Pierwsze gatunki żółwi na Ziemi zaczęły stopniowo wybierać środowisko wodne zamiast lądowego, co pomogło im uniknąć drapieżnych dinozaurów. Analizy kości tych najstarszych żółwi, przeprowadzone przez polskich naukowców, dostarczają cennych informacji o ich życiu i środowisku.
Badacze z Instytutu Paleobiologii PAN oraz Uniwersytetów w Zurychu i w Bonn, skorzystali z unikalnych zasobów prehistorycznych żółwi, których kości zostały odkryte ponad dekadę temu w Porębie i w szwajcarskim Frick. Ich celem było zidentyfikowanie momentu ewolucji tych zwierząt, w którym pojawiły się specyficzne adaptacje w budowie kości. Czy można na podstawie tej budowy wyciągnąć wnioski na temat środowiska życia najwcześniejszych żółwi? Odpowiedzi na te pytania opisano w piśmie Comptes Rendus Palevol.
Kość kości nierówna
Według dr. Tomasza Szczygielskiego z Instytutu Paleobiologii PAN, większość czworonogów ma podobną strukturę kości kończyn. Składają się one z długiego, zazwyczaj pustego w środku trzonu, podobnego do rurki z gęstej kości, wypełnionego tkanką gąbczastą i szpikiem kostnym. Ta struktura jest powszechna wśród różnych zwierząt i silnie związana z ich środowiskiem życia.
„Jako ssaki jesteśmy zwierzętami lądowymi, dlatego nasze kości mają formę rurki. Ze względów biomechanicznych jest to bardzo trwały, odporny sposób budowy, który zwiększa ich wytrzymałość na obciążenia i złamania. U ptaków jest podobnie, ale w środku ich kości są worki powietrzne, które sprawiają, że kości są lżejsze, choć wytrzymałe” – mówi dr Szczygielski.
W organizmach zwierząt wodnych zachodzi intensywna rozbudowa kości i zwiększenie ich gęstości, co sprawia, że działają one jak balast, przeciwdziałając sile wyporu powietrza w płucach. Zwierzęta te, już doskonale przystosowane do życia w wodzie, posiadają dodatkowe mechanizmy regulujące wyporność i magazynowanie tlenu, co sprawia, że kości przestają pełnić funkcję obciążników i stają się bardziej porowate.
Odpowiednio dostosowane do życia w wodzie, zwierzęta wodne wykazują wyjątkowe mechanizmy regulacji wyporności i magazynowania tlenu, co sprawia, że ich kości stają się porowate i przestają pełnić funkcję obciążników, działając jak balast przeciwdziałający sile wyporu powietrza w płucach.
„Żółwie są pod tym względem specyficzne. Większość żółwi, które od mezozoiku do dziś żyją na świecie, to zwierzęta wodne i wodno-lądowe. U nich nie obserwujemy wyraźnej jamy szpikowej w środku kości, ani takiej zależności między gęstością kości a środowiskiem, jaką obserwujemy u innych czworonogów” – opisuje badacz.
Podczas adaptacji do życia w wodzie, gęstość kości płetwowych ulega zmniejszeniu, ponieważ posiadają one skorupę, która pełni rolę obciążnika. Dzięki temu nie ma potrzeby rozbudowywania kości kończyn, aby zapewnić im zanurzenie w wodzie.
Według Dr Szczygielskiego, już w późnym triasie (około 215 mln lat temu), pojawiły się unikalne cechy budowy kości żółwi, takie jak brak jamy szpikowej i słabe ukrwienie tkanki kostnej. Można zatem stwierdzić, że żółwie już od najwcześniejszych czasów ewoluowały w sposób odrębny od pozostałych czworonogów.
Naukowcy z Instytutu Paleobiologii PAN, Uniwersytetu w Zurychu i Uniwersytetu w Bonn przeprowadzili badania nad dwoma najlepiej znanymi gatunkami żółwi z triasu: Proganochelys quenstedtii z Niemiec i Proterochersis porebensis, którego liczne szczątki odkrywane są od 2012 r. w Porębie koło Zawiercia. Te znaleziska stanowią najwcześniejsze formy, które można już nazwać żółwiami.
Badacze przeanalizowali tkankę kostną triasowych żółwi, która wzrastała powoli i odkładała się warstwami. W przekroju można zauważyć linie przyrostowe, podobne do słoje w drzewach. Dzięki nim badacze mogą oszacować, jak kości rosły sezonami.
Analizując te dane, można zauważyć, że nawet wśród najwcześniejszych żółwi występowały różne strategie wzrostu, zależne od gatunku. Tempo wzrostu, zwłaszcza w młodym wieku, było zróżnicowane, co skutkowało osiąganiem porównywalnych rozmiarów przez poszczególne gatunki żółwi na różnych etapach życia.
„Wiemy że Proganochelys quenstedtii (gatunek z Niemiec) osiągał bardzo duże rozmiary. Jego pancerz mierzył nawet ponad 60 cm długości, a cały żółw powyżej metra. Miał on długi ogon, dosyć dużą głowę i długą szyję. Proterochersis zaś był dotąd uznawany za dużo mniejszego żółwia. Nasze badania wskazują jednak, że finalnie mógł mieć rozmiary ciała podobne do Proganochelys, tylko osiągał je na późniejszym etapie życia” – opisuje dr Szczygielski.
Czemu żółwie wybrały życie w wodzie
Istnieje wiele możliwych wyjaśnień dla tych różnych strategii wzrostu, ale jednym z głównych powodów może być środowisko naturalne.
Proganochelys najprawdopodobniej był żółwiem lądowym, podczas gdy gatunek znany z Poręby był częściowo wodny, częściowo lądowy. Nie musiał więc rosnąć do dużych rozmiarów, aby uniknąć drapieżników. Woda zapewniała mu bezpieczeństwo, umożliwiając żółwiom większą mobilność i możliwość ucieczki przed drapieżnikami.
„W jurze, kiedy na Ziemi zaczęły pojawiać się większe dinozaury drapieżne, żółwie w zasadzie prawie całkiem zeszły do środowiska wodnego. Tę tendencję do życia w wodzie obserwujemy do dzisiaj. Mamy oczywiście żółwie lądowe, ale to niewielka i wyspecjalizowana grupa, która pojawiła się stosunkowo późno” – opisuje paleontolog.
Mimo że żółwie współczesne są dokładnie zbadane, niewiele publikacji dotyczy analizy zmian w budowie ich kości wraz z wiekiem. Brakuje także informacji na temat budowy kości kończyn u żółwi kopalnych.
Badacze koncentrują się głównie na twardym pancerzu żółwi, który łatwo ulega kamienieniu, co czyni go ważnym źródłem informacji. Kończyny żółwi są bardziej problematyczne, ponieważ ich niewielkie kości mogą ulec zniszczeniu lub zostać zjedzone przez drapieżniki i padlinożerców. Ze względu na ich ograniczoną ilość, niewielu badaczy poświęcało im dotąd uwagę. Żółwie stanowią stały element zarówno współczesnej, jak i kopalnej fauny.
„Dzięki temu, że w Porębie odkryto liczne okazy jednych z najstarszych na świecie żółwi, ich pełne pancerze i kości kończyn, mogliśmy przyjrzeć się im bliżej. Część z nich mogliśmy poddać niszczącej procedurze badawczej, jaką jest wykonywanie płytek cienkich. Szlify takie są w istocie półprzeźroczystymi, cienkimi plasterkami kości, które można oglądać pod mikroskopem. Dają zatem wgląd w strukturę tkanek” – opisuje dr Szczygielski.
W 2012 roku naukowcy poinformowali o odkryciu licznych szczątków jednych z najstarszych żółwi na świecie w Polsce. Szacuje się, że żyły one około 215 mln lat temu i zostały nazwane Proterochersis porebensis, co oznacza „pierwotny żółw z Poręby”.
Szczątki tego nieznanego wcześniej gatunku zostały odkryte w Porębie koło Zawiercia i stanowią ważne odkrycie w dziedzinie paleontologii.
W 2023 roku miejscowa oczyszczalnia została nazwana Proterochersis porebensis, aby podkreślić znaczenie odkrytych znalezisk. Istnieją również plany reintrodukcji współczesnego wodno-lądowego żółwia błotnego na tym obszarze, choć nowoczesna infrastruktura nie przywróci do życia triasowego gatunku.
Dystrybucja: pap-mediaroom.pl
