Minilovak és óriástapírok a negyvenmillió éves üvegházból
2020. április 18. írta: Fitos Attila

Minilovak és óriástapírok a negyvenmillió éves üvegházból

Egy magyar őslénykutató vezetésével vizsgálták, hogy mi állhatott bizonyos emlősök testméretbeli változása mögött a földtörténet legmelegebb időszakában.

A 19. század közepe tájékán egy Carl Bergmann nevű anatómus állt elő azzal az elmélettel, hogy általánosságban véve a nagyobb testtömeggel bíró szárazföldi melegvérű állatok populációi hajlamosabbak észak felé terjeszkedni, mint kisebb rokonaik.  Az eredeti elképzelést publikáló tudósról Bergmann-szabálynak nevezték el a teóriát, és annak ellenére, hogy egy viszonylag egyszerűnek tűnő kijelentésről van szó, a mai napig megosztják és foglalkoztatják az ökológusokat az éghajlat és az állatok testméretének összefüggéseit boncolgató kérdések [1]. Komoly aktualitása is van a témának: néhány évvel ezelőtt egy tanulmányban például kifejtették, hogy az ember által okozott klímaváltozás, pontosabban annak a bolygó nagy részén melegedést előidéző hatásai már most méretcsökkenést idéztek elő néhány állatfajnál, és ez a tendencia – a metabolizmus teljesen egyértelmű szabályai alapján – a továbbiakban is folytatódni fog [2].

Nagyon hasznos lenne, ám az ember megjelenése előtti, felfoghatatlan mélységű idők távlatában már jóval nehezebb feltárni az egyes állatfajok méretbeli változásait, hiszen a ránk maradt ősmaradványanyag annyira hiányos, hogy nem nyújt megfelelő információt ezekről a rég letűnt korokról. Különösen a szárazföldi ökoszisztémákkal kapcsolatban problémás a dolog, ahol a megfelelő környezeti feltételek hiányában annyira esetleges a fosszilizáció, hogy a vizsgálható maradványok leginkább egy többezer darabos puzzle játékhoz hasonlíthatók, amelynek csupán 4-5 eleme hever előttünk a szőnyegen.
Van azonban néhány kivételes lelőhely a Földön, ahol az adott korban valamilyen szerencsés körülménynek, vagy körülmények egész láncolatának köszönhetően a megszokottnál jóval több élőlény maradt fenn, ráadásul az átlagnál sokkal jobb megtartásban.

Ilyen a németországi Geiseltal egykori kőszénbányája is, ahol a középső-eocén korból származó képződmények ősmaradványai egy 47 millió évvel ezelőtt kezdődő, és többmillió évet felölelő periódus eseményeiről mesélnek. Sajnálatos módon a Szász-Anhalt tartományban található település egykori külfejtései ma már nem elérhetők, de az aktív bányászat 1933 és 1993 közötti hatvan éve során több tízezer fosszília került a lelőhelyről a gondosan rendszerezett múzeumi gyűjteményekbe.
A szén- és oxigénizotópos biogeokémiai elemzéseknek köszönhetően tudjuk, hogy ezen a helyen a szóban forgó képződmények keletkezésekor egy csapadékos, mocsaras szubtrópusi erdőség terült el, amelynek lakói, többek között a mai lófélék első képviselői, őstapírok, hatalmas édesvízi krokodilok és teknősfélék, valamint gyíkok és gázlómadarak voltak.

ecosystem.jpgAblak egy 47 millió éves ökoszisztémára. A geiseltali lelőhelyen feltárt egykori tőzeglápi erdőség jellegzetes állatfajai: bal oldalon a kisméretű ősló, a Propalaeotherium, középen a Lophiodon nembe tartozó tapírféle, jobb oldalon félig a lombozat mögé rejtőzve pedig egy fiatal szárazföldi krokodil, a Bergisuchus. (Az illusztrációt Szabó Márton készítette, forrás: Rabi Márton)

Ha a németországi eocénről esik szó, a paleontológia világában kicsit otthonosabban mozgó olvasó számára minden bizonnyal az ismeretterjesztő irodalom egyik leggyakrabban idézett képződménye, az UNESCO világörökségi listáján is szereplő, szintén 47 millió éves messeli olajpala kivételes fosszilis faunája ugrik be. A méltán híres lelőhely egy vulkáni eredetű tó mérges gázainak, és az ettől elpusztuló állatok tetemeit villámgyorsan konzerváló édesvízi környezetnek köszönheti csodálatos épségű leleteit. Ez az egykori élőlények számára peches, a kutatók számára azonban annál szerencsésebb kombináció olyan tudományos eredményekre vezetett, mint az egyes ma is élő emlőscsoportok eredettörténetével, vagy az eocén klímaoptimum paleoökológiájával kapcsolatos ismereteink komoly bővülése.

A geiseltali lelőhely mindeddig nem kapott a messelihez hasonló figyelmet sem a kutatók, sem a téma iránt érdeklődő laikusok körében. Pedig hatalmas tudományos jelentőséggel bíró összletről van szó mind önállóan vizsgálva eredményeit, mind a messeli adatokkal összevetve azokat. Mint az az utóbbi időben kiderült, korban egymáshoz közel álló leletegyüttesről van szó, ám míg a 47 millió éves messeli rétegsor kevesebb, mint 1 millió évet, addig a geiseltali ennél jóval több időt ölel fel. A másik jelentős különbség, hogy a messeli olajpala tavi környezetben képződött, a geiseltali kőszénlencsék pedig egy néhai tőzegmocsár-erdő emlékei.

Egy sarkvidékig nyúló trópusi világ

56 millió évvel ezelőtt klimatológiai léptékkel nézve rendkívül hirtelen, néhány ezer év alatt a bolygó egyébként is magas átlaghőmérséklete 5 Celsius-fokkal megemelkedett. Ez az esemény jelzi a földtörténet egyik legmelegebb időszakának, az eocén kornak a kezdetét. Nehéz elképzelni, de a sokmillió éves meleg időszak tetőfokán, a korai eocénben beálló klímaoptimum idején a Föld átlaghőmérséklete meghaladta a 20 °C-t (ma ez 14.9 °C). Ennek köszönhetően az egész bolygón kiegyenlített, meleg éghajlat uralkodott. A trópusi égöv jóval kiterjedtebb volt, Európát és Észak-Amerikát esőerdők borították, de Alaszkát és Grönlandot is szubtrópusi klíma jellemezte. Ebben az időben Európa akkori szárazulatainak nagy részén a kedvező éghajlatnak köszönhetően dús erdőségek alakultak ki. Ebből a növényzetből aztán sok helyen kiterjedt barnakőszén rétegek képződtek, amelyet nem csak Németországban, hanem hazánk több pontján is bányásztak.

early_eocene.pngA Föld szárazulatainak elhelyezkedése az eocén korai szakaszában, kb. 50 millió évvel ezelőtt (forrás: geologypage.com - © Ron Blakey, NAU Geology)

A geiseltali anyag ideálisnak bizonyult egy olyan típusú elemzéshez, amelynél egy szűk állatcsoporthoz tartozó egyedek fosszíliáinak időbeli változásait lehet vizsgálni. A hosszú időt felölelő rétegsorból több szintről, tehát több idősíkból is előkerültek ugyanazon állatok maradványai, méghozzá meglehetősen egyenletes megoszlásban. A kövületek kitűnő állapotban maradtak fenn: a geiseltali anyagban nem ritka, hogy az ősmaradványokon az egykori élőlények – általában elképesztően ritkán fennmaradó – lágy szövetei is tanulmányozhatók, de az sem elhanyagolható szempont, hogy az átlagosnál jóval gyakrabban kerültek elő innen teljes épségű, összefüggő csontvázak. A kutatók számára rendelkezésre álló leletegyüttes annyira bőséges és rendszertani szempontból olyan sokszínűnek bizonyult, hogy őslénytani vizsgálatok esetében egészen kivételes módon még populáció szintű elemzésre is alkalmas.

finds.jpgKülönösen szerencsésen fosszilizálódott csontvázak a geiseltali lelőhelyről: az ősi tapír, a Lophiodon (fent) és az ősló Propalaeotherium (lent). (Fotó: Oliver Wings)

Pontosan így tett a Tübingeni egyetem és a halle-wittenbergi Luther Márton Egyetem kutatócsoportja, amelyet a korábban már nálunk is bemutatott magyar kutató, Rabi Márton vezetett. Kutatási eredményeiket nemrégiben hozták nyilvánosságra a rangos Nature Scientific Reports hasábjain.

A kutatócsoport eredeti célja a projekt elején még az volt, hogy a korai lófélék evolúciós változásait tanulmányozzák a geiseltali leleteken. Ezekből az ősi típusú, labrador méretű patásokból ugyanis kifejezetten sok került a vizsgált gyűjteménybe. Az állatok méretbeli változásaira akkor terelődött a figyelem, amikor kiderült, hogy a Propalaeotherium nemen belül korábban több különálló fajba sorolt őslovak tulajdonképpen egyetlen fajt képviselnek, csak az idők során jelentősen csökkent a testméretük.
Ekkor határozták el, hogy megpróbálják kideríteni, milyen okok állnak ennek a változásnak a hátterében. Összehasonlításképpen a gyűjtemény egy másik nagy számban jelen lévő állatfaját, az ősi tapírféléket képviselő Lophiodon genus egyik faját vették górcső alá. Arra számítottak, hogy a lóféléhez hasonló trendet kapnak eredményül, ám meglepetésükre épp annak fordítottja mutatkozott az adatok elemzésekor: az őstapírok egyedei az idő előrehaladtával egyre nagyobb méretet öltöttek.

Míg az őslovak testtömege egymillió év elteltével egy 39 kilogrammos átlagról 26 kilogrammra „fogyott”, addig a tapírok ugyanezen időszak alatt 124 kilogrammos átlagról 223 kilogrammra „híztak”.

Több jel is arra utalt, hogy a klimatikus viszonyok testméretre gyakorolt hatása nem érhető tetten egyértelműen ebben a sírközösségben. A két állatcsoport divergens méretváltozásának új ténye mellett később, az izotópos vizsgálatok alapján bebizonyosodott, hogy a vizsgált rétegsor által lefedett idő alatt nem változott jelentősen az éghajlat, mindvégig egyenletes, szubtrópusi volt. A lófélék és tapírok testmérete azért alakulhatott ennyire különbözőképpen, mert már a kiindulási méretükből adódóan eleve különböző élettani-fiziológiai jellemzőkkel bírtak: a kisebb méretű állatok gyorsabban szaporodnak és fiatalabb korukban elpusztulnak. Nekik nem kell annyi táplálékot fogyasztaniuk ahhoz, hogy fenntartsák a testtömegüket, így több energiát használhatnak az utódnemzésre. A nagyobb állatok tovább élnek, és alacsonyabb a reprodukciós rátájuk. Nekik többet kell enniük, és így kevesebb erőforrást tudnak fordítani a szaporodásra. Mindemellett nagyobb méretükből adódóan kisebb nyomás éri őket a ragadozók részéről, és nagyobb területet tudnak bejárni táplálékszerzés céljából. Tulajdonképpen ennek a két dolognak köszönhetik hosszabb élettartamukat, ami így hosszabb időt enged nekik az amúgy lassabb szaporodásra. A kutatók végül arra a megállapításra jutottak, hogy a klimatikus viszonyok helyett inkább a fent vázolt, egymástól különböző élettani stratégiákból fakadó eltérő előnyök vezettek a testméret divergens evolúciójához.

A geiseltali eredmények jelentőségét két csoportra oszthatjuk: egyrészről úgy tűnik, hogy a kivételesen hosszú időt átölelő faj-szintű vizsgálattal sikerült az evolúciót populáció szinten "tetten érni", ami paleobiológiai vizsgálatoknál rendkívül ritka. Másrészről a fent említett élettani stratégiákat eddig kizárólag recens, azaz ma élő álatok életközösségein mutatták ki. Ez most a jelek szerint sikerült egy fosszilis anyagon is.

A teljes tanulmány szabadon hozzáférhető a források között megjelölt linken [3].

***

Irodalom/források:

  • Sheridan, J. A. & Bickford, D. Shrinking body size as an ecological response to climate change. Nat. Clim. Change 1, 401–406 (2011). [1]
  • Blackburn, T. M., Gaston, K. J. & Loder, N. Geographic gradients in body size: a clarification of Bergmann’s rule. Diversity Distrib 5, 165–174 (1999). [2]
  • Ring, S. J., Bocherens, H., Wings, O., Rabi, M. Divergent mammalian body size in a stable Eocene greenhouse climate. Scientific Reports 10, (2020) [3]

 

***

 

Ha tetszett a cikk, iratkozz fel hírlevelünkre, hogy ne maradj le az új tartalmakról!


A bejegyzés trackback címe:

https://paleotop.blog.hu/api/trackback/id/tr9315619288

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

Nincsenek hozzászólások.