Nad brzegiem Wisły, w dawnej kopalni fosforytów w Annopolu zespół badaczy UW odsłonił przekrój czaszki morskiego drapieżnika sprzed około 95 milionów lat. Badaniami kierował dr Daniel Tyborowski z Wydziału Geologii UW, a uczestniczyli w nich także naukowcy z lubelskiego UMCS oraz ze Speleoklubu Beskidzkiego.
Wspólnie dostarczyli nauce jeden z najmłodszych znanych dowodów istnienia ichtiozaurów – grupy gadów morskich, które wyginęły ok. 93 milionów lat temu. W skali geologicznej to stosunkowo krótki czas. Odkrycie, opisane na łamach „Acta Geologica Polonica”, rzuca nowe światło na ostatni rozdział historii tych zwierząt.
Portret monstrum
Ichtiozaury, zwane po polsku rybojaszczurami, nie były dinozaurami. Choć żyły w tych samych epokach, stanowiły odrębną linię ewolucyjną gadów, które przystosowały się do życia w morzu. Ich ciała upodobniły się do ryb i waleni – miały opływowy kształt, silny ogon oraz przekształcone kończyny w formie płetw, co umożliwiało im sprawne poruszanie się w wodzie. Przez dziesiątki milionów lat należały do czołowych drapieżników mezozoicznych oceanów.
Odkryta przez naukowców z UW skamieniałość wciąż tkwi w skale, dlatego zamiast klasycznych wykopalisk badacze przeprowadzili precyzyjne pomiary bezpośrednio w podziemnym korytarzu dawnej kopalni. Wykonali fotografie w wysokiej rozdzielczości i poddali analizie każdy widoczny detal.
A detali nie brakuje. W przekroju widać zęby osadzone w zębodołach, przestrzeń biegnącą między kośćmi przedszczękowymi oraz otwory będące śladami kanałów nerwów i naczyń krwionośnych. To pozwala odtworzyć istotne elementy anatomii zwierzęcia.
Szacuje się, że osobnik mógł mieć około 7 metrów długości i wagę między 3 a 5 ton. Jego masywne, tępe zęby o głęboko osadzonych korzeniach wskazują na drapieżnika przystosowanego do rozgryzania dużych, twardych ofiar.
Aby ustalić przynależność systematyczną znaleziska, naukowcy porównali budowę pyska z innymi opisanymi ichtiozaurami – między innymi z okazami z Niemiec i Australii. Charakterystyczny kształt kości oraz niemal prostokątne korzenie zębów pozwoliły zaliczyć okaz do grupy platypterygów, dużych drapieżnych ichtiozaurów żyjących w kredzie.
Jak znaleźć takiego gada?
Czy znalezienie tak imponujących skamieniałości jest wyłącznie dziełem przypadku, czy raczej efektem metodycznych poszukiwań? W praktyce zwykle jedno łączy się z drugim – i podobnie było w przypadku ichtiozaura z Annopola. Paleontolodzy wiedzą, gdzie „może być ciekawie”: analizują budowę geologiczną terenu i korzystają z map pokazujących rozmieszczenie skał o określonym wieku, co pozwala przewidywać, jakich znalezisk można się spodziewać. Ostatecznie jednak nawet najlepiej zaplanowane badania wymagają odrobiny szczęścia.
W podziemnej kopalni fosforytów, w której odkryto polskiego rybojaszczura, już w dwudziestoleciu międzywojennym badania prowadził nestor polskiej geologii, prof. Jan Samsonowicz. Podczas wydobycia surowca w jednej z warstw zaczęto natrafiać na kości kręgowców z połowy kredy – zęby i kręgi rekinów, a także szczątki gadów morskich, takich jak ichtiozaury czy plezjozaury, znane z charakterystycznych, wydłużonych szyi.
Najprawdopodobniej sprzyjało temu ukształtowanie terenu i przebieg dawnych prądów morskich. W okresie, którego dotyczą badane osady, obszar ten pokrywało ciepłe, płytkie morze. Przez długi czas osadzały się w nim i opadały na dno nanoszone przez wodę szczątki zwierząt oraz roślin, tworząc warstwę szczególnie bogatą w materiał kopalny. Dzięki temu Annopol do dziś pozostaje jednym z najciekawszych stanowisk paleontologicznych w regionie.
Po II wojnie światowej kopalnię zamknięto – na świecie znaleziono znacznie bogatsze i bardziej opłacalne złoża fosforytów, m.in. w Afryce. Jednak ze względu na swoją „warstwę skarbów” Annopol nie przestał działać na wyobraźnię paleontologów.
Co jakiś czas nadal prowadzi się tam badania. I tu objawia się łut szczęścia – ichtiozaur wcale nie znajdował się na dobrze znanym, zasobnym poziomie kopalni. Odkryto go około półtora metra wyżej, w młodszej warstwie, tworzonej przez charakterystyczną białą skałę – margiel.
– Obecnie dawna kopalnia służy jako pewnego rodzaju jaskinia, odwiedzana przez grotołazów czy speleologów hobbystów. Trafił tam właśnie nasz współautor, pan Artur Komorowski, który zajmuje się speleologią geologiczną. To on, w 2009 roku, znalazł w ścianie ów przekrój przez czaszkę ichtiozaura. Z jednej strony można było się spodziewać, że coś tam będzie, ale jednak cała, tak dobrze zachowana czaszka to naprawdę spektakularne odkrycie – mówi dr Tyborowski.
Jak wyginął ichtiozaur?
Margiel, skała osadowa, w której znaleziono skamieniałość, pochodzi z cenomanu – podokresu u początku późnej kredy. To ważny czas dla dziejów życia w morzach: mniej więcej wtedy, około 93 milionów lat temu, wyginęły ichtiozaury.
Ichtiozaur z Annopola, jako przedstawiciel platypterygów był drapieżnikiem szczytowym – predatorem na samym szczycie łańcucha pokarmowego. Jako król mięsożerców żywił się dużymi kręgowcami, nie tylko żółwiami morskimi czy rekinami, ale też zapewne mniejszymi gatunkami ichtiozaurów.
W swoim ekosystemie pełnił więc rolę podobną do tej, jaką z dziś żyjących organizmów pełnią np. orki, polujące na foki czy delfiny. Obecność tak dużego drapieżnika świadczyła o wysokiej produktywności i stabilności ówczesnych mórz – tylko bogaty, dobrze funkcjonujący ekosystem mógł utrzymać zwierzę tej wielkości.
W takim razie co mogło spowodować wyginięcie tak silnego, dominującego drapieżnika? Przyczyny zniknięcia rybojaszczurów pozostają częściowo zagadką, ale badania wskazują, że główną rolę odegrały zmiany środowiskowe i klimatyczne w późnej kredzie.
Ich wyginięcie nie było nagłym wydarzeniem, lecz prawdopodobnie procesem stopniowego spadku liczebności i różnorodności, rozciągniętym na kilka milionów lat. Wolniejsze tempo ewolucji ichtiozaurów (na co wskazuje spadek ich różnorodności) sprawiało, że nie nadążały one za zachodzącymi zmianami w oceanach i w ekosystemach morskich.
W tym samym czasie w kredowych morzach coraz większą rolę zaczęły odgrywać duże rekiny z grupy lamniformów (do których należy filmowy żarłacz biały). W przeciwieństwie do silnie wyspecjalizowanych ichtiozaurów były one bardziej elastyczne ekologicznie – potrafiły zmieniać dietę i przystosowywać się do nowych warunków środowiskowych.
Globalne ocieplenie w praktyce
W późnym cenomanie, ok. 94–93 mln lat temu, w oceanach zaczęło dziać się coś niedobrego. Coraz więcej danych wskazuje, że jedną z przyczyn tych zmian mogła być nasilona aktywność wulkaniczna związana z tzw. Wielkimi Prowincjami Magmowymi. W rejonie dzisiejszych Karaibów i Oceanu Indyjskiego działały wówczas ogromne systemy podwodnych wulkanów.
Ich erupcje uwalniały do atmosfery duże ilości dwutlenku węgla (CO₂) i dwutlenku siarki (SO₂). Ten drugi gaz sprzyjał powstawaniu kwaśnych deszczy, które przyspieszały niszczenie skał na lądach. Wraz ze spływającymi do mórz wodami trafiały tam także metale ciężkie, w tym rtęć. W osadach z tego okresu obserwuje się podwyższone stężenia tych pierwiastków.
Większa ilość CO₂ w atmosferze oznaczała cieplejszy klimat. Wody powierzchniowe w strefie równikowej mogły osiągać nawet 28–35°C*, czyli (tylko!) kilka stopni więcej niż obecnie. Te 2-5 stopni różnicy wywołało jednak katastrofę ekologiczną na potężną skalę. Ciepła woda gorzej rozpuszcza tlen, dlatego w wielu rejonach oceanów zaczęło go brakować.
Efektem był jeden z najpoważniejszych epizodów niedotlenienia w dziejach mezozoiku – tzw. oceaniczne zdarzenie anoksyczne 2 (OAE2). Na dnie mórz odkładały się wtedy grube warstwy ciemnego mułu, tworzącego się tam, gdzie brakowało tlenu. Skały z tego okresu pokazują, że w oceanach doszło do poważnych zaburzeń – zmienił się skład wody, a całe morskie ekosystemy przestały funkcjonować tak jak wcześniej.
Może nie było to wymieranie porównywalne z katastrofą sprzed 66 milionów lat, która zakończyła erę dinozaurów, ani z wielkim kryzysem permskim, gdy z oceanów zniknęło nawet 95% ówczesnych form życia. Mimo to skala strat była poważna – szacuje się, że mogło wówczas wyginąć około jednej czwartej gatunków zamieszkujących morza. W tak niestabilnym środowisku szczególnie wrażliwe okazały się duże, wyspecjalizowane drapieżniki stojące na szczycie łańcucha pokarmowego.
Znalezisko z Annopola należy do osobnika młodego w sensie wieku geologicznego, jednego z ostatnich przedstawicieli platypterygów. Być może ten ichtiozaur był jednym z ostatnich świadków przemijania jego epoki. Odnalezienie go może rozwiązać zagadkę jego wymarcia.
– Ważne jest to, że zachodzące wówczas zmiany mogą być bliźniacze do tych, które dzisiaj zachodzą w morzach i oceanach. Z powodu tego, że ichtiozaury zajmowały nisze ekologiczne orek, delfinów, czy innych waleni, możemy zakładać, że dzisiejsi reprezentanci tych gatunków są zagrożeni w ten sam sposób. Poznając przyczyny wyginięcia ichtiozaurów, będziemy mogli lepiej chronić te zwierzęta, które teraz są ich ekologicznymi odpowiednikami – mówi dr Tyborowski.
