Jak plavali plesiosauři

…aneb Pohled na eleganci druhohorních mořských plazů

Ačkoliv je tento blog věnován zejména neptačím dinosaurům, jednou za čas určitě neuškodí podívat se také na některé z jejich druhohorních současníků. Kromě létajících ptakoještěrů a různých krokodýlovitých plazů jsou to zejména mořští plazi, jako jsou ichtyosauři, mosasauři a především pak velmi úspěšní plesiosauři.[1] Plesiosauři jsou někdy nesprávně označováni jako „vodní dinosauři“. S dinosaury ale neměli prakticky nic společného, vyjma jediného faktu, že žili ve stejném období. Vyvinuli se totiž na konci druhohorní periody triasu, asi před 205 miliony let a vyhynuli spolu s dinosaury na konci křídy před 66 miliony let.[2] Na to, že po extrémně dlouhou dobu 150 milionů let brázdili moře a oceány naší planety, jsme toho o nich ale do nedávna věděli jen relativně málo.[3] Jedním z tajemství, která jsme po dlouhou dobu nemohli rozluštit, bylo i to, jak se vlastně pod vodou pohybovali.[4] Dokázali tito „plavnoještěři“, jak se jim česky půvabně přezdívá, efektivně a ladně „prořezávat“ vodu nebo byli spíše neobratnými, i když vytrvalými plavci? Vzhledem k jejich evoluční úspěšnosti nejspíš nepřekvapí, že správně je první uvedená možnost – plesiosauři byli velmi efektivními plavci i „potápěči“. Paleontology fascinovala otázka způsobu pohybu těchto mořských plazů po celých posledních 120 let.[5] Bylo samozřejmě jasné, že základní hnací jednotkou plesiosaurů byly jejich čtyři veslovité končetiny, které se v průběhu evoluce staly jakýmisi dokonalými pádly.[6] Jak přesně ale pohyb plesiosaurů pod vodou probíhal? To nejspíš s definitivní platností v loňském roce odhalil tým německých vědců z Porúrské Univerzity v Bochumi i z několika dalších akademických pracovišť.[7] Badatelé se zaměřili především na otázku pohyblivosti jednotlivých kloubů u plesiosauřích ploutví, přičemž jejich hlavním výzkumným objektem byl v paleontologii proslulý jurský plesiosaur druhu Cryptoclidus eurymerus.

———

———

Tento zástupce čeledi Cryptoclididae, žijící před 166 až 160 miliony let na území dnešní západní Evropy a například také Kuby, byl formálně popsán rodu 1871 ještě jako „Plesiosaurus“ eurymerus.[8] Rodové jméno bylo změněno na Cryptoclidus (v překladu „skryté klíční kosti“) roku 1892 britským paleontologem Harrym Govierem Seeleym.[9] Při délce kolem 4 metrů vážil tento menší zástupce plesiosaurů asi 750 kilogramů.[10] Právě u kryptoklida se potvrdilo, že aby se pohybovali pod vodou efektivně, vyvinuli si plesiosauři postupně jakási dokonalá plovoucí „křídla“.[11] Výzkum totiž doložil, že ploutve plesiosaurů nebyly natolik pohyblivé a flexibilní, aby svým majitelům umožnily pod vodou „veslovat“, podobně jako to dodnes dělají například mořské želvy. Jedná se vlastně o pohyb ploutví dopředu a dozadu, který využívá odpor vody k posouvání těla vpřed. U plesiosaurů byl ale anatomicky preferovaný pohyb ploutví naopak ve směru nahoru a dolů.[12] Je jasné, že plesiosauři dokázali své ploutve velmi rychle a přesně ohýbat a nastavovat tak, aby se vodou pohybovali co nejrychleji, a zároveň s co nejmenším hydrodynamickým odporem. Otázkou zůstávalo, jakého rozsahu pohybů byly jejich ploutve vlastně schopny. A zde opět přišla ke slovu moderní technologie výzkumu. Přesné digitální modely založené na počítačové tomografii plesiosauřích fosilií doložily, že kosti v ploutvích (jako je kost pažní a kost stehenní) byly při pohybu vodou vystaveny fyzikálním silám, z nichž nejvýznamnější je stlačení a v menší míře pak tahové napětí. Kosti plesiosaurů byly odpovídajícím způsobem redukované (zakrnělé či vykazující menší počet kostních článků) a ke svému účelu výborně přizpůsobené.[13] Anatomická a fyziologická adaptace na vodní prostředí však byla u těchto druhohorních mořských plazů výrazně jiná, než třeba u současných kytovců.[14]

———

———

Plesiosauři plavali tak, že pohybovali všemi čtyřmi ploutvemi najednou nebo krátce po sobě, a to ve specifické souhře, kterou u jiných živočichů nepozorujeme.[15] Je přitom možné, že ve skutečnosti neexistoval žádný ideální způsob pohybu ploutvemi, protože ten se měnil v závislosti na poloze a orientaci těla, hloubce vody a směru pohybu plesiosaura! Nový výzkum také ukázal, že pohyb ploutvemi dolů přitom vytvářel mnohem větší hybnou sílu než jejich pohyb směrem nahoru. Plesiosauři byli zřejmě poněkud pomalejšími plavci než například dnešní kytovci (odhady jejich průměrné „klidové“ rychlosti činí jen asi 5,4 km/h, což zhruba odpovídá rychlosti lidské chůze), dokázali se ale nejspíš skvěle potápět.[16] Ostatně, tito dávní plazi, ladně „létající“ pod vodou za pomoci svých silných ploutví, existovali třikrát déle, než po jak dlouhou dobu jsou tu zatím delfíni a velryby! A co se týká jejich velikosti, kryptoklidus dlouhý „jen“ 4 metry by nás mohl poněkud zmást – plesiosauři rozhodně nebyli jen malí až středně velcí tvorové, tedy alespoň v případě těch největších druhů. Zatím nejmohutnější známí plesiosauři patří do podskupiny zvané pliosauři. Ti měli na rozdíl od „klasických“ plesiosaurů poměrně krátký krk, mohutnou dlouhou hlavu a někdy i značně robustní tělo.[17] Pohyb jim zajišťovaly rovněž jejich velké „veslovité“ ploutve. Největší z dnes známých pliosauridů, jako byly druhy Pliosaurus rossicus nebo Kronosaurus queenslandi, dosahovali délky v rozmezí 11 až 13 metrů a hmotnosti asi 12 až 19 tun![18][19] Byli tedy velcí jako dnešní středně velké až velké velryby. Jen samotné jejich lebky byly v některých případech dlouhé bezmála tři metry.[20] V současnosti jsou tito nesmírně zajímaví mořští predátoři z doby dinosaurů intenzivně zkoumáni, takže se o nich nejspíš už v nedaleké budoucnosti dozvíme mnoho nových informací.

———

———

Short Summary in English: Plesiosaurs were marine reptiles with a broad flat body and a short tail. Their limbs had evolved into four long flippers, which were powered by strong muscles attached to wide bony plates formed by the shoulder girdle and the pelvis. The flippers made a flying movement through the water. The distinctive four-flippered body-shape has caused considerable speculation about what kind of stroke plesiosaurs used. Now this problem seems to be finally resolved by certain recent studies.

———

Odkazy:

https://en.wikipedia.org/wiki/Plesiosaur

http://www.prehistoric-wildlife.com/species/c/cryptoclidus.html

https://plesiosauria.com/

https://www.mindat.org/taxon-4821543.html

https://eol.org/pages/4532498

———

[1] Ketchum, H. F.; Benson, R. B. J. (2010). Global interrelationships of Plesiosauria (Reptilia, Sauropterygia) and the pivotal role of taxon sampling in determining the outcome of phylogenetic analyses. Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society. 85 (2): 361–392.

[2] Bakker, R. T. (1993). Plesiosaur Extinction Cycles — Events that Mark the Beginning, Middle and End of the Cretaceous. In Caldwell, W. G. E.; Kauffman, E. G. (eds.). Evolution of the Western Interior Basin. Geological Association of Canada. 39: 641–664.

[3] Druckenmiller, P. S.; Russell, A. P. (2008). A phylogeny of Plesiosauria (Sauropterygia) and its bearing on the systematic status of Leptocleidus Andrews, 1922. Zootaxa. 1863: 1–120.

[4] Halstead, L. B. (1989). Plesiosaur locomotion. Journal of the Geological Society. 146 (1): 37–40.

[5] Fraas, E. (1905). Reptilien und Säugetiere in ihren Anpassungserscheinungen an das marine Leben. Jahresheften des Vereins für vaterländische Naturkunde in Württemberg. 29: 347–386.

[6] Watson, D. M. S. (1924). The elasmosaurid shoulder-girdle and fore-limb. Proceedings of the Zoological Society of London. 1924 (2): 885–917.

[7] Krahl, A.; et al. (2022). Determination of muscle strength and function in plesiosaur limbs: finite element structural analyses of Cryptoclidus eurymerus humerus and femur. PeerJ. 10: e13342

[8] Phillips, J. (1871). Geology of Oxford and the Valley of the Thames. Clarendon Press, Oxford. pp. 1–523.

[9] Seeley, H. G. (1892). The Nature of the Shoulder Girdle and Clavicular Arch in Sauropterygia. Proceedings of the Royal Society of London. 51: 119–151.

[10] Brown, D. S. (1981). The English Upper Jurassic Plesiosauridea (Reptilia) and a review of the phylogeny and classification of the Plesiosauria. Bulletin of the British Museum of Natural History. 35 (4): 253–347.

[11] Wintrich, T.; et al. (2019). Neck mobility in the Jurassic plesiosaur Cryptoclidus eurymerus: finite element analysis as a new approach to understanding the cervical skeleton in fossil vertebrates. PeerJ. 7: e7658.

[12] Godfrey, S. J. (1984). Plesiosaur subaqueous locomotion: a reappraisal. Neues Jahrbuch für Geologie und Paläontologie. 1984 (11): 661–672.

[13] Sanders, F.; et al. (2010). Plesiosaur swimming reconstructed from skeletal analysis and experimental results. Transactions of the Kansas Academy of Science. 113 (1/2): 1–34.

[14] Massare, J. A. (1994). Swimming capabilities of Mesozoic marine reptiles: a review. In: Maddock, L.; et al. (eds.) Mechanics and Physiology of Animal Swimming. Cambridge, England: Cambridge University Press, pp. 133-149.

[15] Muscutt, L. E.; et al. (2017). The four-flipper swimming method of plesiosaurs enabled efficient and effective locomotion. Proceedings of the Royal Society B. 284 (1861): 20170951.

[16] Motani, R. (2002). Swimming speed estimation of extinct marine reptiles: energetic approach revisited. Paleobiology. 28 (2): 251–262.

[17] Knutsen, E. M.; Druckenmiller, P. S.; Hurum, J. H. (2012). A new species of Pliosaurus (Sauropterygia: Plesiosauria) from the Middle Volgian of central Spitsbergen, Norway. Norwegian Journal of Geology. 92 (2–3): 235–258.

[18] Kear, B. P. (2003). Cretaceous marine reptiles of Australia: a review of taxonomy and distribution. Cretaceous Research. 24 (3): 277–303.

[19] McHenry, C. R. (2009). Devourer of Gods: The palaeoecology of the Cretaceous pliosaur Kronosaurus queenslandicus (Thesis). The University of Newcastle.

[20] Benson; R. B. J.; et al. (2013). A Giant Pliosaurid Skull from the Late Jurassic of England. PLOS ONE. 8 (5): e65989.

———