Dzisiejsze giganty morskie – takie jak płetwale błękitne i humbaki – rutynowo migrują przez ocean, aby rozmnażać się i rodzić w wodach, gdzie drapieżników jest mało, a wiele z nich gromadzi się rok po roku wzdłuż tych samych odcinków wybrzeża. Teraz nowe badania przeprowadzone przez zespół naukowców – w tym badaczy z Smithsonian Institution, Vanderbilt University, Natural History Museum of Utah, University of Utah, University of Nevada, Reno, University of Edinburgh, University of Texas at Austin, Vrije Universiteit Brussels i University of Oxford – sugerują, że prawie 200 milionów lat przed ewolucją wielorybów olbrzymich gady morskie wielkości autobusów szkolnych, zwane ichtiozaurami, mogły dokonywać podobnych migracji, aby rozmnażać się i rodzić razem we względnym bezpieczeństwie.
Odkrycia, opublikowane dzisiaj w czasopiśmie Current Biology, badają bogate złoże skamieniałości w słynnym Parku Stanowym Berlin-Ichthyosaur (BISP) w Lesie Narodowym Humboldt-Toiyabe w Nevadzie, gdzie wiele 50-metrowych ichtiozaurów (Shonisaurus popularis) leżało skamieniałych w złóg. Badania prowadzone przez Neila Kelleya, naukowca z Vanderbilt University i byłego doktora habilitowanego Petera Bucka z Narodowego Muzeum Historii Naturalnej w Smithsonian, współautorem muzeum jest kustosz skamieniałych ssaków morskich Nicholas Pyenson. gady morskie przybyły, by spotkać się z końcem w tym samym miejscu – pytanie, które dręczy paleontologów od ponad pół wieku.
„Przedstawiamy dowody na to, że te ichtiozaury umierały tutaj w dużych ilościach, ponieważ migrowały na ten obszar, aby rodzić przez wiele pokoleń przez setki tysięcy lat” – powiedział Pyenson. „Oznacza to, że ten typ zachowania, który obserwujemy dzisiaj u wielorybów, istnieje od ponad 200 milionów lat”.
Przez lata niektórzy paleontolodzy sugerowali, że ichtiozaury z BISP – drapieżniki przypominające przerośnięte, masywne delfiny, które zostały adoptowane jako stanowa skamielina Nevady – zginęły w wyniku masowego wyrzucenia na brzeg, takiego jak te, które czasami dotykają współczesne wieloryby, lub że stworzenia zostały zatrute przez toksyny z pobliskiego szkodliwego zakwitu glonów. Problem polega na tym, że hipotezom tym brakuje mocnych dowodów naukowych na ich poparcie.
Aby spróbować rozwiązać tę prehistoryczną zagadkę, zespół połączył nowsze techniki paleontologiczne, takie jak skanowanie 3D i geochemia, z tradycyjną paleontologiczną wytrwałością, ślęcząc nad materiałami archiwalnymi, fotografiami, mapami, notatkami terenowymi i szufladą po szufladzie zbiorów muzealnych w poszukiwaniu strzępów dowodów, które można by ponownie przeanalizowane.
Chociaż większość dobrze zbadanych stanowisk paleontologicznych wydobywa skamieniałości, aby naukowcy z instytucji badawczych mogli je dokładniej zbadać, główną atrakcją dla odwiedzających Park Stanowy Nevady BISP jest przypominający stodołę budynek, w którym mieści się to, co naukowcy nazywają Quarry 2, szereg ichtiozaurów, które zostały pozostawione w skale, aby publiczność mogła je zobaczyć i docenić. Kamieniołom 2 zawiera częściowe szkielety około siedmiu pojedynczych ichtiozaurów, z których wszystkie zmarły mniej więcej w tym samym czasie.
„Kiedy po raz pierwszy odwiedziłem to miejsce w 2014 roku, moją pierwszą myślą było to, że najlepszym sposobem na zbadanie tego byłoby stworzenie pełnokolorowego modelu 3D o wysokiej rozdzielczości” – powiedział Kelley. „Model 3D pozwoliłby nam zbadać, w jaki sposób te duże skamieniałości zostały ułożone względem siebie, bez utraty możliwości przechodzenia kość po kości”.
W tym celu Kelley, Pyenson i zespół badawczy współpracowali z Jonem Blundellem, członkiem zespołu programu 3D w Smithsonian Digitization Program Office, oraz Holly Little, wieloletnią współpracowniczką firmy Pyenson i zespołu programu 3D, a obecnie kierownikiem ds. informatyki w Muzeum w Dziale Paleobiologii. Podczas gdy Pyenson i Kelley fizycznie mierzyli kości i badali to miejsce przy użyciu tradycyjnych technik paleontologicznych, Little i Blundell użyli aparatów cyfrowych i sferycznego skanera laserowego do wykonania setek zdjęć i milionów pomiarów punktowych, które następnie zostały połączone ze sobą za pomocą specjalistycznego oprogramowania w celu stworzenia trójwymiarowego obrazu. model złoża skamielin.
Aby dokładniej przyjrzeć się temu, co mogło spotkać te wymarłe gady morskie, zespół zebrał maleńkie próbki skały otaczającej skamieliny i przeprowadził serię testów geochemicznych w poszukiwaniu oznak zakłóceń środowiska.
W jednym teście zmierzono rtęć, która często towarzyszy aktywności wulkanicznej na dużą skalę, i nie stwierdzono znacząco podwyższonych poziomów. W innych testach zbadano różne rodzaje węgla i ustalono, że nie ma dowodów na nagły wzrost materii organicznej w osadach morskich, który spowodowałby niedobór tlenu w okolicznych wodach (chociaż, podobnie jak wieloryby, ichtiozaury oddychały powietrzem).
Te testy geochemiczne nie wykazały żadnych oznak, że te ichtiozaury zginęły z powodu jakiegoś kataklizmu, który poważnie zakłóciłby ekosystem, w którym zginęły. Kelley, Pyenson i inni koledzy z zespołu badawczego nadal spoglądali poza Quarry 2 na otaczającą geologię i wszystkie skamieliny, które wcześniej wydobyto z tego obszaru.
Dowody geologiczne wskazują, że kiedy ichtiozaury umierały, ich kości w końcu opadły na dno morza, a nie wzdłuż linii brzegowej na tyle płytkiej, by sugerować utknięcie na mieliźnie, co wyklucza inną hipotezę. Co więcej, chociaż wapień tego obszaru był pełen dużych okazów dorosłych Shonisaurus, innych kręgowców morskich było niewiele. Większość innych skamieniałości w BISP pochodzi od małych bezkręgowców, takich jak małże i amonity (krewni dzisiejszych kałamarnic o spiralnych skorupach).
„W tym miejscu jest tak wiele dużych, dorosłych szkieletów tego jednego gatunku i prawie nic więcej” – powiedział Pyenson. „Praktycznie nie ma szczątków ryb lub innych gadów morskich, którymi mogłyby się żywić te ichtiozaury, nie ma też szkieletów młodocianych shonizaurów”.
Sieć paleontologiczna naukowców wyeliminowała niektóre potencjalne przyczyny śmierci i zaczęła dostarczać intrygujących wskazówek na temat rodzaju ekosystemu, w którym pływają te morskie drapieżniki, ale dowody wciąż nie wskazywały wyraźnie na alternatywne wyjaśnienie.
Zespół badawczy znalazł kluczowy element układanki, gdy odkrył maleńkie szczątki ichtiozaura wśród nowych skamielin zebranych w BISP i ukrywających się w starszych zbiorach muzealnych. Dokładne porównanie kości i zębów za pomocą skanów rentgenowskich mikro-CT na Uniwersytecie Vanderbilt ujawniło, że te małe kości były w rzeczywistości embrionalnymi i nowonarodzonymi szonizaurami.
„Kiedy stało się jasne, że nie ma tu nic do jedzenia, a były tam duże dorosłe Shonisaurus wraz z embrionami i noworodkami, ale bez młodych, zaczęliśmy poważnie zastanawiać się, czy to mogło być miejsce narodzin” – powiedział Kelley.
Dalsza analiza różnych warstw, w których znaleziono różne skupiska kości ichtiozaurów, ujawniła również, że wiek wielu skamielin BISP dzieliły co najmniej setki tysięcy lat, jeśli nie miliony.
„Znalezienie tych różnych miejsc z tym samym gatunkiem rozłożonym w czasie geologicznym i tym samym wzorcem demograficznym mówi nam, że było to preferowane siedlisko, do którego te duże oceaniczne drapieżniki wracały od pokoleń” – powiedział Pyenson. „Twierdzimy, że jest to wyraźny sygnał ekologiczny, że było to miejsce, w którym Shonisaurus rodził potomstwo, bardzo podobne do dzisiejszych wielorybów. Teraz mamy dowody, że tego rodzaju zachowanie ma 230 milionów lat”.
Kelley powiedział, że następnym krokiem w tej linii badań jest zbadanie innych stanowisk ichtiozaurów i shonizaurów w Ameryce Północnej z myślą o tych nowych odkryciach, aby rozpocząć odtwarzanie ich starożytnego świata – być może poprzez poszukiwanie innych miejsc lęgowych lub miejsc o większej różnorodności inne gatunki, które mogły być bogatymi żerowiskami dla tego wymarłego drapieżnika wierzchołkowego.
Skany 3D witryny są teraz dostępne dla innych badaczy i dla publiczności do eksploracji za pośrednictwem platformy Smithsonian’s Voyager o otwartym kodzie źródłowym, która jest rozwijana i utrzymywana przez członków zespołu Blundella w biurze programu digitalizacji. Na stronie internetowej Biura Programu Cyfryzacji dostępne jest również interaktywne cyfrowe doświadczenie dotyczące badań zespołu badawczego, w tym model 3D analizowanych stanowisk ichtiozaurów.
„Nasza praca jest publiczna” – powiedział Blundell. „Nie tylko skanujemy witryny i obiekty i zamykamy je. Tworzymy te skany, aby udostępnić kolekcję innym badaczom i członkom społeczeństwa, którzy nie mogą fizycznie dostać się do Smithsonian”.
Badania te zostały przeprowadzone na podstawie zezwoleń badawczych wydanych przez US Forest Service i Nevada State Parks i były finansowane przez Smithsonian, University of Nevada, Reno, Vanderbilt University i University of Utah.