https://frosthead.com

Kako izgraditi divovskog dinosaura

Bili su najgigantske životinje koje su ikada hodale zemljom. Sauropodni dinosauri - „tanki na jednom kraju; puno, puno deblji u sredini; a potom opet tanki na krajnjem kraju ", kako ih je opisao komičar John Cleese - bili su titani koji su uspijevali više od 130 milijuna godina. Najveće poznate vrste, poput Argentinosaurusa i Futalognkosaurusa iz prapovijesne Južne Amerike, protezale su se dužine više od 100 metara i težile više od 70 tona. Kosti pronađene u 1870-im (i otkad su izgubljene) nagovještavaju da je zagonetna vrsta koja se naziva Amfikoelija možda još veća.

Nijedan kopneni sisavac nikad se nije približio veličini ovih gargantuanskih dinosaura. Prapovijesni nosorog bez roga Paraceratherium - najveći kopneni sisavac ikad - bio je dugačak tek 40 stopa i težio je slabih 17 tona, a današnji afrički grmovi slonovi, u 5 tona, izgledali bi sjajno pored najvećih sauropodskih dinosaura. (Plavi kitovi, visoki 100 i 200 tona, malo su masivniji od sauropoda, ali fiziološki je lakše biti velik u vodenom okolišu.)

Što je s tim dinosaurima omogućilo da postanu najveće kopnene životinje svih vremena? Paleontolozi zagonetno pitaju više od jednog stoljeća. Čak su i divovi relativno skromne veličine kao što su Apatosaurus i Diplodocus, vjerovali su rani prirodoslovci, toliko ogromni da su morali biti zatvoreni u rijeke i jezera dovoljno duboka da podrže skupinu dinosaura. Na kopnu, tvrdila je svađa, ti bi se dinosauri srušili pod vlastitom težinom. Do 1970-ih godina skeletni dokazi i sačuvani tragovi kolosijeka potvrđivali su da su sauropodi stanovnici kopna. No tek su nedavno paleontolozi uspjeli započeti otključavanje tajni kako su se te naizgled nevjerojatne životinje razvijale tijekom svog života i kako su se ponajprije razvijale.

Razumijevanje prirodne povijesti sauropoda bilo je presudno za otkrivanje kako su postali toliko veliki. Iako su neki od najranijih pripadnika sauropodske loze - poput 230 milijuna godina stare Panfagije iz Argentine - dugi manje od pet metara, čak su i oni posjedovali jedinstvenu kombinaciju osobina koje su na kraju omogućile grupi da postigne ogromne veličine.

Način reprodukcije sauropoda možda je bio ključan za njihovu sposobnost rasta do tako ogromnih veličina. Majke sauropodi odlagali su otprilike 10 jaja u mala gnijezda; pronađeni su brojni fosilizirani nakupini jaja, kao i tisuće jaja sa nalazišta širom svijeta. (Neki čak sačuvani zametak iznutra, omogućujući paleontolozima da definitivno identificiraju jajašca sauropoda po svom obliku.) To znači da su ti dinosauri rasli izvan tijela njihove majke. Prema Christine Janis sa Sveučilišta Brown i Matthewu Carranu iz Nacionalnog prirodoslovnog muzeja Smithsoniana, polaganje jaja otvorilo je evolucijske mogućnosti za ove dinosaure.

Za velike sisavce nošenje fetusa je velika investicija. Na primjer, slonovi grmlja afričke grmlje gestaju u svojim majkama, primjerice, nevjerojatnih 22 mjeseca, a što veće vrste sisavaca dobiju, duže se njihovo potomstvo mora razviti prije rođenja. Mnogo toga može poći po zlu tijekom dugog gestacije, uključujući pobačaj, a njegovanje tako velikog embrija toliko dugo je ogroman trošak energije za buduću majku (da ne kažemo ništa o njegovanju djeteta i pružanju njege nakon rođenja). Kako sisavci postaju veći, povećavaju se rizici i troškovi nošenja potomstva, pa može postojati i nekakav prag veličine koji kopneni sisavci ne mogu prijeći.

Sauropodi majke, s druge strane, nisu morale nositi svoje bebe u razvoju gotovo dvije godine i mogle su odlagati brojna jajašca u relativno kratkim intervalima. Neke su vrste možda pružale roditeljsku skrb nakon izlijevanja: rijetki putovi pokazuju da su neka stada vjerojatno uključivala sauropode različitih dobnih skupina. No obožavatelji animiranog filma "Zemlja prije vremena" možda su razočarani kada znaju da se drugi vjerojatno nisu brinuli za svoje mlade. Paleontolozi su također pronašli kosti kreveta na kojima se nalaze samo mladi sauropodi vrsta poput Alamosaurusa, što ukazuje da su ti dinosauri bili sami nakon što su napustili gnijezdo.

Bez obzira jesu li maloljetni sauropodi visili u velikim stadima ili u manjim skupinama dinosaura svoje dobi, mladi su dinosaurusi vjerojatno bili izbirljivi jedci. Morali su biti ako narastu do veličine odrasle osobe. Diplodocus je jedan od najznačajnijih sauropodnih dinosaura, a odrasli su iz ove jurske biljojede imali široke, četverokutne njuške koje ukazuju na neselektivnu prehranu. Osim energetski bogatih stabala ginka i četinjača koje se nazivaju majmunske zagonetke, mogle su preživjeti i na hrani slabije kvalitete poput cikada i žilavih dijelova četinjača. Lubanja maloljetnika, koju su prošle godine opisali John Whitlock, Jeffrey Wilson i Matthew Lamanna, nagovještava da je mladi Diplodocus imao drugačiji ukus.

Paleontolozi su prepoznali da se razlike u izboru izbornika između ispaše i biljojeda koji pregledavaju općenito mogu vidjeti u obliku lubanje. Dok grazeri imaju široke njuške za uništavanje široke raznolikosti hrane, selektivni preglednici imaju uže i zaobljene njuške koji im omogućuju odabir specifičnih biljaka ili dijelova biljaka. (Neke su maštovite rekonstrukcije pokrenule Diplodocus i druge sauropode u obliku slonova trupaca s kojima bi gomilali hranu, ali ta je ideja temeljito razbijena.) Budući da je maloljetnička lubanja Diplodocus imala više zaobljenog oblika, Whitlock i kolege predložili su da odabere najsvježije pregledavanje - maloljetnički Diplodocus možda se usredotočio na hranu poput repa, paprati i visokoenergetskih zimzelenih vrsta, umjesto da sisa sve što je na raspolaganju, kao što su to činili odrasli.

Iz energetske perspektive, mladi sauropodi su imali smisla biti dosjetljivi. Mali dinosauri zahtijevali su najviše novca za svoj dolar u vidu hrane; bili su specijalizirani za odabir visokoenergetskih postrojenja kako bi potaknuli njihov brzi rast. Odrasli, koji su već bili krupni i tek su morali održavati - umjesto da rastu - velika tijela, mogli su si priuštiti sijanje velikih količina goriva manje kvalitete. Iako su konzumirali više hrane u apsolutnim količinama, odrasli sauropodi su mogli jesti hranu lošije kvalitete, dok su manji sauropodi trebali kvalitetnu hranu. (Ovo je uobičajen obrazac koji se i danas primjećuje među životinjama: sitna riba mora gotovo stalno jesti hranjive insekte, ali afrički slonovi mogu izdržati na dijeti niske kvalitete trave i druge biljne hrane.) Različiti prehrani možda su omogućili mladima i zreli Diplodocus da žive na istom području kroz fenomen koji ekolozi nazivaju „podjela u niši“. Specijalizacija maloljetnika i općenitija prehrana odraslih onemogućili su im stalnu konkurenciju hrane, što znači da su se mladi i stari Diplodocus hranili gotovo kao ako su bile dvije različite vrste.

Rani prirodnjaci vjerovali su da su sauropodi toliko ogromni da su morali biti zatvoreni u rijeke i jezera dovoljno duboka da podrže njihov veliki dio. Tek 1970-ih kad skeletni dokazi i sačuvani tragovi potvrđuju da su sauropodi stanovnici zemlje. (© Julius T. Csotonyi, csotonyi.com) Argentinosaurus i Futalognkosaurus, na slici iz prapovijesne Južne Amerike, protezali su se duljine više od 100 metara i težili više od 70 tona. (© Julius T. Csotonyi, csotonyi.com)

Kako bi konzumirali svu hranu, sauropodi su je morali stići. Dugi vratovi bili su kritična, rana prilagodba koja je sauropodima omogućila postizanje velikih tjelesnih veličina, pokazao je nedavni pregled Martina Sandera i 15 drugih znanstvenika. Pomislite na Apatosaurus koji stoji na rubu prapovijesne šume. Dugi vrat dinosaura omogućio bi mu da dosegne širok sloj vegetacije - visok i nizak, lijevo i desno - bez da uopće pomiče svoje tijelo. Od ranog početka evolucije sauropoda, dugi vratovi omogućili su ovim dinosaurusima efikasne hranitelje da dođu do resursa koji su nepristupačni drugim biljojedi, a čak i malim glavama veliki bi sauropodi lako mogli usisati ogromne količine hrane.

Kako su ovi dinosaurusi pretvorili svu zelenu hranu u energiju i tkivo je sitnija stvar. Sauropodi nisu imali robusne baterije kutnjaka kako bi žvakali svoju hranu. Mnogi su imali samo nekoliko zuba u obliku olovke ili žlice da bi nahranili hranu prije nego su je progutali cijelu. S obzirom na loš način stola sauropoda, znanstvenici su mislili da su dinosaurusi mogli progutati kamenje da bi usitnili hranu koja je još uvijek u stomaku, kao što to čine neke ptice. Paleontolozi Oliver Wings i Martin Sander tvrdili su da to vjerojatno nije tako - takozvani "kamenje u želucu" pronađeni na nekim fosilama sauropoda ne pokazuju obradu koja bi bila u skladu s onim što bi se očekivalo ako bi se koristili na ovaj način. Umjesto toga, dinosauri su iz svoje hrane izdvojili što je više moguće hrane, zadržavajući je na duži period u svom probavnom sustavu.

Nekoliko detalja probave sauropoda eksperimentalno je modeliralo Jürgen Hummel i kolege 2008. godine. Znanstvenici su u jednostavne umjetne stomake smjestili moderne uzorke najobičnijeg sauropodske krave iz mezozoika - paprati, potkove, ginkgoe i četinjače. Lažne crijeve inokulirali su mikrobima uzetim iz dijela probavnog sustava ovaca, gdje se biljna hrana u početku razgrađuje. Dok su biljke fermentirale, znanstvenici su pratili koliko su hranjivih tvari ispušili.

Suprotno pretpostavkama, mnoge od tih biljaka razgradile su se relativno lako u sirovom okruženju želuca. Konji i zagonetke majmuna bili su posebno hranjivi. Stvarni želuci dinosaura možda su čak bili i bolje opremljeni za uništavanje ovih biljaka, a zasad je u biljkama sigurno bilo dovoljno dostupne energije za porast sauropoda. Sauropodi vjerojatno nisu trebali izuzetnu arhitekturu crijeva da bi preživjeli.

Još jedna velika značajka omogućila je tim titanima da baloniraju u veličini. To je osobina koju dijele s pticama. Ptice su izravni potomci malih teropodnih dinosaura povezanih s vrstama poput Velociraptor i Anchiornis, ali nisu vrlo blisko povezane sa sauropodnim dinosaurima; zadnji su put dijelili zajedničkog pretka prije više od 230 milijuna godina. Usprkos tome, oba roda theropod i sauropod dijelili su jednu osebujnu osobinu koja je bila izuzetno važna u njihovoj evoluciji - mreža unutarnjih vreća zraka povezanih s plućima.

Vrećice s mekim zrakom nisu vidljive izravno u zapisima o fosilima, ali građevine su ostavile džepne bilješke u koje su upadali kosti. Prirodisti su prepoznali udubine prije više od jednog stoljeća, ali moderni paleontolozi tek počinju shvaćati njihov značaj. Kao i kod ptica, pluća sauropoda vjerojatno su bila povezana s nizom zračnih vrećica, a na tim organima bila je povezana manja džepova - zvana diverticula - koja su infiltrirala kosti u vratu, prsima i trbuhu dinosaura. Sa strukturalnog gledišta, ova mreža struktura ispunjenih zrakom smanjivala je gustoću skeleta sauropoda i omogućila tim dinosaurima da imaju relativno laganu konstrukciju za svoju veličinu. Umjesto da imaju kosti s dodatnom čvrstoćom, kao što je nekoć sugerirano, kosture sauropoda olakšali su osobinom koju dijele s pticama, a mreža zračnih vreća vjerojatno je imala i druge prednosti.

U ptica su vrećice zraka dio prohodnog disanja koji je mnogo učinkovitiji za vađenje kisika nego dišni sustav sisavaca. Još ne znamo jesu li sauropodi disali na isti način kao što su to činile ptice - stupanj do kojeg su njihovi skeleti modificirani zračnim vrećicama različit od različitih vrsta - ali vjerojatno je da su zračni vreći divovskih dinosaura bili bolje opremljeni za isporuku kisika njihovim tijela nego alternativa koja se vidi kod džinovskih sisavaca. Ptice imaju visoku brzinu metabolizma koja zahtijeva veliko kisika za neprekidno letenje; slično tome, veličina i aktivni život sauropoda bi zahtijevao veliku količinu kisika, a zračni otvor bi im omogućio bitne pogodnosti disanja.

Nisu svi sauropodni dinosauri bili divovi. Neke su vrste, poput magyarosaurusa iz Rumunjske slojeve, bile maleni potomci mnogo većih vrsta. Oni su se smanjili po veličini zbog izoliranosti otoka, iako točan razlog zašto se razvijaju takvi otočni patuljci raspravljaju. Ipak, sauropodi težine više od 40 tona razvijali su se neovisno u najmanje četiri roda tijekom dugog boravka ove grupe dinosaura, a sve zahvaljujući skupu karakteristika koje su omogućile veliku veličinu tijela.

Paleontolozi i dalje istražuju evolucijske pritiske koji su tako velike oblike učinili korisnim. Njihova veličina pružala im je određenu zaštitu od grabežljivaca, vjerojatno, a dugi vratovi omogućavali su im da dođu do hrane do koje su manja stvorenja gladno gledala, ali nisu mogla doseći. Koje bi druge prednosti divovske veličine mogle pružiti ostaju nejasne. Bez obzira na to, sauropodi su bili zapanjujuća stvorenja koja su mogla postojati samo zahvaljujući osebujnom konfliktu događaja. Bili su to fantastični oblici za razliku od svega što je dolazilo prije ili se od tada razvijalo.

Kako izgraditi divovskog dinosaura