V minulosti vědeckého výzkumu panovaly o původu ptáků (Aves) velké otazníky a ještě velice nedávno se nezřídka objevovaly názory, které jejich evoluční předky spatřovaly v jiné skupině než mezi neptačími dinosaury (Dinosauria). Konečně, let byl některými odborníky považován za výsadu ptáků a po nejméně první polovinu dvacátého století byli právě neptačí dinosauři považováni za notně obrovská a muskulární stvoření, která by vývoje v agilní a dynamické ptáky nebyla schopna. Dnes samozřejmě víme, že tato tvrzení neplatí a dokonce také můžeme říct, že se u nich schopnost letu mohla vyvinout dokonce v několika případech nezávisle na sobě. Vyjma samotných ptáků mohlo jít ještě o čeleď Anchiornithidae (její příbuznost ke kladu Avialae je dosud diskutabilní), některé zástupce čeledi Dromaeosauridae i širšího kladu Paraves a také čeledi Scansoriopterygidae. Tito velice zvláštní, netopýrům (Chiroptera) či některým stromovým hmyzožravcům podobní teropodi (Theropoda) jsou limitováni zatím svými objevy na oblast východní Asie, respektive Číny, a do doby svrchní jury mezi geologickými věky bathon až tithon, takže podle současných nálezů můžeme soudit, že jejich ekologický model byl v tehdejších ekosystémech nahrazen jiným nebo se změnily právě ekosystémy, které obývali. Jsou nesporně zajímavou čeledí, jak dokazují nálezy z posledních let – rody Yi a Ambopteryx. U nich byla totiž nalezena membrána spojující prodloužený třetí prst a zbytek končetiny, tvořila tedy křídlo podobné netopýřímu. Směsice dalších znaků na jejich kostrách dala prostor množství spekulací včetně těch o aktivním letu, ale nově se zdá, dle výzkumu hongkongských a amerických paleontologů, že tito dva zástupci nevedli aktivní létavý styl života. Studie, ve které autoři poznatky svého výzkumu shrnují, je tedy dalším a možná zásadním příspěvkem do debaty o tom, jakou ekologickou pozici tito živočichové zastávali.

Druh Yi qi pod rouškou jurské noci. Tento velice zajímavý drobný teropod připomínal pravděpodobně křížence mezi malým ptákem podobným současném tropickým druhům a netopýrem - jeho blanitá křídla nesla opeření a ocas několik velice dlouhých pírek, které pravděpodobně měly za úkol upoutat partnera při páření. Letové schopnosti tohoto druhu ovšem podle současného výzkumu nebyly dobré. Kredit: Joschua Knuppe, převzato z DeviantArt

Evoluční cesty při vývoji letu u obratlovců nevedly pouze jedním směrem a fosilní nálezy nám poskytují okno, kterým můžeme vidět hned několik na sobě poměrně nezávislých případů, kdy se některá ze skupin přenesla do vzduchu. Většinou sice nešlo o aktivní let v pravém slova smyslu, jako například u čeledi Weigeltisauridae nebo Kuehneosauridae, ale je schopnost vývoje adaptací pro pohyb ve vzduchu lze sledovat do doby o téměř 100 milionů let starší než první zástupce ptáků. Mezi tímto obdobím se objevilo ještě několik dalších evolučních pokusů o dobytí vzduchu, jedním z nich a také nejúspěšnějším byl vývoj ptakoještěrů (Pterosauria), a poté se před zhruba 165 miliony let začali objevovat první aktivně létající neptačí dinosauři. Jejich fosilie pocházejí převážně ze současné Číny a na základě nich lze také odhadovat, že let se vyvíjel nezávisle na sobě v jejich různých skupinách, přestože je lze všechny zařadit do kladu Coelurosauria. Jedním z nejoriginálnějších “pokusů” evoluce letových adaptací byla již výše zmíněná čeleď Scansoriopterygidae. Právě na vývoj letu nezávisle mezi dinosaury naráží i studie, jejíž cílem bylo detailně prozkoumat proporce končetin zástupců této čeledi, a potvrdit tak či vyvrátit, že byli schopní aktivního letu.

Objev rodu Yi před 5 lety znamenal menší vědeckou senzaci, protože byl prvním dinosaurem, který vlastnil prodloužený třetí prst a také blánu kožního původu, která mezi ním byla napjata. Navíc, ze zápěstí vyčníval ještě jeden kosterní element, který křídlo vyztužoval. Zatímco dříve byly podobné útvary považovány za evoluční znak vyvinutý u výše zmíněných pterosaurů a netopýrů, tento jeden z nejmenších neptačích dinosaurů ukázal, že se jejich evoluce proběhla (byť v menší míře) i u této skupiny. Potvrdil to objev druhu Ambopteryx longibrachium, u něhož byla nalezena skladba velice podobných znaků - blanitá membrána na předních končetinách, prodloužený třetí prst a proporčně delší přední končetiny, pernatý integument a oproti předchozímu jmenovanému ještě pygostyl.

Skansoriopterygidi patřili mezi nejmenší známé neptačí dinosaury a ani tyto dva referované taxony nejsou v tomto případě výjimkou - první jmenovaný vážil zhruba 328 gramů a druhý o něco méně, zhruba 306 gramů.

Přítomnost blanitých křídel, proporčně větších předních končetin, peří i jiných znaků přirozeně vedly k názoru, že tito zástupci ovládali alespoň primitivní formu letu a mohli se vzdušným prostorem pohybovat jako recentní létající obratlovci.

Vědecká skupina pod vedením paleontologa Thomase Dececchiho, jako hlavního autora studie z Mount Mary University v americkém státě Wisconsin, se rozhodla prozkoumat přední končetiny obou druhů pomocí laserem stimulované fluorescence. Jde o typ záření, který dokáže v horninách rozeznat i mnohem jemnější útvary pouhým okem či pod mikroskopem neviděné, v tomto případě při velmi dobrém zachování fosilií jde o měkké tkáně jako původní svalové úpony a zbytky blanitých “křídel”. Tato metoda jim pomohla odhalit alespoň částečné původní umístění tkání tak, jak se fosilizovaly a byly na těchto druzích zaživa.

Zde autoři uplatnili matematické výpočty pro zjištění efektivity křídel při jednotlivých možnostech přibližného rozmístění svalstva, hmotnosti zkoumaných exemplářů a dalších proměnných, jak jsou označeny (za další proměnnou je uvedeno například rozpětí předních končetin). Výsledky těchto výpočtů byly následně použity k rekonstrukci obou rodů v pohybech, které simulovaly let.

U obou rodů, Yi i Ambopteryx vykazovali stavbu předních končetin takovou, která na první pohled vypadá schopna udržet živočicha ve vzduchu, ale autoři přišli na základě výzkumu s tím, že pro aktivní let byly oba dva rody málo adaptované.

Souhrn podmínek, za kterých by byli schopní letu v jurských lesích popsali tak, že by muselo jít o rozpětí největšího netopýra, schopnost mávat křídly stejně rychle jako rychlý pták, mít pravděpodobně svaly větší, než mu anatomie dovolila, a to vše za podmínky nejnižší možné hmotnosti, kterou mohli vážit.

Jinými slovy, autoři označili letové schopnosti u obou rodů za chabé, znemožňující aktivní pohyb ve vzduchu. Zatímco tedy v minulosti některé interpretace v nich spatřovaly aktivně létající obratlovce, Yi a Ambopteryx pravděpodobně nemohli vůbec aktivně létat za pomocí svých křídel či v křídla přeměněných předních končetin.

Ačkoliv paleontologové použili pro tyto závěry matematické modely, stále je zde prostor k diskuzi o tom, zda tomu tak skutečně bylo. Za příklad uvedu známého “praptáka” rodu Archaeopteryx, u kterého se se střídavou tendencí objevovaly vědecké práce potvrzující nebo naopak vyvracují jeho schopnosti aktivního letu. Pokud mohu přidat své subjektivní stanovisko, u těchto rodů by tomu nemuselo být jinak, přestože mnohé taje jejich anatomie jsou nám dosud neznámé.

Autoři ve studii přidávají také alternativní vysvětlení evoluce adaptací pro let u obou referovaných rodů. Podle nich mohlo jít o jeden z pokusů dinosauří evoluce dobýt vzdušný prostor arborikolně - tato interpretace v blanitých křídlech i dalších, ptákům podobných znacích vidí spíše adaptace pro stromový způsob života.

Narážejí k závěru na fakt, že přestože v něm nebyli výrazně dobří, jejich výsledky ukazují, že zvládali alespoň klouzavý let mezi stromovými korunami. Jak uvádí Dececchi jako hlavní autor studie, pravděpodobně i toto byla příčina jejich vyhynutí. Nedokázali obstát v evolučním soutěžení s ostatními stromovými formami dinosaurů v pozdní juře na základě jejich nátlaku vymírají.

Studie jako taková přináší zajímavý pohled na problematiku těchto bizardních teropodních dinosaurů, stále ale potřebujeme zjistit více informací o nich, abychom správně dokázali interpretovat jejich ekologii. Nicméně, určitým způsobem mění dosavadní pohled na tyto malé, velice neobvyklé teropody.

Po delší odmlce, rozhodl jsem se znovu do této rubriky začít přispívat nové příspěvky. Jedno z nejvíce probíraných témat mezi aktualitami ve světě prehistorického vývoje a zániku života na Zemi bylo velké permské vymírání, o jehož průběhu, příčině i důsledcích jsem na blogu dosud napsal několik příspěvků. V tuto chvíli přichází s novou teorií jeho příčin mezinárodní paleontologický tým, který se opírá o výzkum fosilií bezobratlých z kmenu ramenonožců (Brachiopoda). Jde o mořské organismy s tvrdou vápenitou schránkou, která je vzdáleně podobná mlžům (Bivalvia), přestože s nimi nejsou blízce příbuzní, a v současnosti se vyskytují v mělkých a hlavně teplých mořích celého světa. Dosahují délky zpravidla pouze několika centimetrů, ale v oblastech mořských šelfů jsou nedílnou součástí ekosystémů a fosilní nálezy potvrzují jejich rozmanitost už v době od spodního kambria. Jejich velké počty v době staršího i mladšího paleozoika (některé zdroje rozeznávají až 30 000 jednotlivých druhů, většinou však uváděno okolo 5 000 druhů) jsou poměrně dobrým ukazatelem prostředí, ve kterém žili a například druhy z kladu Orthida poskytly také zprávu o velkém vymírání na konci ordoviku. Právě na mořských organismech jsou důsledky velkého permského vymírání nejpatrnější, a z tohoto důvodu se skrz ně rozhodla výše zmíněná vědecké skupina prozkoumat aspekty velké permského vymírání s odhadem jeho příčin.

Permský zástupce kladu Eugeneodontida, poměrně známý rod Helicorpion, patřil k nejstrašnějším a nejrozšířenějším dravcům moří a oceánů tohoto geologického útvaru. Přestože jeho největší rozkvět můžeme sledovat v době spodního a středního permu, některé izolované indicie ukazují, že přežil jako rod až do konce tohoto období a potkal ho stejný osud jako ramenonožce, se kterými sdílel ekosystémy. I oni se mohli stát jeho případnou potravou. Kredit: Dmitrij Bogdanov, převzato z DeviantArt

Velké permské vymírání bylo tím nejmasovějším, které planetu Zemi za posledních 541 milionů let potkalo. Víme, že vyhynutí velké většiny světové biodiverzity bylo tak masové a globální, že se z něj paleoekosystémy musely vzpamatovávat ještě poměrně dlouhý úsek geologického času, zároveň ovšem poskytlo prázdná místa v ekologických nikách a to mohlo výrazně přispět k podobě světa takového, jaký známe dnes i z fosilního záznamu v pozdějších druhohorách. Mořský život byl touto katastrofou postižen nejvíce a současné výzkumy stále uvádějí, že při něm vyhynulo až 96 % veškerých mořských organismů. Ty, které přežily, daly následně v některých případech vzniknout novým živočišným druhům obsazujícím mořské a oceánské prostředí v době mesozoika, ale mnohé čeledi nebo celé skupiny vymírají po prvních milionech let v triasu. Existují sice případy, kdy některé klady poměrně záhadným způsobem přežily toto vymírání a jejich existence se projevila až o desítky milionů let později (kupříkladu řád Symmoriida), ale nejde o mnoho nálezů, které z fosilního záznamu známe.

Permská moře poměrně hojně obývali bezobratlí z již zmíněného kladu ramenonožců a patřili k předním složkám živočichů obývajících mořské dno. Naproti třeba dříve velice hojným a téměř všudypřítomným trilobitům (Trilobita), kteří byli už od konce devonu na evolučním ústupu, byli stále běžnějšími obyvateli mělkomořských oblastí a mělčin. Reprezentuje je například rod Horridonia vyskytující se po celý perm až do velkého vymírání před 252 miliony let, ve stejnou vymírá také i několik dalších evolučních větví tohoto kladu.

Úbytku biodiverzity ramenonožců a jejich fosilního záznamu na konci permského útvaru a éry paleozoika využili paleontologové a geologové pod vedením profesora Antona Eisenhauera, z GEOMAR Helmholtz Center of Oceanic Research sídlící v německém městě Kiel, a jeho kolegyně Hany Jurikové, kteří geochemickou analýzou podrobně zkoumali jejich schránky. Jako vzorky jim sloužily exempláře nalezené v jižních Alpách z doby, kdy se zde na konci permu rozkládalo moře Tethys.

Jako předpoklad paleontologové použili zatím nejpravděpodobnější a nejrozšířenější verzi podmínek a okolností, které největší vymírání v historii složitého života způsobily. Jde o masivní vulkanismus a efekty s ním spojené nebo ho doprovázející, včetně uvolnění jedovatých plynů, nukleární zimy a podobně.

Vědecká skupina se zde opírala o výzkum a analýzu izotopů boru, polokovu sloužícího k odhadu vývoje hladiny pH v mořské vodě díky jeho koncentracím nepřekračujícím zhruba 5 miligramů na jeden litr. Jeho vychýlení, také z důvodu jeho biogenního významu, dokázalo zmapovat vývoj kyselosti mořské vody před a v počátku vymírání, navíc jsou jeho koncentrace ve vodě poměrně úzce spjaty s poměrem oxidu uhličitého v atmosféře.

Schránky ramenonožců nesly odlišné hodnoty izotopů boru, než byly koncentrace typické pro předchozí části permského období, a na základě nich bylo možné rekonstruovat i přibližné hodnoty oxidu uhličitého ve stejnou dobu před velkým permským vymíráním. Porovnáním tohoto jevu a navrhovaných příčin masivního vymření mořského života v době permu mohli vědci vyloučit, že by se například v tuto dobu masivně uvolnil metan do mořské vody nebo rozpouštěly jeho hydráty. Naopak, korelace ukázala masivní okyselení oceánů v důsledku přemíry CO2 v atmosféře na konci permu, ale postupnou degradaci ramenonožců ještě před velkým vymíráním. Potvrdila tedy, že již před koncem paleozoika existovala rozsáhlá sopečná činnost nebo efekty způsobující masivní okyselení atmosféry (vulkanismus se jeví jako jejich nejpravděpodobnější vysvětlení).

Zvýšené hladiny izotopů ve schránkách evropských permských ramenonožců ukázaly tedy poměrně přesvědčivě, že na konci permu se v důsledku masivní sopečné činnosti zvyšovala koncentrace oxidu uhličitého, ale pravděpodobně i dalších plynů, a účinky tohoto na mořský život bylo zakyselení oceánů masivnější, než při jiných velkých otepleních.

Ačkoliv je na místě se domnívat, že jde o poměrně dobrý podpůrný důkaz masivního vulkanismu jako hlavního spouštěče velkého permského vymírání, je potřeba tyto výsledky srovnat s nálezy na dalších místech světa pro případ, že by šlo pouze o regionální stav zakyselení oceánů a atmosféry.

Ramenonožci v tomto případě posloužili paleontologům jako ukazatelé změn, které nastaly v době těsně před největším vymíráním za fanerozoický eon. Vymření množství jejich zástupců i dalších mořských organismů s pevnou schránkou připisují autoři studie jako důsledek změny pH v oceánech a vytvoření příliš kyselého a nevlídného prostředí. Zároveň tedy přinášejí další důležité vodítko k lepšímu a bližšímu poznání příčin událostí kritického, permo-triasového rozhraní.

Vážení návštěvníci, 

tímto příspěvkem bych se pouze rád, jako autor blogu, chtěl omluvit za neaktivitu ve většině rubrik za uplynulý měsíc říjen a druhou polovinu září. Důvodem byla práce na jiných projektech a také omezenost volného času, který jsem měl k dispozici. Od zítřejšího dne, 27.10., by měly příspěvky v této i jiných rubrikách přibývat soustavněji. 

Děkuji za pochopení 

Autor blogu, Martin Kabát