https://frosthead.com

Jak postavit obřího dinosaura

Byli to nejúžasnější zvířata, která kdy chodila po Zemi. Sauropodové dinosaury - „tenké na jednom konci; mnohem silnější uprostřed; a pak opět ztenčený na druhém konci, “jak je popsal komik John Cleese - titáni, kteří prosperovali více než 130 milionů let. Největší známý druh, jako je Argentinosaurus a Futalognkosaurus z prehistorické Jižní Ameriky, se táhl více než 100 stop a vážil více než 70 tun. Kosti nalezené v 70. letech 20. století (a od té doby nějak ztracené) naznačují, že záhadný druh zvaný Amphicoelias mohl být ještě větší.

Žádný suchozemský savec se nikdy nepřibližoval velikosti těchto chrličů dinosaurů. Prehistorický hornless nosorožec Paraceratherium - největší suchozemský savec vůbec - byl pouhých 40 stop dlouhý a vážil úbohých 17 tun, a dnešní afričtí sloni křoví, 5 tun, vypadali elegantně vedle největších dinosaurů sauropodů. (Modré velryby na 100 stopách a 200 tunách jsou o něco masivnější než sauropody, ale fyziologicky je snazší být ve vodním prostředí velcí.)

Co to bylo o těchto dinosaurech, které jim umožnily stát se největšími suchozemskými zvířaty všech dob? Paleontologové se nad touto otázkou hádají více než století. Dokonce i relativně skromní giganti, jako jsou Apatosaurus a Diplodocus, věřili raní přírodovědci, byli tak velcí, že museli být omezeni na řeky a jezera dostatečně hluboká, aby podporovali objem dinosaurů. Na zemi, argument pokračoval, tito dinosauři by se zhroutili pod vlastní váhou. Sedmdesátá léta, kosterní důkazy a zachované stopy na kolejích potvrdily, že sauropodové byli obyvateli země. Ale teprve nedávno se paleontologové mohli začít odkrývat tajemství toho, jak se tato zdánlivě nepravděpodobná zvířata během jejich života vyvíjely a jak se vyvinuly na prvním místě.

Pochopení přirozené historie sauropodů bylo zásadní pro to, aby zjistili, jak jsou tak velké. Ačkoli někteří z nejčasnějších členů linie sauropodů - jako je 230 milionů let stará Panphagia z Argentiny - byli kratší než pět stop, přesto měli jedinečnou kombinaci zvláštností, které nakonec skupině umožnily dosáhnout obrovské velikosti.

Způsob reprodukce sauropodů mohl být klíčem k jejich schopnosti vyrůstat v tak úžasné velikosti. Matka sauropodové pokládali v malých hnízdech najednou asi 10 vajec; bylo nalezeno mnoho spár fosilizovaných vajec, stejně jako tisíce vajec z míst po celém světě. (Někteří dokonce uchovali embrya uvnitř, což paleontologům umožnilo definitivně identifikovat vajíčka sauropodů podle jejich tvaru.) To znamená, že tito dinosauři rostli mimo těla své matky. Podle Christine Janis z Brown University a Matthew Carrano z Smithsonianova Národního muzea přírodní historie, snášející vejce otevírala těmto dinosaurům evoluční možnosti.

U velkých savců je přenášení plodu velkou investicí. Například vyvíjející se sloni afričtí křoví například ve svých matkách čekají ohromujících 22 měsíců a čím větší druh savců se dostane, tím déle se jejich potomci musí vyvinout před narozením. Během dlouhého těhotenství se může hodně pokazit, včetně potratu, a vyživování tak velkého embrya tak dlouho je obrovský únik energie na nastávající matku (nemluvě o kojení dítěte a poskytování péče po narození). Jak se savci zvětšují, zvyšují se rizika a náklady na přenášení potomků, a tak by mohl existovat nějaký práh velikosti, který nemohou pozemní savci překročit.

Na druhé straně matky sauropody nemusely mít své vyvíjející se kojence téměř dva roky a v relativně krátkých intervalech mohly snášet mnoho vajíček. Některé druhy mohou po vylíhnutí poskytnout rodičovskou péči: vzácné trasy ukazují, že některá stáda pravděpodobně zahrnovala sauropody různého věku. Fanoušci animovaného filmu Země před časem však mohou být zklamáni, protože vědí, že se o své mladé asi nestarali. Paleontologové také našli kostní postele, které obsahují pouze mladé sauropody druhů, jako je Alamosaurus, což naznačuje, že tito dinosauři byli po opuštění hnízda sami.

Bez ohledu na to, zda mladiství sauropodové viseli ve velkých stádech nebo v menších skupinách dinosaurů v jejich vlastním věku, mladí dinosauři byli pravděpodobně vybíraví jedlíci. Museli být, kdyby měli růst na dospělou velikost. Diplodocus je jedním z nejznámějších dinosaurů sauropodů a dospělí tohoto jurského býložravce měli široké, hranaté náhubky, které svědčí o nevyvážené stravě. Kromě energeticky bohatých ginkgo stromů a jehličnanů zvaných opičí hádanky, mohli také přežít na méně kvalitních potravinách, jako jsou cycady a tvrdé části jehličnanů. Lebka mladistvého, kterou loni popsali John Whitlock, Jeffrey Wilson a Matthew Lamanna, naznačuje, že mladý Diplodocus měl jiný vkus.

Paleontologové uznali, že rozdíly ve výběru menu mezi pastvinami a listnatými býložravci lze obecně vidět ve tvaru lebky. Zatímco grasci mají široké náhubky, aby šrápli širokou škálu potravin, selektivní prohlížeče mají užší a zaoblené čenichy, které jim umožňují vybrat konkrétní rostliny nebo části rostlin. (Některé vymyšlené rekonstrukce daly Diplodocus a jiné kmeny slonů podobné sauropodům, s nimiž se trhá jídlo, ale tato myšlenka byla důkladně odhalena.) Vzhledem k tomu, že lebka mladistvého Diplodocus měla zaoblenější tvar, Whitlock a jeho kolegové navrhli, aby vybrala nejjednodušší obočí - juvenilní Diplodocus se mohl zaměřit na potraviny, jako jsou přesličky, kapradiny a vysoce energetické jehličnany, namísto sání všeho, co bylo k dispozici, jako dospělí.

Z energetického hlediska dávalo smysl mladým sauropodům vybírat. Malí dinosauři potřebovali pro své peníze co nejdražší jídlo; Specializovali se na výběr vysoce energetických zařízení, které podporovaly jejich rychlý růst. Dospělí, kteří byli již velcí a museli pouze udržovat - spíše než růst - velká těla, si mohli dovolit zahřát velké množství paliva nižší kvality. Zatímco konzumovali více potravin v absolutních číslech, dospělí sauropodové mohli jíst méně kvalitní potraviny, zatímco menší sauropodové vyžadovali vysoce kvalitní jídlo. (Jedná se o běžný vzor, ​​který se u zvířat vyskytuje dodnes: drobný pitomec musí jíst živý hmyz téměř neustále, ale afričtí sloni mohou přežít ve stravě méně kvalitní trávy a jiných rostlinných potravin.) Rozdíl ve stravě možná umožnil mladým a zralý Diplodocus žít ve stejné oblasti prostřednictvím fenoménu ekologové nazývají „mezerníkové rozdělení“. Specializace mladistvých a obecnější strava dospělých je chránila před neustálou konkurencí o jídlo, což znamenalo, že mladí i staří Diplodocus se krmili téměř jako kdyby to byly dva různé druhy.

Časní přírodovědci věřili, že sauropodové byli tak obrovští, že museli být omezeni na řeky a jezera dostatečně hluboká, aby podporovali jejich objem. Až sedmdesátá léta, kdy kosterní důkazy a zachované stopy potvrdily, že sauropodové byli obyvateli země. (© Julius T. Csotonyi, csotonyi.com) Argentinosaurus a Futalognkosaurus, vyobrazený z prehistorické Jižní Ameriky, se táhl více než 100 stop a vážil více než 70 tun. (© Julius T. Csotonyi, csotonyi.com)

Aby však bylo možné všechno jídlo konzumovat, museli ho sauropodové dosáhnout. Podle nedávné recenze Martina Sandera a dalších 15 vědců byly dlouhé krky kritickou, časnou adaptací, která umožnila sauropodům dosáhnout velkých velikostí těla. Pomysli na Apatosaurus stojící na okraji prehistorického lesa. Dlouhý krk dinosaura mu umožnil dosáhnout široké vegetace - vysoký a nízký, levý a pravý - bez pohybu těla. Od počátku vývoje sauropodů vedly dlouhé krky tyto dinosaury k účinným krmítkům schopným dosáhnout zdrojů, které byly pro jiné býložravce nepřístupné, a dokonce i s malými hlavami by velké sauropody snadno dokázaly vysát obrovské množství jídla.

To, jak tito dinosauři přeměňují toto zelené jídlo na energii a tkáň, je složitější záležitost. Sauropodové neměli robustní baterie stoliček, aby žvýkali své jídlo. Mnozí měli jen několik zubů ve tvaru tužky nebo lžíce, aby si mohli škubnout jídlo, než to celé spolkli. S ohledem na špatné chování sauropodů si vědci mysleli, že dinosauři mohli polykat kameny, aby rozdrtili jídlo stále v žaludku tak, jak to dělají někteří ptáci. Paleontologové Oliver Wings a Martin Sander argumentovali, že tomu tak pravděpodobně nebylo - takzvané „kameny žaludku“, které se vyskytují u některých fosilií sauropodů, nevykazují vzorec opotřebení konzistentní s tím, co by se očekávalo, kdyby byly použity tímto způsobem. Namísto toho dinosauři extrahovali z potravy co nejvíce výživy tím, že si je po dlouhou dobu ponechali v trávicím systému.

Několik podrobností trávení sauropodů bylo experimentálně modelováno Jürgenem Hummelem a jeho kolegy v roce 2008. Vědci umístili moderní vzorky nejhojnějších sauropodových chow z Mesozoic - kapradiny, přesličky, ginkgo a jehličnany - do jednoduchých umělých žaludků. Naočkovali falešná střeva mikroby odebranými z části trávicích systémů ovcí, kde se původně štěpí rostlinná strava. Jak rostliny kvasily, vědci sledovali, kolik výživy uvolnili.

Na rozdíl od toho, co se předpokládalo, mnoho z těchto rostlin se v surovém prostředí žaludku relativně snadno degradovalo. Přesličky a hádanky opic byly obzvláště výživné. Skutečné dinosaurické žaludky by mohly být ještě lépe vybaveny pro rozbití těchto rostlin, a v rostlinách té doby bylo jistě dost dostupné energie k tomu, aby sauropody rostly velké. Sauropodové pravděpodobně nepotřebovali k přežití mimořádnou architekturu střev.

Další hlavní rys dovolil těmto titánům k balónku ve velikosti. Je to vlastnost, kterou sdílejí s ptáky. Ptáci jsou přímými potomky malých dinosaurů, kteří jsou příbuzní druhů jako Velociraptor a Anchiornis, ale nejsou příliš blízcí dinosaurům sauropodů; naposledy sdíleli společného předka před více než 230 miliony let. Terapeutické i sauropodové linie však sdílely zvláštní rys, který byl v jejich vývoji nesmírně důležitý - síť vnitřních vzduchových vaků napojených na plíce.

Měkké vzduchové vaky nebyly přímo vidět ve fosilních záznamech, ale struktury zanechaly výmluvné kapsy, kde napadly kosti. Naturalisté poznali odsazení více než před stoletím, ale moderní paleontologové teprve začínají chápat jejich význam. Jako u ptáků byly plíce sauropodů pravděpodobně spojeny s řadou vzduchových vaků a k těmto orgánům byla připojena síť menších kapes - zvaná divertikula -, která infiltrovala kosti do krku, hrudníku a břicha dinosaurů. Ze strukturálního hlediska tato síť vzduchem naplněných struktur snížila hustotu kostry sauropodu a umožnila těmto dinosaurům mít relativně lehkou konstrukci pro svou velikost. Spíše než kdysi dříve, než bylo uvedeno, kostry sauropodů byly lehčí díky rysům, které sdílejí s ptáky, a síť vzduchových vaků pravděpodobně měla i jiné výhody.

U ptáků jsou vzduchové vaky součástí průtokového dýchacího zařízení, které je mnohem účinnější při získávání kyslíku než dýchací systém savců. Zatím nevíme, zda sauropodi dýchali stejným způsobem jako ptáci - stupeň, v jakém byly jejich kostry modifikovány vzdušnými vaky, se v různých druzích lišil - ale je pravděpodobné, že vzduchové vaky obřích dinosaurů byly lépe vybaveny pro dodávání kyslíku do svých těla než alternativa u obřích savců. Ptáci mají vysokou rychlost metabolismu, která vyžaduje velké množství kyslíku pro trvalé létání; podobně by velikost a aktivní životy sauropodů vyžadovaly velké množství kyslíku a systém vzduchového vaku by jim poskytl základní dýchací výhody.

Ne všichni dinosauři sauropodů byli obři. Některé druhy - například Magyarosaurus z vrstev Rumunska - byli malí potomci mnohem větších druhů. Velikost se zmenšila kvůli jejich izolaci na ostrovech, ale o přesném důvodu, proč se takové ostrovní trpaslíci vyvíjejí, diskutují vědci. Přesto, sauropody vážící více než 40 tun se vyvinuly samostatně v nejméně čtyřech liniích během dlouhé držby této skupiny dinosaurů, to vše díky sadě vlastností, které umožnily velkou tělesnou velikost.

Paleontologové stále zkoumají evoluční tlaky, díky nimž byly takové velké formy výhodné. Jejich velikost jim pravděpodobně poskytla nějakou ochranu před dravci a jejich dlouhé krky jim umožnily dosáhnout jídla, na které se menší tvory dívali hladově, ale nemohli se jich dostat. Jaké další výhody, které mohla obrovská velikost poskytnout, zůstávají nejasné. Nicméně, sauropodové byli ohromující stvoření, která mohla existovat pouze díky zvláštnímu soutoku událostí. Byly to fantastické formy na rozdíl od všeho, co přišlo dříve nebo se od té doby vyvinulo.

Jak postavit obřího dinosaura