Nowe znaleziska paleontologiczne zmieniają powszechne przekonania na temat pterozaurów - i najbardziej dziwacznych zwierząt, jakie kiedykolwiek latały nad ziemią.
Pterozaur i Pterodaktyl to dwie nazwy dziwacznych latających stworzeń; pierwszy z nich w tłumaczeniu z greckiego oznacza „jaszczur skrzydłowy”, drugi - „latający palec”.
Po raz pierwszy szczątki takiego zwierzęcia znaleziono w XVIII wieku. Od tego czasu naukowcy opisali ponad 200 gatunków skrzydlatych jaszczurek, ale powszechna koncepcja tych smoków, które panowały na niebie ery mezozoicznej przez ponad 160 milionów lat, pozostaje taka sama.
Niezmiennie wyobrażamy je sobie jako niezdarne, ale bardzo niebezpieczne latające gady z długim dziobem i skórzastymi skrzydłami, chodzące na tylnych łapach jak pingwiny.
Weźmy na przykład film A Million Years BC z 1966 roku, w którym przeszywający fioletowy pterozaur zabiera bohaterkę Raequel Welch do swojego gniazda, aby nakarmić swoje młode (uwaga spoilera: piękno w bikini uciekło). Czy coś się zmieniło w ciągu 50 lat? Wcale nie: w filmie Jurassic World, nakręconym w 2015 roku, pterozaury nadal unoszą w przestworzach więcej własnego ciężaru. (Na wszelki wypadek wyjaśnijmy: ostatnie pterozaury wymarły 66 milionów lat temu, czyli na całą wieczność, zanim ludzie pojawili się na Ziemi.)
Ogromna ilość ostatnich dowodów kopalnych sugeruje, że pterozaury występowały we wszystkich kształtach i rozmiarach oraz bardzo różniły się zachowaniem. Setki gatunków pterozaurów żyło jednocześnie, podobnie jak dzisiejsze ptaki, zajmując różne nisze ekologiczne. Wśród nich były gigantyczne potwory, takie jak quetzalcoatl (Quetzalcoatlus northropi), jedno z największych znanych dziś stworzeń latających: stojąc na czworakach, mógł rywalizować ze wzrostem żyrafy i rozpiętością skrzydeł do 10,5 metra. Ale były też pterozaury wielkości wróbla: siedziały na gałęziach w starożytnych lasach i najprawdopodobniej łapały owady.
Jednym z najciekawszych znalezisk są skamieniałe jaja pterozaurów. Skanując najlepiej zachowane, naukowcy zobaczyli zarodki pod skorupą i mogli dowiedzieć się, jak się rozwijały. Jedno jajo znaleziono nawet w jajowodzie samicy Darwinopterusa, która mieszkała w Chinach, a obok niego - drugie, które najwyraźniej wycisnęło się pod ciężarem popiołu wulkanicznego pokrywającego zwierzę. Pani T (tak miała na imię ta samica) stała się pierwszym pterozaurem, którego płeć została dokładnie określona. Na jej czaszce nie było grzebienia. Być może takie odrosty zdobiły tylko głowy samców, tak jak zdobią samce niektórych współczesnych gatunków ptaków - natura dała im duży, jaskrawo kolorowy herb, aby przyciągnąć osobniki przeciwnej płci.
Po tych wszystkich znaleziskach wydaje się, że pterozaury zbliżyły się do nas, ale naukowcom nie wystarczy. A w drodze do Parku Narodowego Big Bend w południowo-zachodnim Teksasie paleontolog Dave Martill z Uniwersytetu w Portsmouth dzieli się ze mną swoimi planami pracy: najpierw spotkać się i podziwiać grzechotnika; po drugie, znajdź całą czaszkę quetzalcoatla. Szanse na zrealizowanie pierwszego punktu programu są nieporównywalnie większe.
Film promocyjny:
Najważniejszą rzeczą dla eksperta od pterozaurów jest optymizm. Wyobrażanie sobie, że w taki a taki dzień jedziesz tam i znajdziesz przynajmniej coś dla nich odpowiedniego, jest jak zakup losu na loterię i od razu zaczynasz planować, na co wydasz swoje wygrane. Skamieniałości pterozaurów są niezwykle rzadkie, ponieważ ich kości były puste i cienkie. Jeśli chodzi o quetzalcoatl, to wiemy o nim tylko dzięki kilku fragmentom znalezionym w parku Big Bend w latach 70.
Wydrążone, ultralekkie kości pterozaurów nadawały się do lotu, ale rzadko są zachowane tak, jak szczątki Anhanguera. W większości przypadków są miażdżone, „tak jakby przejechał po nich walec”.
Martill i jego kolega Nizar Ibrahim spędzili trzy dni na poszukiwaniu skamieniałych kości w korytach suchych rzek w parku. Szli w górę iw dół Grzbietu Pterodaktyla (co za obiecująca nazwa!), Od czasu do czasu sprawdzając mapy sporządzone przez odkrywcę tej jaszczurki. Zagłębili się we wszystkie niuanse warstw geologicznych („Spójrz na te przejawy cykli Milankovitcha!” - wykrzyknął Martill, mając na myśli, że okresowe zmiany kształtu orbity Ziemi i nachylenia jej osi, jak ustalił na początku XX wieku serbski astronom Milutin Milankovic, wpływają na klimat planecie, co znajduje odzwierciedlenie w cyklicznej strukturze osadów). Wchodząc na grzbiet z piaskowca, z którego wydostanie się wydawało się niemożliwe, Martill tylko opadła: „Gdzie nasz nie zniknął! , Zeskoczył i pozostał nietknięty.
Badacze nie mieli jednak szans ani spotkać grzechotnika, ani nawet znaleźć fragmentu kości pterozaura. W pocieszeniu natknęli się na kość udową gigantycznego dinozaura, najprawdopodobniej zauropoda. Ale nie interesują się dinozaurami.
Opuszczając park narodowy, paleontolodzy opracowują plan nowych poszukiwań quetzalcoatla - naprawdę chcą wiedzieć więcej o tej niesamowitej jaszczurce, w której wszystko jest niezwykłe: zarówno rozmiar, jak i wygląd i zachowanie - można to ocenić po kilku pozostałych skamielinach z niej.
W niektórych częściach skamieniałości Zheholoptera z Chin zachowały się subtelne odciski włosów lub puchu. (Po raz pierwszy takie struktury powłokowe odkryli radzieccy paleontolodzy u pterozaura jurajskiego.) Fot. INSTYTUT PALEONTOLOGII KRĘGOWSKIEJ I PŁASKO-ANTROPOLOGII, Pekin
Koncepcja pterozaurów bardzo się zmieniła - nawet jeśli chodzi o ich wygląd i zachowanie. Częściowo tłumaczy to fakt, że jeszcze do niedawna naukowcy musieli opierać swoje wnioski na niezwykle małej liczbie próbek.
Pterozaury różniły się, szczerze mówiąc, bardzo dziwną anatomią. Może się wydawać, że były słabo przystosowane do życia na ziemi lub w powietrzu. Kiedyś uważano nawet, że jaszczurki skrzydłowe pełzają na brzuchu lub wyobrażały sobie, jak chodzą na tylnych łapach z długimi przednimi kończynami wyciągniętymi do przodu jak zombie i ciągnącymi się za sobą jak płaszcz ze złożonymi skrzydłami. Później, zgodnie ze śladami skamieniałości, ustalono, że pterozaury poruszały się na czterech kończynach, ale nadal nie było jasności co do tego, jak i gdzie umieściły skrzydła. I tak bardzo wątpili w swoje umiejętności latania, że uważali ich za niezdolnych do oderwania się od ziemi, chyba że rzucą się z klifu.
„Dość często spotyka się osoby z głową i szyją trzy, a nawet czterokrotnie dłuższą od ciała” - mówi biofizyk Michael Habib z Muzeum Historii Naturalnej w Los Angeles. Nawet wyszkoleni naukowo artyści często się mylą, kiedy ich przedstawiają. „Biorą ptaka jako model, po prostu dodają do niego błoniaste skrzydła i herb” - mówi Michael. „Jednak proporcje ciała pterozaurów wcale nie były ptasie”.
Chabib postanowił zrewidować panujące idee dotyczące biomechaniki pterozaurów, stosując po pierwsze podejście matematyczne, a po drugie praktyczną wiedzę z zakresu anatomii kręgowców, którą zdobył w swojej innej pracy, a mianowicie w laboratorium szkoły medycznej Uniwersytetu Południowej Kalifornii. Podobnie jak większość naukowców, Michael uważa, że pierwsze pterozaury, około 230 milionów lat temu, wyewoluowały z lekkich, smukłych gadów, które doskonale nadawały się do biegania i skakania. Zdolność do skoku - chwytania latającego owada lub unikania zębów drapieżnika - ewoluowała w zdolność, jak to określił Habib, „skakania i unoszenia się w powietrzu”.
Początkowo pterozaury prawdopodobnie tylko unosiły się w powietrzu, a następnie, dziesiątki milionów lat przed ptakami (a tym bardziej przed nietoperzami), stały się pierwszymi kręgowcami, które opanowały latanie trzepoczące.
Korzystając z równań stosowanych w inżynierii lotniczej, Habib i jego koledzy obalili hipotezę skoku z klifu. Ponadto udowodnili, że gdyby pterozaury wystartowały z pozycji wyprostowanej, stojąc na tylnych łapach, to u dużych gatunków kości udowe pękłyby z powodu przeciążenia. Start cztero-kończynowy jest bardziej praktyczny.
„Trzeba podskoczyć, opierając się na przednich kończynach, jak skoczek wzwyż - na tyczce” - wyjaśnia Habib. Aby wystartować z wody, pterozaury używały skrzydeł jak wiosła podczas wiosłowania: wypychały je z powierzchni. I znowu, podobnie jak wioślarze, mieli duże, dobrze rozwinięte ramiona, które często łączyły się z uderzająco małymi nogami, aby zminimalizować opór podczas lotu.
Skrzydło pterozaura było membraną rozciągniętą od ramienia do kostki; i został rozciągnięty przez wyjątkowo długi latający (czwarty) palec, który tworzy przednią krawędź skrzydła. Próbki z Brazylii i Niemiec pokazują, że błona została przebita przez drobne mięśnie i naczynia krwionośne. Proteinowe nitki „zszycie” nadały przegrodzie dodatkową sztywność. Obecnie naukowcy uważają, że pterozaury mogą nieznacznie zmienić profil skrzydeł w zależności od warunków lotu, napinając mięśnie lub obracając kostki do wewnątrz lub na zewnątrz.
Zmiana kąta nachylenia skostniałego ścięgna nadgarstka, pteroidy, mogła służyć temu samemu celowi, co odwrócenie lameli w dużych nowoczesnych samolotach - zwiększyć siłę nośną przy małych prędkościach.
Ponadto u pterozaurów w zapewnianie lotu zaangażowanych było więcej mięśni i większa część masy ciała niż u ptaków. A w ich mózgach, podobnie jak u ptaków (a nawet lepiej), rozwinęły się płaty czołowe i wzrokowe, móżdżek i błędnik: taki mózg mógł szybko reagować na zmiany sytuacji w locie i przekazywać sygnały do wielu mięśni, które regulują napięcie błony.
Dzięki pracy Habiba i jego współpracowników pterozaury nie są już skrzydlatym nieporozumieniem, ale zręcznymi lotnikami. Wydaje się, że wiele gatunków zostało przystosowanych do powolnego, ale bardzo długiego lotu na duże odległości; mogli unosić się nad oceanem przy użyciu słabych, ciepłych prądów wstępujących (termika). Były też gatunki, które Khabib nazywa super latającymi: na przykład podobny do albatrosa Nyctosaurus, którego rozpiętość skrzydeł sięgała prawie trzech metrów, właściwości szybujące, zwłaszcza odległość, którą pokonywał na każdy metr zejścia, były dość porównywalne z cechami nowoczesny szybowiec sportowy.
„Okej, ze skrzydłami wszystko jest jasne” - zaczął kiedyś jeden z paleontologów po wykładzie Chabiba. - A co z głowami? „Na przykład Quetzalcoatl może mieć czaszkę o długości trzech metrów, a ciało mniej niż metr. A Nykosaurus miał długi „maszt” wystający z ogromnej czaszki, do której prawdopodobnie przymocowany był herb.
Odpowiadając na pytanie, Michael mówił o mózgu pterozaurów, których masa, podobnie jak u ptaków, tylko nieznacznie ważyła ogromną głowę, mówił o kościach, które były puste, też jak u ptaków, a nawet lżejsze. Grubość ścian kości niekiedy nie przekraczała milimetra, natomiast tkankę kostną tworzyło wiele skrzyżowanych warstw, co dawało kościom wytrzymałość (jak w sklejce wielowarstwowej). A od wewnątrz wnęki dla większej sztywności zostały przecięte przegrodami. Wszystko to pozwoliło pterozaurom osiągnąć duże rozmiary ciała bez znaczącego przyrostu masy ciała.
Czaszki ozdobione wypukłościami i otwartymi ustami były tak wielkie, że Khabib, patrząc na nie, sformułował „Hipotezę Strasznego Szarego Wilka”: „Jeśli masz duże usta, możesz więcej połknąć. A wystający grzebień może przyciągać kobiety. Wracając do pytania tego paleontologa, według Michaela pterozaury były „wielkimi latającymi głowami zabójców”.
Junchang Lü, jeden z czołowych chińskich paleontologów, wita gości na ruchliwej ulicy w centrum Jinzhou, głównego miasta handlowego w północno-wschodniej części kraju, i prowadzi ich przez słabo oświetlony korytarz pozornie zwyczajnego biurowca. To właściwie Muzeum Paleontologiczne w Jinzhou. Jej dyrektor otwiera drzwi do małej spiżarni bez okien, a przybywający otwierają oczy, co stałoby się główną atrakcją dla zwiedzających w każdym innym muzeum: wszystkie półki i prawie całe piętro zajmują próbki z zaskakująco kompletnymi, w najdrobniejszych szczegółach, szczątkami upierzonych dinozaurów, najstarszych ptaków. i oczywiście pterozaury.
Na dużej, sięgającej prawie do ramion, kamiennej płycie opartej o ścianę naprzeciwko drzwi, można zobaczyć dużego, strasznego pterozaura o rozpiętości skrzydeł czterech metrów i maleńkich tylnych łapach kurczaka - zhenyuanopterus (Zhenyuanopterus). Jego wydłużona głowa jest zwinięta na bok i wydaje się, że składa się tylko z szczęki, a zęby stają się coraz dłuższe i coraz bardziej za sobą, gdy zbliżają się do początku ust. „Ma to na celu ułatwienie łowienia podczas pływania na powierzchni wody” - wyjaśnia Lu. Zhenyuanopter to tylko jeden z trzech tuzinów gatunków pterozaurów, które opisał od 2001 roku (wiele z nich nadal leży na półkach i czeka na badania).
Czaszka jedzącej ryby Ankhanguera została zachowana w swoim naturalnym położeniu - ku uciesze paleontologów. Zdjęcie: NARODOWE MUZEUM PRZYRODY I NAUKI, TOKIO
Muzeum Jinzhou jest jednym z dziesięciu podobnych muzeów paleontologicznych rozsianych po całej prowincji Liaoning, w której znajduje się skarbnica skamieniałości pterozaurów i jest jednym z regionów, w których dokonano znalezisk, dzięki którym Chiny stały się czołowe w paleontologii ostatnich lat.
Ponadto Liaoning jest główną areną rywalizacji, a ludzie z zewnątrz porównują to, co się tutaj dzieje, nie do końca słusznie, z „wojnami na kości”, które pionierzy amerykańskiej paleontologii Othniel Charles Marsh i Edward Drinker Kop prowadzili ze sobą w XIX wieku.
Stronami tej rywalizacji są Lu, reprezentujący Akademię Nauk Geologicznych ChRL oraz Shaolin Wang, którego pełne skamieniałości badania znajdują się w Instytucie Paleontologii Kręgowców i Paleoantropologii w Pekinie. Ci eksperci, jak Marsh i Cope, pracowali razem na początku swojej kariery, a potem rozstali się i od tego czasu traktowali się nawzajem z wrogością, która jednak nie jest reklamowana. „Dwa tygrysy nie mogą się dogadać na tej samej górze”, uśmiecha się ich kolega Shunxing Jiang.
W ciągu piętnastu lat, które minęły od tego czasu, Lu i Wang niejednokrotnie przewyższali się pod względem liczby odkryć, a kilka z nich opisało ponad 50 nowych gatunków pterozaurów - prawie jedną czwartą wszystkiego, co jest dziś znane. Jednak niektóre z tych nowych gatunków zostaną ostatecznie uznane za synonimy pierwszego, jak to często ma miejsce w paleontologii. Jednak rywalizujące partie będą miały w przyszłości więcej odkryć. „Musieliby pracować przez dziesięć lat przez cały dzień, żeby opisać wszystko, co już wykopali” - zauważa z zazdrością jeden z gości. Słysząc to, Lü unosi zdziwiony brwi: „Myślę, że dziesięć lat nie wystarczy”.
Sukces chińskich naukowców wynika nie tylko z konkurencji, ale także z tego, że znaleźli się we właściwym miejscu we właściwym czasie. Chiny, wraz z Niemcami, Brazylią, Stanami Zjednoczonymi i Anglią, są jednym z nielicznych krajów na świecie, w którym znaleziono 90 procent wszystkich skamieniałości pterozaurów. Stało się tak nie dlatego, że pterozaury żyły tylko na terenach, na których obecnie znajdują się te kraje - fragmenty ich szkieletów można znaleźć niemal wszędzie. Tyle, że ich szczątki są tutaj lepiej zachowane.
Ta ekskluzywność jest widoczna w prowincji Liaoning. Lü mówi, że na początku okresu kredy w okolicznych lasach i małych jeziorach słodkowodnych rozwinęło się bardzo zróżnicowane zbiorowisko organizmów - dinozaury, pierwsze ptaki, wiele pterozaurów i owadów. Ze względu na to, że w okolicy od czasu do czasu wybuchały wulkany, wiele zwierząt ginęło pod popiołem i spadało na muliste dno jezior. Ofiary takich katastrof grzebano bardzo szybko, czasem nawet bez dostępu tlenu do szczątków, ich tkanki mineralizowały szybciej, niż zdążyły się rozłożyć, przez co przeżyły. Paleontolodzy nazywają takie miejscowości Lagerstätte (po niemiecku Lagerstätte oznacza „depozyt”). A mimo to takie znaleziska trzeba rozcinać miesiącami - aby oczyścić rasę, aby można było zobaczyć wszystkie jej cechy, w tym oczywiściez wszelkiego rodzaju potężnymi mikroskopami.
Tylko w miejscach takich jak Muzeum Pterozaurów w Beipiao lub niedawna wystawa jaszczurek skrzydłowych w Muzeum Historii Naturalnej w Pekinie zaczyna się inaczej postrzegać skamieniałości - jako część dawnej wielkiej różnorodności.
Na przykład Jeholopterus, pterozaur z szeroką paszczą podobną do żaby, który naukowcy zakładają, że polował na ważki i inne owady. Oto Ikrandraco, nazwany na cześć skrzydlatych stworzeń z Awatara: prawdopodobnie latał nisko nad powierzchnią wody i łowił ryby za pomocą kilu na dolnej szczęce. Oto jungaripter (Dsungaripterus) znaleziony w północnych Chinach ze smukłym, zadartym dziobem, za pomocą którego zaczepiał mięczaki i inne bezkręgowce, aby następnie zmiażdżyć ich muszle i skorupy nierównymi zębami.
I wszystko to zniknęło pod koniec okresu kredy, 66 milionów lat temu. Co okazało się nie tak z ostatecznie wymarłymi pterozaurami? Może zwierzęta, na które polowali, zniknęły? A może w toku ewolucji osiągnęły tak gigantyczne rozmiary, że nie mogły przetrwać globalnej katastrofy, takiej jak upadek asteroidy, podczas gdy małe ptaki przeżyły?
Jednak patrząc na ich doskonale zachowane szczątki w muzeum, nie myślisz o tym - dzieje się coś niesamowitego: wydaje się, że te stworzenia są gotowe uwolnić się z kamiennej niewoli i udać się w poszukiwaniu brakujących fragmentów, aby ponownie wzbić się nad ziemię.