów, kololitów i regurgitalitów) oraz innych skamieniałości z bezpośrednimi dowodami żerowania (np. kości ze śladami ugryzień). Materiał ma ponad 200 mln lat i pochodził z tzw. Basenu Polskiego, obejmującego tereny Śląska i Gór Świętokrzyskich. 

„Flagową misją naszych badań i publikacji jest pokazanie, że warto spojrzeć na prehistoryczne zwierzęta z punktu widzenia ekologa; rozpoznać szlaki troficznych interakcji między organizmami w całym ekosystemem. Tego w zasadzie nikt wcześniej nie zrobił, ponieważ właściwie wszystkie dotychczasowe publikacje dotyczące ewolucji dinozaurów są oparte na kościach (i jeszcze tropach), które są przecież oznaką śmierci, a nie życia” – powiedział w rozmowie z Nauką w Polsce inicjator badań oraz autor prowadzący dr Grzegorz Niedźwiedzki.

PODRÓŻ Z WALIZKĄ PEŁNĄ… ODCHODÓW DINOZAURÓW

Aby podkreślić nietuzinkowość tej publikacji dr Grzegorz Niedźwiedzki przybliża tło historyczne jej powstania.

„W zasadzie publikacja swój początek ma z 25-30 lat temu, gdy jeszcze jako student po raz pierwszy znalazłem koprolity. Wtedy były one uważane za taką ciekawostkę przyrodniczą – wszyscy szukaliśmy przecież kości, zębów, pazurów. Ja jednak zainteresowałem się tym niszowym tematem i w czasie różnych wykopalisk, w których brałem udział, gromadziłem te skamieniałe odchody. Miałem przeczucie, że kiedyś coś z nimi zrobię” – opowiadał paleobiolog z Uniwersytetu w Uppsali (Szwecja) i Państwowego Instytutu Geologicznego – PIB.

Po kilkunastu latach, gdy Grzegorz Niedźwiedzki pracował już na Uniwersytecie w Uppsali, jeden z jego doktorantów postanowił bliżej przyjrzeć się kilku okazom koprolitów z jego kolekcji. „Wspólnie wpadliśmy na pomysł, aby nie badać ich znanymi metodami jak rozpuszczanie w kwasie czy analizowanie kawałków pod mikroskopem, które niszczyły materiał, ale by je prześwietlić w wysoce zaawansowanej technologii, dostępnej w European Synchrotron Radiation Facility w Grenoble we Francji. Do dziś dobrze pamiętam swoją pierwszą wizytę w tej instytucji, kiedy podróżowałem z walizką pełną skamieniałych odchodów dinozaurów” – mówił.

Pierwsze eksperymenty wyszły bardzo dobrze. „Gdy uzyskaliśmy pierwsze obrazy z wnętrza tych koprolitów okazało się, że jest tam prawdziwe paleontologiczne eldorado! Zobaczyliśmy mnóstwo bardzo dobrze zachowanych elementów. Kolejne pięć lat spędziliśmy na pracy z tym materiałem” – dopowiedział.

MIGIEM PRZEZ 30 MILIONÓW LAT

Badaczy nie interesowały koprolity same w sobie, ale struktury troficzne (sieci pokarmowe) i interakcje między organizmami, które można zrekonstruować na podstawie tych skamieniałych odchodów, w połączeniu z dostępną wiedzą na temat różnych grup (taksonów) dinozaurów i innych gadów.

Z tych analiz można się m.in. dowiedzieć, że bromality, czyli kopalne produkty trawienne, zwiększają swój rozmiar i różnorodność w całym analizowanym przedziale, co wskazuje na powiązanie pojawienia się coraz to większych grup dinozaurów z nowymi adaptacjami do żerowania.

Dla zobrazowania tego długiego procesu badacze wyznaczyli pięć migawek z życia tych ekosystemów na przestrzeni 30 mln lat.

Analizowanym przedstawicielem pierwszej badanej fazy – 230 mln lat temu – był odnaleziony w Krasiejowie pradinozaur – silezaur. „Miał około 2 metry. Był takim ekologicznym spryciarzem, który był gotowy zjeść i rośliny, i owady np. chrząszcze, ale też ryby. Był wszystkożercą, który musiał sobie jakoś radzić” – tłumaczył naukowiec.

Idąc krok dalej, wyłania się świat dinozaurów drapieżnych, raczej średnich rozmiarów. „Tutaj zaskoczyło nas, że w ich odchodach znaleźliśmy ryby, które stanowiły nie wyjątek, a większość pożywienia” – opowiadał. 

Następny skok w przód o kilka milionów lat i migawka z triasowego świata, gdy dinozaury drapieżne stają się coraz większe m.in. eliminując duże formy drapieżnych archaicznych gadów. Pojawiają się też formy roślinożerne. „W tej fazie najciekawsze były dla mnie wyniki analiz odchodów lisowicii – wielkiego gada ssakokształtnego znalezionego na Śląsku, w Lisowicach właśnie. Okazało się, że jadł on sucholubne rośliny nagonasienne, do których dzisiaj zalicza się m.in. iglaki” – mówił badacz.

Znów kilka milionów lat w przód, na koniec triasu, gdy na terenach Polski doszło do ocieplenia i zwiększenia wilgotności powietrza. Zmienia się szata roślinna, a tereny porastają paprocie i inne tropikalne rośliny. „Wtedy też zaczęły się pojawiać duże roślinożerne zauropodomorfy (praprzodkowie zauropodów, czyli potężnych roślinożerców z długimi szyjami). Ich menu jest zdecydowanie bogatsze niż dotychczas; w odchodach znaleźliśmy m.in. paprocie” – podał.

Wraz z rozwojem dużych roślinożerców pojawiają się też duże drapieżniki. „Przeszliśmy do ostatniej fazy – to taki park jurajski, znany np. z filmów Stevena Spielberga. Z tego czasu badaliśmy skamieniałe odchody długie nawet na 30 cm! Co ciekawe, w odchodach tych wielkich na 7-8 m drapieżników znaleźliśmy łuski małych ryb, kości krokodylomorfów, mniejszych gadów. Wynika z tego, że one jadły, co napotkały, a niekoniecznie urządzały spektakularne polowania, jak to jest przedstawiane w książkach czy filmach” – opowiadał dalej.

Jak wskazał badacz, dane z Polski mogą wyjaśniać globalne wzorce, rzucając nowe światło na procesy, które doprowadziły do powstania złożonych ekosystemów zdominowanych przez dinozaury oraz otwierając nowe perspektywy w badaniach nad ich ewolucją i adaptacją do zmieniających się warunków środowiskowych.

KOPROLITY DOCZEKAŁY SIĘ

Grzegorz Niedźwiedzki podkreślił, że dla niego, paleobiologa, „szczególnie fascynujące” w tej publikacji jest spojrzenie na dawne ekosystemy nie z perspektywy wydarzeń katastroficznych jak wulkanizm czy masowe wymieranie, ale z perspektywy długotrwałych, ciągnących się przez miliony lat, procesów. „Być może właśnie to jest kluczem do zrozumienia ewolucji dinozaurów” – wskazał.

Ponadto, badacz cieszy się, że udało się „odczarować” koprolity. „Do tej pory koprolity były marginalizowane, nie do końca doceniane, a nawet bywały obiektem żartów. Nam udało się pokazać, że badając koprolity możemy dowiedzieć się wielu nieznanych rzeczy. Poza tym, one opowiadają przecież o życiu prehistorycznych zwierząt; szkielety to już śmierć” – powiedział naukowiec.

Pytany, czy po opublikowaniu wyników badań w „Nature” czuje się spełniony, czy wręcz odwrotnie, czuje głód wiedzy, odpowiedział przysłowiem: im głębiej w las, tym więcej drzew. „Czuje się dokładnie tak samo. Wciąż mamy tyle znaków zapytania, tyle niewiadomych, że możliwych ścieżek do podjęcia badań jest bardzo dużo” – podsumował badacz.

Artykuł można przeczytać TU. Pierwszym autorem jest Martin Qvarnström z Uniwersytetu w Uppsali. Polacy, którzy są współautorami publikacji reprezentują: Uniwersytet Śląski w Katowicach, Instytut Botaniki im. Władysława Szafera PAN w Krakowie, Uniwersytet Jagielloński, Instytut Nauk Geologicznych PAN, Instytut Paleobiologii PAN oraz Polski Instytut Geologiczny – PIB.

Nauka w Polsce, Agnieszka Kliks-Pudlik

akp/ agt/