W skamieniałym „zwrocie żołądka” sprzed 290 mln lat kryje się scena polowania

Mała grudka skały z niemieckiego piaskowca okazała się zapisem sceny sprzed prawie 300 milionów lat – tuż sprzed epoki dinozaurów.

Naukowcy, analizując skamieniałą masę pełną drobnych kostek, zorientowali się, że nie patrzą na zwykły zbiór szczątków. To dowód na to, co zjadł pradawny drapieżnik, a chwilę później… zwrócił.

Najstarszy „zwrot żołądka” z lądu, jaki udało się znaleźć

Znalezisko pochodzi z geoparku Thüringen Inselsberg w środkowych Niemczech. Warstwy skał w tym miejscu datuje się na wczesny perm, czyli okres między około 290 a 248 milionami lat temu. To czas na długo przed pojawieniem się dinozaurów, gdy ląd dopiero zaczynały zasiedlać bardziej zaawansowane kręgowce.

W jednym z bloków piaskowca badacze natrafili na niewielką, niepozorną bryłkę. Pod lupą okazało się, że w środku zachowało się 41 kostek należących do co najmniej trzech różnych zwierząt. Nowa analiza pokazuje, że nie jest to przypadkowe nagromadzenie kości, ale skamieniały ślad po wymiotach drapieżnika.

To najstarszy znany przykład skamieniałej treści żołądkowej pochodzącej z lądowego ekosystemu – zjawiska określanego przez paleontologów mianem „regurgitalitu”.

O regurgitalitach mówi się znacznie rzadziej niż o znanych z muzeów koprolitach, czyli skamieniałych odchodach. Oba typy tworów zalicza się do tzw. bromalitów – pozostałości po funkcjonowaniu układu pokarmowego pradawnych organizmów. Różnią się jednak wyglądem i tym, jakie informacje mogą zdradzić.

Nie odchody, lecz wymioty: co mówią bromality

W koprolitach kości są z reguły silnie nadtrawione, wtopione w fosforanową masę, bo długo leżały w jelitach. W przypadku regurgitalitów, czyli skamieniałych wymiocin, sytuacja wygląda inaczej: kostki zwykle zachowują się lepiej, są mniej zniszczone przez soki trawienne i otacza je znacznie mniejsza ilość bogatego w fosfor materiału.

Tak właśnie wygląda grudka z Turyngii. Delikatne fragmenty szkieletów są względnie dobrze zachowane, a układ kostek jest dość zwarty. Badacze zauważyli, że wiele z nich jest ułożonych częściowo w tym samym kierunku. To wskazuje, że zostały zlepione w żołądku drapieżnika, a dopiero później – już jako zwrócona masa – trafiły do błota na równinie zalewowej dawnej rzeki.

• Koprolit – skamieniałe odchody, kości zwykle mocno strawione, dużo fosforanowej masy.
• Regurgitalit – skamieniałe wymiociny, kości relatywnie całe, mniej fosforu wokół.
• Bromalit – zbiorcza nazwa na wszystkie skamieniałe produkty pracy układu pokarmowego.

Do tej pory uczeni znaleźli tylko kilka starszych regurgitalitów, ale wszystkie pochodziły ze środowisk morskich. W oceanach znacznie łatwiej o warunki sprzyjające zachowaniu delikatnej materii organicznej przez dziesiątki milionów lat. Z lądem jest gorzej: deszcz, wiatr, korzenie roślin i działalność zwierząt zazwyczaj szybko niszczą takie pozostawione na powierzchni ślady.

Skanowanie mikro-CT: zaglądanie do środka bez niszczenia skamieniałości

Aby ustalić, co dokładnie znajduje się w grudce z niemieckiego piaskowca, badacze sięgnęli po technikę mikro-CT, czyli rodzaj bardzo precyzyjnego skanowania rentgenowskiego. Dzięki temu mogli „prześwietlić” skamieniałość w trzech wymiarach, nie rozbijając jej na kawałki.

Analiza pozwoliła wyróżnić kilka typów szczątków:

Choć nie udało się z całą pewnością nazwać każdej kości, zarys układanki stał się wyraźny: pradawny drapieżnik miał bardzo urozmaicone menu, a w żołądku lądowały przede wszystkim niewielkie kręgowce czworonożne, należące do różnych gatunków.

Kto był winny? Kandydaci na drapieżnika z permskiej Turyngii

Skoro w skale zachował się „zwrot żołądka”, naturalne pytanie brzmi: kto zjadł te zwierzęta i potem je zwrócił? Badacze przyjrzeli się składowi kości, rozmiarowi całej grudki i temu, jakie większe gatunki znamy z tych samych warstw skał.

Analiza wskazała dwóch głównych kandydatów, obaj to wczesne krewniaki ssaków, zaliczani do tzw. synapsydów:

• Dimetrodon teutonis – drapieżny kręgowiec z charakterystycznym „żaglem” na grzbiecie (choć u tego gatunku był on mniejszy niż u późniejszych krewniaków), osiągający w tym rejonie pokaźne rozmiary.
• Tambacarnifex unguifalcatus – mniej znany, ale również drapieżny synapsyd o mocnych szczękach i ostrych pazurach.

Oba gatunki uznaje się za ówczesnych dominujących łowców na tym obszarze. W skalnym zapisie Turyngii reprezentują „szczyt łańcucha pokarmowego” długo przed tym, jak na Ziemi pojawiły się pierwsze dinozaury. To sprawia, że to właśnie one najprawdopodobniej odpowiedzialne są za analizowany regurgitalit.

Grudka skamieniałych wymiocin pokazuje, że wczesne drapieżne synapsydy nie specjalizowały się wyłącznie w dużych roślinożercach – chętnie polowały też na drobne, ruchliwe ofiary.

Co regurgitalit mówi o permskiej „scenie życia” na lądzie

Najciekawsze w tym znalezisku nie jest samo to, że ktoś dawno temu zwymiotował. Znacznie bardziej intrygująca okazuje się szersza opowieść o ekosystemie, którą można z tej grudki wyczytać.

Obecność szczątków trzech różnych zwierząt w jednej masie sugeruje, że:

Badacze interpretują to jako dowód tzw. strategii oportunistycznego żywienia. W praktyce oznacza to, że drapieżnik wykorzystywał każdą nadarzającą się okazję: jeśli w zasięgu znalazł się mały, szybki czworonóg, stawał się równie atrakcyjnym celem, co większy roślinożerca. To podejście przypomina zachowanie wielu dzisiejszych drapieżników, choćby lisów czy wilków, które łączą w diecie zarówno większą zwierzynę, jak i mniejsze ofiary, na przykład gryzonie.

Chwila z życia sprzed milionów lat „zamrożona” w skale

Regurgitalit z Turyngii pozwala też uchwycić bardzo konkretny moment. W przeciwieństwie do pojedynczej kości, którą woda mogła przenosić wiele razy i mieszać z materiałem z innych okresów, zwrócona masa z żołądka trafia w skałę praktycznie „w pakiecie”.

To oznacza, że:

• trzy różne zwierzęta na pewno żyły w tym samym ekosystemie,
• ich śmierć i zjedzenie nastąpiły w krótkim odstępie czasu,
• zachowany układ kostek odzwierciedla naturalny proces trawienia u permskiego drapieżnika.

Dla paleontologów taki zapis to rzadkość. Zwykle mają do dyspozycji rozproszone szczątki, które składają w mozaikę z wielu miejsc i okresów. Tutaj dostają coś w rodzaju „migawki” – bardzo lokalnej sceny z dawno minionego ekosystemu.

Dlaczego badanie treści żołądka skamieniałych zwierząt jest tak cenne

Same kości mówią przede wszystkim, jak wyglądała anatomia zwierząt. Dopiero ślady po jedzeniu pozwalają zbliżyć się do ich zachowań. Bromality – zarówno koprolity, jak i regurgitality – są więc unikatowym źródłem informacji o relacjach między gatunkami.

Dzięki takim znaleziskom naukowcy mogą ustalić, kto na kogo polował, jakie były główne źródła energii w dawnych ekosystemach i jak zmieniały się strategie przetrwania różnych grup. Dobrze zachowana treść żołądka lub odchody potrafią ujawnić na przykład:

• czy drapieżnik specjalizował się w jednym typie ofiary, czy jadł „wszystko, co się rusza”,
• czy w diecie ważną rolę odgrywały rośliny, owady, ryby, czy małe kręgowce,
• jakie gatunki współwystępowały na tym samym terenie.

Przy okazji trzeba pamiętać, że takie znaleziska to gra prawdopodobieństw. Masa wymiocin lub odchodów musi trafić w odpowiednie warunki – szybko przykryć się osadem, uniknąć rozmycia przez wodę, nie zostać rozkopana przez inne zwierzęta. Dopiero wtedy w ogóle ma szansę skamienieć. Dlatego każdy nowy regurgitalit z lądu traktuje się jak wyjątkowo cenne źródło danych, którego długo nic nie zastąpi.

Dla laika koncepcja skamieniałych wymiocin może brzmieć dość osobliwie, ale z punktu widzenia naukowców to jeden z najbardziej bezpośrednich dowodów na relacje drapieżnik–ofiara sprzed milionów lat. W przyszłości podobne znaleziska z innych regionów pozwolą lepiej porównać, jak wyglądały łańcuchy pokarmowe przed erą dinozaurów i jak kształtowały się pierwsze lądowe ekosystemy, w których o dominację walczyli przodkowie dzisiejszych ssaków.