Historia ekosystemów lądowych zapisana w skamieniałych odchodach dinozaurów – publikacja w Nature

Dinozaury pojawiły się na Ziemi w środkowym triasie. Ich ewolucja, która gwałtownie przyspieszyła na początku jury i doprowadziła do panowania tych kręgowców na lądach przez ponad sto milionów lat, a następnie masowe wymieranie u końca kredy są przedmiotem dociekań naukowców trwających od co najmniej XIX w. Mimo intensywnego wysiłku badawczego, wiele zagadnień wciąż pozostaje w sferze spekulacji. Przykładem są te dotyczące wczesnych etapów różnicowania się i rozprzestrzeniania dinozaurów.

Nature opublikowało właśnie artykuł, który rzuca nieco światła na początki ewolucji dinozaurów. Autorzy, wśród których znalazły się dr hab. Maria Barbacka i dr Jadwiga Ziaja z naszego Instytutu, przebadali dużą liczbę różnego rodzaju skamieniałości, głównie koprolitów – skamieniałych odchodów – z późnego triasu i wczesnej jury Polski (których szczególnie bogatym źródłem okazały się tereny Gór Świętokrzyskich). Nowoczesne narzędzia, jak synchrotron z zastosowaniem techniki kontrastowo-fazowej (European Synchrotron Radiation Facility, Grenoble, Francja), i interdyscyplinarne metody badawcze wypracowane przez polsko-szwedzko-norweski zespół naukowców pozwoliły przeanalizować większość materiału bezinwazyjnie, tj. bez zbędnego niszczenia okazów. Tylko niewielkie fragmenty koprolitów zostały rozpuszczone na drodze chemicznej, aby uzyskać niestrawione fragmenty roślin czy zwierząt do ich szczegółowej analizy.

Na podstawie wyglądu koprolitów i ich zawartości, a także licznych odcisków stóp dinozaurów naukowcy określali typ zwierzęcia: roślinożerne lub drapieżne. Następnie, porównując analizowane materiały z podobnymi śladami i szczątkami szkieletów z innych stanowisk świata, ustalali pozycję taksonomiczną, budowę ciała i rozmiary, a korzystając z najnowszej wiedzy, również zwyczaje żywieniowe. W efekcie udało się odtworzyć nie tylko skład zespołów dinozaurów, ale także relacje troficzne i środowisko, w którym te zwierzęta funkcjonowały. Nasze specjalistki od flor kopalnych odpowiadały za analizę szczątków roślinnych, dostarczając kluczowych informacji na temat podstawy ówczesnej piramidy troficznej i warunków siedliskowych.

Badany materiał kopalny wyraźnie pokazuje wzrost obecności i różnorodności gatunkowej dinozaurów na obszarze dzisiejszej Polski. Jego przyczyną były najprawdopodobniej zmiany środowiskowe. W późnym triasie, na terenach ze znacznym udziałem morza (ląd o długiej linii brzegowej), z roślinnością zdominowaną przed drzewa szpilkowe, z małą domieszką paproci i skrzypów, pojawiły się wszystkożerne prekursory dinozaurów, które zastąpiły występujące tam wcześniej gady, a po nich owadożerne i rybożerne teropody oraz małe wszystkożerne dinozaury. Późnotriasowe zmiany topograficzne – powstanie terenu dobrze nawodnionego przez meandrujące rzeki – oraz stopniowe zwiększenie się powierzchni lądu (kosztem morza) na przełomie triasu i jury i we wczesnej jurze spowodowały, że szpilkowe lasy ustąpiły miejsca bogatszej roślinności. Różnorodność roślin (skrzypy, paprocie, paprocie nasienne, sagowce, szpilkowe) zajmujących różne nisze ekologiczne stała się podstawą do ekspansji roślinożerców i zastąpienia pseudosuchów (gady krokodylopodobne) i terapsydów (gady ssakokształtne), które były mało wybredne, jeśli chodzi o dietę. Obfitość pokarmu sprzyjała pojawieniu się olbrzymich form jak zauropodomorfy (Sauropodomorpha) i wczesne ptasiomiedniczne (Ornithischia). Dinozaury z Gór Świętokrzyskich w swoim jadłospisie miały najwięcej nagonasiennych wielkolistnych, jak paprocie nasienne czy sagowce; szpilkowe były zjadane w mniejszych ilościach. Z diety wynika, że zwierzęta te wybierały wysokoenergetyczny pokarm i że miały go pod dostatkiem. W odpowiedzi na pojawianie się nowej puli roślinożerców (potencjalnych ofiar) rozwijały się formy drapieżne, teropody, które szybko ewoluowały i osiągnęły ogromne rozmiary.

Źródłowy artykuł:

Qvarnström M., Vikberg Wernström J., Wawrzyniak Z., Barbacka M., Pacyna G., Górecki A., Ziaja J., Jarzynka A., Owocki K., Sulej T., Marynowski L., Pieńkowski G., Ahlberg P.E., Niedźwiedzki G. 2024. Digestive contents and food webs record the advent of dinosaur supremacy. Nature 636: 397–403. DOI

Więcej informacji na temat szczątków roślinnych znalezionych w koprolitach z wczesnej jury Sołtykowa można znaleźć w innym naszym tekście. Zachęcamy do lektury!

Batrachotomus, krewny współczesnych krokodyli, w triasowym środowisku – Państwowe Muzeum Historii Naturalnej w Stuttgarcie.
Foto: pxhere.com.

Komlopteris distinctiva, nowy gatunek wymarłej grupy paproci nasiennych opisany z koprolitów dinozaura roślinożernego i drapieżnego – fragment szczytowej części listka z widoczna nerwacją.
Foto: Maria Barbacka.

Komlopteris distinctiva – fragment kutykuli liścia z aparatami szparkowymi.
Foto: Maria Barbacka.

Fragment liścia Pachypteris papillosa z zachowanymi trzema prawie kompletnymi listkami wyizolowany z koprolita dinozaura drapieżnego. Ten gatunek występował również w koprolitach dinozaura roślinożernego.
Foto: Maria Barbacka.

Pachypteris papillosa – kutykula z widocznymi aparatami szparkowymi.
Foto: Maria Barbacka.

Fragment kutykuli z liścia Pterophyllum sp. z wymarłej grupy benetytów.
Foto: Maria Barbacka.

Okaz z poprzedniego zdjęcia w powiększeniu; widoczne kutykule z obu stron liścia, górna bez aparatów szparkowych i dolna z aparatami szparkowymi.
Foto: Maria Barbacka.

Aciphyllum triangulatum, nowy rodzaj i gatunek opisany z koprolita dinozaura drapieżnego – unikatowy fragment szpilki z drzewa iglastego, prawdopodobnie wymarłego przodka sosny. Widoczne trzy strony igły trójkątnej w przekroju.
Foto: Maria Barbacka.

Ta sama igła sfotografowana pod mikroskopem fluorescencyjnym. Widoczne aparaty szparkowe.
Foto: Maria Barbacka.

Mały fragment ulistnionej gałązki szpilkowego drzewa Brachyphyllum sp. (podobnego do dzisiejszej tui) z koprolita dinozaura drapieżnego. Gatunek występuje również w koprolitach dinozaurów roślinożernych.
Foto: Maria Barbacka.

Kutykula Brachyphyllum sp. z widocznymi aparatami szparkowymi.
Foto: Maria Barbacka.

Niezidentyfikowany fragment drewna (gałązki) z koprolita dinozaura drapieżnego, fotografia SEM.
Foto: Károly Bóka.

Odsłonięcie skały z widocznymi licznymi śladami dinozaurów na terenie rezerwatu w Sołtykowie.
Foto: Maria Barbacka.

Rezerwat w Sołtykowie – stanowisko występowania śladów dinozaurów oraz koprolitów.
Foto: Maria Barbacka.