…aneb Krátce k příčinám dinosauřího gigantismu
Obří rozměry patří k hlavním aspektům, které si s druhohorními dinosaury spojujeme, ačkoliv se to netýká zdaleka všech jejich druhů (ostatně nejmenší neptačí dinosaurus nebyl větší než současná vrána).[1] V případě dinosaurů ze skupiny Sauropoda jsou však takové atributy zcela relevantní, protože tito dlouhokrcí plazopánví býložravci zahrnovali desítky druhů, které by hravě strčily do kapsy i největší chobotnatce, indrikotéria a jiné obří suchozemské čtvernožce. Dokonce i ti nejmenší známí dospělí sauropodi, jako byl „trpasličí“ druh Europasaurus holgeri z pozdní jury Německa, dosahovali téměř hmotnosti dnešního nosorožce a dalece by překonávali většinu současných terestrických obratlovců.[2] Ti největší sauropodi pak stanuli až na prahu možného z hlediska biomechanického limitu pro velikost jakéhokoliv živočicha, pohybujícího se za pomoci nohou po suché zemi. Je prakticky jisté, že někteří sauropodi přesáhli hmotnost 70 000 kilogramů a pravděpodobně se výrazně přiblížili dokonce i magické hranici 100 tun, pokud ji někteří extrémně vzrostlí dinosauři dokonce nepřekonávali.[3] Jak ale k takovým gigantickým rozměrům svým evolučním vývojem dospěli? To byla dlouho záhada, která nedala spát několika generacím paleontologů. Ani dnes neznáme příčiny gigantismu sauropodů s naprostou jistotou, jsme ale mnohem blíže jejich pochopení. Nejedná se přitom o žádnou trivialitu. Co se týká dnešní přírody, velcí samci slona afrického jsou podle mínění biologů akorát tak velcí, aby se udrželi v pohyblivém stavu, nezahynuli vyhladověním z důvodu přílišných nároků organismu na potravu a nevyhynuli při nějaké výraznější změně klimatu. Jak tedy mohli vzniknout tvorové, jejichž hmotnost překonávala hmotnost velkých sloních samců více než desetinásobně?
———
Hypotetická rekonstrukce vzezření jednoho z největších známých sauropodních dinosaurů, titanosaura druhu Argentinosaurus huinculensis. Tento gigant, žijící v době před 95 miliony let na území argentinské Patagonie, pravděpodobně překonával hmotnost 80 tun, podle některých odhadů mohl vážit dokonce až 96 tun. Nejspíše se tedy přiblížil biomechanickému limitu pro velikost jakéhokoliv suchozemského živočicha. Kredit: Nobu Tamura; Wikipedie (CC BY-SA 3.0)
———
Odpověď nám zčásti poskytl výzkum německého paleontologa P. Martina Sandera, probíhající v letech 2004 až 2015.[4] Sander inicioval projekt, do kterého zapojil na dvě desítky vědců, od odborníků na výživu přes botaniky a fyziology až po chovatele velkých savců v zoologické zahradě.[5] Mezi jeho výzkumné objekty patřil také slavný obří jedinec druhu Giraffatitan brancai, více než 13 metrů vysoká kostra z Muzea přírodní historie v Berlíně. Sander vycházel mimo jiné i z předpokladu, že dosavadní hypotézy nejsou podloženy vědeckými výzkumy a nelze je takříkajíc brát za bernou minci – sauropodi nedorostli obřích rozměrů proto, že byla v průběhu druhohor nižší zemská gravitace (což není pravda), mnohem větší nabídka rostlinné potravy nebo vyšší procento kyslíku v atmosféře. Důvody bylo třeba hledat jinde. Mezi základní problémy patřila gravitace, působící na obří těla, ale například také přísun potravy. Dospělý slon podle přesných pozorování spotřebuje až 270 kg rostlinné potravy denně, kterou potom jeho organismus dokáže proměnit v 70 kg trusu, a to rovněž jako množství za jeden den. Pokud by desetkrát těžší sauropod měl jíst úměrně těmto číslům, musel by denně přijmout asi 2,7 tuny listí, což vzhledem k jeho relativně malé tlamě jednoduše nebylo možné. Další otázkou bylo, jak působilo na obří sauropody jejich prostředí, a to zejména z hlediska nabídky rostlinné potravy i klimatu. Nejvýznamnější ze všech pak byla otázka, jaký typ metabolismu měli tito dinosauři. Podle Sandera mohli sauropodi dorůst bájných rozměrů díky kombinaci několika základních faktorů – měli velké množství vajíček a o potomstvo se nestarali (což znamenalo výraznou úsporu energie), byli vybaveni velmi výkonným respiračním systémem ptačího typu (takže nakládali mnohem účelněji s kyslíkem) a měli malou hlavu, přičemž potravu polykali vcelku (nemuseli ji pracně žvýkat). O mechanické rozmělnění se pak postaraly zejména trávicí kameny (gastrolity) v dalších částech jejich trávicího traktu.[6]
———
Sauropodi byli giganti dokonce i ve srovnání s ostatními dinosaury. I ti největší ornitopodi a teropodi dosahovali hmotnosti „pouze“ v rozmezí 10 až 20 tun, byli tedy několikanásobně méně hmotní než jejich největší dlouhokrcí příbuzní. Zároveň byli rekordní sauropodi přinejmenším dvakrát delší než největší kachnozobí dinosauři a spinosauridi, kteří dosahovali délky kolem 16 metrů. V současnosti se největší sloni a nosorožci ani neblíží rozměrům byť jen středně velkých sauropodů. Kredit: KoprX; Wikipedie (CC BY-SA 4.0)
———
Mláďata sauropodů také nepochybně velmi rychle rostla. Zejména ale tito obři nepotřebovali využívat trávení pro tvorbu tělesného tepla, protože většinou obývali prostředí s teplým klimatem a navíc si udrželi stálou tělní teplotu čistě díky obřím rozměrům a velkému objemu těla v poměru k jeho povrchu (tzv. gigantotermie). V kombinaci s četnými anatomickými uzpůsobeními páteře a kostry končetin k podpoře ohromné hmotnosti tak sauropodi představovali geniální odpověď přírody na volnou niku pro gigantického býložravce. Ohromným rozměrům se samozřejmě musela přizpůsobit i vnitřní anatomie svalů a orgánů, o té ale zatím z pochopitelných důvodů mnoho informací nemáme. Jisté je, že velkou výhodou byla přítomnost vzdušných vaků, které sauropodi sdíleli s neptačími teropodními dinosaury i ptáky. Díky těmto součástem dinosauřího dýchacího ústrojí, zabíhajícím i do dutin v obratlích a dalších kostech, byla průměrná hustota tělních tkání i hmotnost výrazně snížena, aniž by přitom utrpěla pevnost kosterního aparátu.[7] A jaká byla evoluční výhoda více než třicet metrů dlouhého a přes 50 tun vážícího těla? Především asi komfort ochrany před predátory, jelikož takto velcí sauropodi už nejspíš neměli žádné přirozené nepřátele. Navíc se díky svým dlouhým krkům dostali snadno do vysokých stromových pater zhruba ve výšce 6 až 15 metrů nad zemí, kam se za potravou žádní jiní živočichové – včetně velkých ornitopodních dinosaurů – nedostali.[8] Sauropodi se díky své unikátní anatomii vymanili z pout biomechanických omezení, která neumožňují vyrůst do stejných rozměrů savcům, a stali se díky tomu s úctyhodným odstupem největšími suchozemskými zvířaty všech dob.
———
Jedním z evolučních důvodů gigantických rozměrů sauropodů byla pasivní obrana před teropody. Někteří jedinci už byli tak velcí, že v dospělosti jednoduše neměli přirozeného nepřítele. Zde pár dravých alosaurů (Allosaurus fragilis) útočí na průměrně vzrostlého jedince barosaura (Barosaurus lentus). Jeden obří obratel, patřící nejspíš stejného druhu, naznačuje, že tito kolosální diplodokidi mohli dosáhnout délky kolem 50 metrů a hmotnosti přes 100 tun. Kredit: Fred Wierum, Wikipedie (CC BY-SA 4.0)
———
Short Summary in English: Sauropod dinosaurs became the largest terrestrial animals of all time thanks to a combination of anatomical and physiological factors. The causes of the sauropod gigantism were quite poorly understood until new research shed light on this topic a few years ago.
———
Odkazy:
https://phys.org/news/2014-01-sauropod-gigantism.html
https://phys.org/news/2016-12-sauropods-gobbled-gigantism.html
https://www.sciencedaily.com/releases/2014/01/140114090826.htm
———
[1] Benson, R. B., Hunt, G., Carrano, M. T., Campione, N. and Mannion, P. (2018). Cope’s rule and the adaptive landscape of dinosaur body size evolution. Palaeontology, 61: 13-48. doi: 10.1111/pala.12329
[2] Benson, R. B. J., Campione, N. E., Carrano, M. T., Mannion, P. D., Sullivan, C., Upchurch, P., & Evans, D. C. (2014). Rates of Dinosaur Body Mass Evolution Indicate 170 Million Years of Sustained Ecological Innovation on the Avian Stem Lineage. PLoS Biology, 12(5), e1001853. doi: http://doi.org/10.1371/journal.pbio.1001853
[3] González Riga, Bernardo J.; Lamanna, Matthew C.; Ortiz David, Leonardo D.; Calvo, Jorge O.; Coria, Juan P. (2016). „A gigantic new dinosaur from Argentina and the evolution of the sauropod hind foot„. Scientific Reports. 6: 19165. doi: 10.1038/srep19165
[4] Sander, P. M. (2013). An evolutionary cascade model for sauropod dinosaur gigantism – overview, update and tests. PLoS ONE, v. 8, p. e78573.
[5] Sander, P. M. (Coordinating Author), (2013). Sauropod Gigantism: A Cross-Disciplinary Approach. PLoS One Collections: Berkeley, California, Public Library of Science, 215 pp.
[6] Sander, P. M.; et al. (2011). Biology of the sauropod dinosaurs: the evolution of gigantism. Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society, v. 86, p. 117–155.
[7] Mathew J. Wedel. (2003). Vertebral Pneumaticity, Air Sacs, and the Physiology of Sauropod Dinosaurs. Paleobiology, 29(2): 243-255.
[8] Taylor M. P., Wedel M. J. (2013). Why sauropods had long necks; and why giraffes have short necks. PeerJ 1: e36. doi: https://doi.org/10.7717/peerj.36
———