Dinozaury zauropodów - największe zwierzęta lądowe wszechczasów - ważyły do 80-100 ton i osiągały 40-50 metrów długości. Podsumowując wszystkie dostępne dane, paleontolodzy wymienili pięć głównych czynników, które umożliwiły rozwój gigantyzmu u zauropodów: odmowa żucia pokarmu, szybkie rozmnażanie się przez składanie wielu małych jaj, szybki wzrost, doskonały układ oddechowy oraz spadek tempa metabolizmu u dorosłych zwierząt w porównaniu z młodymi
Magazyn Science opublikował artykuł paleontologów Martina Sandera z Uniwersytetu w Bonn i Marcusa Claussa z Uniwersytetu w Zurychu, w którym autorzy podsumowują wyniki wieloletnich badań nad gigantycznymi zauropodami. Pod względem masy zwierzęta te były o rząd wielkości większe od największych ssaków lądowych, a także przedstawicieli innych grup dinozaurów (teropodów i ornitozoidów).
Zauropody pojawiły się pod koniec triasu (ok. 210 mln lat temu). Do tej pory paleontolodzy opisali około 120 rodzajów zauropodów. Te roślinożerne olbrzymy dominowały w wielu ekosystemach lądowych od środkowej jury do końca kredy, czyli przez około 100 milionów lat - dwa razy dłużej niż okres rozkwitu dużych ssaków roślinożernych. Zatem zauropody były grupą odnoszącą sukcesy i dobrze prosperującą, a nie „ewolucyjnym błędem”.
Całkiem naturalnie naukowcy, a także opinia publiczna, martwią się pytaniem: dlaczego zauropody stały się tak ogromne?
Nie można wytłumaczyć gigantyzmu zauropoda żadnymi zewnętrznymi przyczynami, chociaż takie próby były podejmowane wielokrotnie. Przykładowo starali się znaleźć korelację między ewolucyjną dynamiką wielkości zauropodów a takimi czynnikami jak stężenie tlenu i dwutlenku węgla w atmosferze, zmiany klimatu, poziomu morza i powierzchni lądowej - i we wszystkich przypadkach okazało się, że nie ma istotnych korelacji. Na tej podstawie autorzy wnioskują, że klucza do tajemnicy gigantyzmu zauropodów należy szukać w ich biologii.
Schemat ilustrujący związek między prymitywnymi i zaawansowanymi cechami największych zwierząt roślinożernych: ssaków, zauropodów, dinozaurów ornitisich i współczesnych gadów. Od lewej do prawej: ssaki (słoń afrykański, żyrafa, kopalny nosorożec indricotherium), zauropody (argentynozaur, brachiozaur), dinozaury ptasiomiedniczne (szantungozaur, triceratops), olbrzymi żółw galapagos. Postać: z omawianego artykułu w Science
Film promocyjny:
Budowa zębów, jamy ustnej i szyi u zauropodów jest dość zróżnicowana, co wskazuje na to, że nie miały one ustalonej raz na zawsze diety (chociaż niewątpliwie wszyscy jedli wyłącznie pokarmy roślinne). Jednak wszystkie zauropody mają jedną prymitywną cechę, która ostro odróżnia je od innych dużych fitofagów - ssaków i dinozaurów ptasiomiednicznych. Zauropody nigdy nie przeżuwały jedzenia: ich zęby i szczęki były małe i całkowicie nie nadawały się do żucia. Nie mieli też zwyczaju połykania kamieni, aby używać ich do mielenia połkniętej roślinności w żołądku, jak to robią inne dinozaury i ptaki. Najwyraźniej brak aparatu do żucia rekompensował fakt, że przewód pokarmowy zauropodów, ze względu na ich potworne rozmiary, był bardzo długi, tak że nawet niezgryziony pokarm zdążył w nim strawić.
Unikanie przeżuwania pokarmu pozwoliło główce zauropoda pozostać niewielką, co z kolei umożliwiło rozwinięcie bardzo długiej szyi, dzięki czemu zauropody mogły bez wysiłku dotrzeć do źródeł pokarmu niedostępnych dla innych zwierząt. Zakłada się, że długa szyja może być również wykorzystywana do przyciągania partnerów seksualnych; być może samce zauropodów walczyły szyjami jak współczesne żyrafy. W tym przypadku dobór płciowy powinien przyczynić się do wydłużenia szyi.
W przeciwieństwie do tego większość dużych ssaków roślinożernych i dinozaurów ornithischis rozwinęło bardzo potężne zęby, szczęki i mięśnie żujące, co spowodowało dramatyczny wzrost wielkości głowy. To nałożyło znaczne ograniczenia na dopuszczalną długość szyjki.
Duże rozmiary ciała powodują szereg problemów fizjologicznych, z których najważniejszym jest problem przegrzania. Dodatkowo obecność długiej szyi utrudnia dostanie się świeżego powietrza do płuc (należy wdychać bardzo głęboko, aby nie tylko powietrze, które pozostało w długiej tchawicy po poprzednim wydechu dostało się do płuc). Wydaje się, że zauropody rozwiązały oba te problemy poprzez opracowanie bardzo wyrafinowanego i wyrafinowanego systemu worków powietrznych.
Woreczki powietrzne pojawiły się najprawdopodobniej u wspólnych przodków wszystkich dinozaurów jaszczuropodobnych, czyli zauropodów i mięsożernych teropodów, a od tych ostatnich odziedziczyły je ptaki. U ptaków dzięki woreczkom powietrznym połączonym z płucami skomplikowanym systemem rurek i zaworów, świeże powietrze przepływa przez płuca zarówno podczas wdechu, jak i wydechu. Poduszki powietrzne oprócz intensyfikacji oddychania zapewniają skuteczne chłodzenie organizmu. O tym, że jaszczuropodobne dinozaury posiadały również worki powietrzne, świadczą wyniki badań ich kości (wiele worków powietrznych wnika w kości lub pozostawia na nich charakterystyczne ślady). Najnowsze informacje na temat worków powietrznych u dinozaurów można znaleźć w niedawno opublikowanym artykule: Sereno PC, Martinez RN, Wilson JA, Varricchio DJ, Alcober OA, et al.(2008) Dowody na ptasie worki powietrzne wewnątrz klatki piersiowej u nowego drapieżnego dinozaura z Argentyny // PLoS ONE 3 (9): e3303.
Aby gigantyczny rozmiar przyniósł realne korzyści dla zauropodów i był wspierany przez selekcję, zauropody musiały rosnąć tak szybko, jak to możliwe. Jeżeli zwierzę zdążyło już polegać na gigantyzmie - aby uchronić się przed drapieżnikami lub dostać się do koron wysokich drzew - to znaczy, że bycie małym nie opłaca się, a okres dzieciństwa należy minąć jak najszybciej. Tymczasem zauropody musiały zwiększyć swoją masę 100 000 razy, aby osiągnąć maksymalne rozmiary - rekordowa liczba dla gadów, nie wspominając o ptakach i ssakach (wyklute cielę ważyło zaledwie kilka kilogramów, a dorosły, stwardniały dinozaur - kilkadziesiąt ton). Analiza histologiczna kości zauropodów zasadniczo potwierdza założenie szybkiego wzrostu, chociaż dane te nie są całkowicie jednoznaczne. Najwyraźniej zauropody osiągnęły dojrzałość płciową w drugim,a maksymalny rozmiar - w trzeciej dekadzie.
Tak szybki wzrost możliwy jest tylko pod warunkiem bardzo intensywnego metabolizmu - takiego jak u współczesnych ptaków i ssaków. Gdyby jednak tempo metabolizmu dorosłych zauropodów pozostało na tak wysokim poziomie, nieuchronnie przegrzałyby się i żadna ilość worków powietrznych nie mogła ich uratować. Ponadto potrzebowaliby zupełnie niewyobrażalnej ilości jedzenia. Autorzy widzą tylko jedną drogę wyjścia z tej sprzeczności: najwyraźniej tempo metabolizmu zauropodów było wysokie w młodości i znacznie spadało z wiekiem. Niestety, paleontolodzy nie mają jeszcze bezpośrednich danych na temat tempa metabolizmu zauropodów.
Wiadomo, że wszystkie dinozaury są jajorodne. Ich młode urodziły się małe i niechronione, ale było ich wiele. Natomiast duże ssaki roślinożerne rodzą duże i dobrze chronione młode, ale w bardzo małych ilościach. Z tego powodu rozwój gigantyzmu u ssaków gwałtownie zwiększa prawdopodobieństwo wyginięcia gatunku: im większe zwierzę, tym mniej produkuje młode i tym dłużej trwa odbudowa populacji po jej tymczasowym spadku. Zauropody nie były związane tym ograniczeniem: gigantyzm w nich nie prowadził do spadku płodności, a liczebność populacji mogła rosnąć bardzo szybko w sprzyjających warunkach.
Tak więc, według autorów, gigantyzm u zauropodów stał się możliwy dzięki specjalnemu połączeniu prymitywnych i zaawansowanych cech. Prymitywne cechy, które przyczyniły się do powstania gigantyzmu, to niezdolność do żucia jedzenia i składania jaj; zaawansowany - szybki wzrost, doskonały układ oddechowy i zmieniająca się wraz z wiekiem przemiana materii.