Nieco ponad 200 milionów lat temu Grenlandia nie była wiecznie skutą lodem wyspą. Leżała znacznie bliżej równika – na wysokości dzisiejszego Morza Śródziemnego. Klimatem przypominała północną Afrykę lub południowe Włochy.
Wszystkie kontynenty tworzyły wtedy jeden ogromny ląd – Pangeę. Grenlandia stanowiła wąski korytarz, którym zwierzęta mogły przemieszczać się między południem a północą.
Przez te tereny maszerowały ogromne roślinożerne dinozaury – zauropodomorfy. Przez lata naukowcy byli przekonani, że te prehistoryczne stworzenia kolonizowały północną Pangeę, ponieważ klimat pomostu grenlandzkiego uległ złagodzeniu, oferując im wiecznie zielone, wilgotne środowisko. Najnowsze odkrycia zespołu dr. Wojciecha Pawlaka z Wydziałów Biologii i Geologii Uniwersytetu Warszawskiego weryfikują jednak to przekonanie.
Okazuje się, że pierwsze dinozaury musiały radzić sobie z długimi okresami suszy przeplatanymi porą deszczową. Jeziora i rzeki wysychały, tworząc pustynny krajobraz.
Wskazówek dotyczących tych klimatycznych szczegółów dostarczyły nie analizy kości dinozaurów lecz… ryby, a precyzyjniej – wykopywane przez nie nory.
Tajemnicze znaleziska
Badania, które doprowadziły do odkrycia, rozpoczęły się podczas polsko-duńskiej wyprawy naukowej na Grenlandię w 2014 r. Dwa lata później prace kontynuowali badacze z Uniwersytetu w Uppsali.
W osadach dawnego basenu Jameson Land we wschodniej części wyspy natrafiono na liczne, nietypowe struktury zachowane w skałach osadowych. Były to pionowe lub lekko nachylone kamienne wypełnienia osiągające do 60 cm długości i od 5 do 15 cm średnicy. Większość miała charakterystyczny gruszkowaty kształt. Struktury zachowały się jako naturalne odlewy dawnych pustych przestrzeni wypełnionych później piaskiem.
– Wypełnienia struktur zebranych podczas wyprawy w 2014 r. znajdują się obecnie na UW. Dysponowaliśmy kompletną dokumentacją terenową i wiedzieliśmy, że występują tam rozległe skupiska podobnych znalezisk – mówi dr Wojciech Pawlak.
Szczególnie istotna okazała się skala zjawiska. Podobne struktury odnaleziono na dwóch stanowiskach oddalonych od siebie o kilka kilometrów. Ich liczne występowanie wskazuje, że nie były pojedynczymi przypadkami, lecz stanowiły stały element funkcjonowania późnotriasowych ekosystemów jeziornych i rzecznych.
Co ukrywały skały
Aby sprawdzić, kto wykopał tajemnicze nory, naukowcy przecięli ich kamienne wypełnienia na pół. Dzięki temu mogli zajrzeć do ich wnętrza. Przeprowadzono szczegółowe analizy laboratoryjne i wykonano precyzyjne pomiary znaleziska.
W przekrojach poprzecznych naukowcy zobaczyli coś, czego się nie spodziewali. Kształt komory doskonale odwzorowywał pozycję zwierzęcia spoczywającego na dnie nory – zwiniętego w charakterystyczny kształt litery „U”. Jednocześnie ściany tuneli były gładkie i pozbawione śladów pazurów czy odnóży, co pozwoliło wykluczyć płazy oraz stawonogi jako ich budowniczych.
Kluczowy okazał się jednak sam osad. Widoczne w nim deformacje oraz delikatne linie na zewnętrznej powierzchni odlewów zachowały zapis ruchów zwierzęcia wiercącego się w gęstym błocie.
Każda kolejna analiza prowadziła badaczy do tego samego wniosku: odkryte struktury okazały się kopalnymi norami estywacyjnymi ryb dwudysznych – schronieniami wykopywanymi na czas wielomiesięcznych susz.
To pierwszy tak dobrze udokumentowany zapis takiego zachowania u późnotriasowych ryb z Grenlandii.
Pływający preppersi
Ryby dwudyszne należą do nielicznych współczesnych ryb zdolnych do oddychania powietrzem atmosferycznym. Oprócz skrzeli mają dobrze rozwinięte płuca (których ewolucyjnym odpowiednikiem u innych ryb jest pęcherz pławny), dzięki którym mogą przetrwać okresowe wysychanie zbiorników wodnych. Ta wyjątkowa cecha sprawia, że są uznawane za jedne z kręgowców najlepiej przystosowanych do życia w zmiennym środowisku.
Kiedy poziom wody zaczyna się obniżać, ryba zagłębia się w miękkie dno jeziora lub rzeki. Wygryza osad i usuwa go przez otwory skrzelowe, stopniowo tworząc pionową norę zakończoną rozszerzoną komorą. Następnie zwija ciało. W takim podziemnym schronie przechodzi w stan estywacji, czyli spoczynku, podczas którego tempo metabolizmu znacznie się obniża. Dzięki temu może przetrwać wiele miesięcy bez dostępu do wody.
– Mało ryb kopie nory. Ryby dwudyszne robią to, aby przetrwać suszę. Wygryzają schronienie w dnie wysychającego jeziora, zwijają się w kulkę, a niektóre gatunki tworzą kokon ze śluzu. Mogą w ten sposób przetrwać nawet prawie rok. Wiemy, jak zachowują się współczesne ryby dwudyszne, dlatego możemy przypuszczać, że podobnie zachowywały się ich triasowe odpowiedniki. Nie wszystkie gatunki kopią nory, ale robi to większość żyjących dziś w Afryce i Ameryce Południowej – wyjaśnia dr Wojciech Pawlak.
Monsun na pustyni
Znaczenie tego odkrycia wykracza jednak poza paleontologię ryb. Zachowanie współczesnych ryb dwudysznych jest ściśle związane z okresowym wysychaniem zbiorników wodnych. Ryby budują nory wyłącznie wtedy, gdy warunki środowiskowe uniemożliwiają dalsze życie w otwartej wodzie. Oznacza to, że kopalne nory mogą stanowić wiarygodny wskaźnik dawnych warunków klimatycznych.
– Wniosek jest taki, że klimat był okresowo suchy. Grenlandia znajdowała się wtedy na szerokości geograficznej odpowiadającej dzisiejszym Włochom. Klimat był znacznie cieplejszy niż obecnie, ale jednocześnie wyraźnie sezonowy. Występowały duże różnice temperatur i opadów pomiędzy porami roku – podsumowuje dr Wojciech Pawlak.
Wyniki badań wskazują, że jeziora i rzeki w basenie Jameson Land regularnie wysychały. Oznacza to, że późnotriasowa Grenlandia nie była środowiskiem stale wilgotnym, jak sugerowała część wcześniejszych hipotez. Panował tam klimat z długimi okresami suszy przeplatanymi intensywnymi opadami, które okresowo odnawiały sieć zbiorników wodnych.
Odkryte nory stanowią więc niezależny wskaźnik klimatyczny (tzw. proxy), który uzupełnia dane uzyskiwane z analiz skał osadowych, szczątków roślin czy modeli paleoklimatycznych. Dzięki nim możliwe było zweryfikowanie wcześniejszych interpretacji dotyczących warunków środowiskowych panujących na północnych obszarach Pangei około 210 mln lat temu.
Ekspansja dinozaurów
Nowe wyniki mają również znaczenie dla badań nad początkami dominacji dinozaurów. W późnym triasie wiele grup kręgowców stopniowo ustępowało miejsca nowym liniom ewolucyjnym. W tym samym czasie dinozaury zwiększały swój zasięg geograficzny i różnicowały się na kolejne grupy.
– Dinozaury w tamtym okresie rozszerzają swój zasięg i się różnicują. Niektóre linie wymierają, inne przystosowują się do zmieniających się warunków. Jednocześnie wiele innych grup kręgowców stopniowo zanika – wyjaśnia dr Pawlak.
Odkrycie z Grenlandii sugeruje, że ekspansja dinozaurów nie była związana wyłącznie z pojawieniem się łagodniejszego klimatu. Zwierzęta te funkcjonowały również w środowisku charakteryzującym się dużą zmiennością sezonową i okresowymi niedoborami wody. Oznacza to, że już na wczesnym etapie swojej historii wykazywały znaczną zdolność do przystosowania się do zmieniających się warunków.
Badania pokazują również, że odpowiedzi na pytania dotyczące ewolucji dinozaurów można znaleźć nie tylko w ich kościach. A najważniejsze informacje o dawnym klimacie mogą zachować się w śladach pozostawionych przez znacznie mniej spektakularne wizualnie zwierzęta – ryby.
Wyniki badań dostarczają nowych danych do rekonstrukcji klimatu późnego triasu i pomagają lepiej zrozumieć środowisko, w którym na Ziemi rozpoczynała się dominacja dinozaurów.
