A dinoszauruszok 135 millió évig uralták a szárazföldeket, és úgy tűnik, hogy ezt a dominanciát kezdetleges tollaiknak köszönhették. Tollazatuk lehetővé tette, hogy a triász időszakot lezáró, kataklizmikus éghajlati változásokat okozó vulkánkitörések árnyékában lényegesen jobban tűrjék a hideget, mint a hüllők többsége.

A múlt héten publikálták a Science Advances folyóiratban azt a tanulmányt, amely bizonyítékokat szolgáltat arra, hogy közel 201 millió éve, az általában trópusi környezetekkel azonosított dinoszauruszok az északi sarkvidék fagyos teleit is túl tudták élni, és ezt vélhetően proto-tollaik tették lehetővé. Az áttelelés képessége kulcsfontosságú előnyt adhatott nekik más hüllőcsoportokkal szemben, és megágyazott annak is, hogy képesek legyenek átvészelni a triász végi tömeges kihalást, így a jura időszak elejére a szárazföldi élőhelyek uraivá váljanak.

A földi élet történetének harmadik, a triász és jura időszakokat elválasztó nagy kihalási eseményét bolygónk legnagyobb területű, úgynevezett nagy magmás tartománya (LIP, large igneous province), a Pangea szuperkontinens szétválásával később kialakuló és az Észak-Atlanti-óceán környékén elterülő CAMP (Central Atlantic Magmatic Province) okozta. A CAMP megsokszorozta a légkör eleve magas szén-dioxid-tartalmát, ami felmelegedéshez és a tengerek elsavasodásához vezetett, miközben a felszabaduló kén-dioxid és kén-aeroszolok időszakosan vulkanikus teleket okoztak.

A fagyos telek nem jelentettek problémát a dinoszauruszoknak

Paul Olsen és Sa Csin-keng, a Columbia Egyetem és a Nankingi Geológiai és Paleontológiai Intézet kutatói kollégáikkal együtt az Északnyugat-Kínában található Junggar-medence késő triász és kora jura korból származó formációit vizsgálták, amelyek lefedik a kihalást megelőző és követő néhány millió évet. Ez a terület 201 millió éve az északi szélesség 71. fokán, az északi sarkkör felett helyezkedett el. Ekkoriban a Föld sarkvidékeit a légkör magas (a maihoz képest 2,5–5-szörös) szén-dioxid-koncentrációja miatt nem jégtakarók, hanem erdők borították. A kutatók ugyanakkor a rétegekben több helyen tavakat és a tengerparti területeket borító jég által hátrahagyott törmeléket (IRD, ice rafted debris) azonosítottak, ami arra utal, hogy a téli hőmérséklet bizonyos periódusokban – a negyedidőszaki jégkorszak melegebb és hidegebb időszakainak mintájára – fagypont alá esett a területen.

A fagyos körülményeket alátámasztó kőzettörmelék mellett az időszakot lefedő mindhárom geológiai formációban dinoszaurusz-lábnyomokra bukkantak, ami azt igazolja, hogy a területen ekkor is meg tudtak élni az állatok. A triász végén a hüllők és emlősszerűek elterjedése a földrajzi szélességgel változott, a kezdetleges sauropodaszerű növényevő dinoszauruszok például a 24-ik és 60-ik szélességi fok között éltek a Föld északi és déli féltekén, míg alacsonyabb szélességeken más, nem-dinoszaurusz hüllőcsoportok, illetve kisebb részben ragadozó dinoszauruszok voltak jelen. A növények elterjedése is nagyon erősen a szélességi fokra jellemző (zonális) volt, és az egyenlítői övnél a közepes szélességek a maival ellentétben sokkal változatosabb növényzettel bírtak, amely kedvezőbb volt a magas anyagcsererátával rendelkező korai növényevő dinoszauruszoknak. Ekkor a mai északnyugat-kínai kutatási területen nagy levelekkel rendelkező toboztermők (Pinophyta), és páfrányfenyők (Ginkgophyta) voltak elterjedtek, és a fák korábban vizsgált fosszíliái hidegebb klímára utaló évgyűrűket rejtenek.

A kutatók a kétéltűeket, hüllőket és emlősszerűeket felölelő négylábúak (Tetrapoda) közt is vizsgálták néhány, az éghajlati alkalmazkodáshoz szükséges jellemző, például a vízkonzerválás, vagy az állatok testét borító tollak, szőrök, vagy pikkelyek csoportonként való elterjedését. Az élőlények rokonsági kapcsolatait és jellegek elterjedését fosszilis bizonyítékokkal megállapító filogenetikai vizsgálat alapján a kutatók valószínűnek tartják, hogy a legtöbb hüllő testét pikkelyek, míg a korai emlősszerű állatokat szőrzet borította, illetve hogy már az első dinoszauruszok is „proto-tollakkal” rendelkezhettek. Úgy vélik, hogy ezek a repülő hüllők (pteroszauruszok) tollaihoz hasonlíthattak. Ez egybevág egy korábbi cikkünkben bemutatott, a Nature-ben áprilisban közölt kutatás megállapításával, miszerint a legelső tollak a dinoszauruszok és a pteroszauruszok közös őseiben, az apró avemetatarsalia hüllőkben jelentek meg.

Jött a vulkanikus tél, ahol a tollak döntőnek bizonyulhattak

Olson, Sa és kollégáik úgy vélik, a kezdetleges tollak – amelyek meglétére a triász végén élt növényevő dinoszauruszoknál egyelőre nincs közvetlen, fosszilis bizonyíték – ekkor hőszigetelő és hőszabályozó funkciót láthattak el. Ez lehetővé tette, hogy a dinoszauruszok kedvezőbb táplálékforrásokhoz férjenek hozzá a magasabb szélességeken, míg más, tollnélküli hüllők földrajzi elterjedési lehetősége jelentősen korlátozott volt.

Ezeknek a meglévő adaptációknak az előnye csak fokozódott a CAMP vulkanizmus 201 millió évvel ezelőtti megindulásával. A szinte elképzelhetetlen intenzitású kitörések négy fázisban zajlottak, összességében 600 ezer évig, amely alatt 2–3 millió köbkilométer magma került láva formájában a felszínre – nem sokkal kevesebb, mint a perm időszak végén a földtörténet legsúlyosabb kihalását okozó szibériai trapp-bazalt vulkanizmus során. Eközben a CAMP megduplázta vagy megtriplázta a triász végén 2000 ppm körüli légköri szén-dioxid-szintet, és az egyes időszakokban 4000–5000 ppm-es koncentrációkat ért el, amely a mai 420 ppm körüli érték több mint tízszerese.

Ez elméletileg 3–5 fokos vagy nagyobb felmelegedést okozott volna, ami az eleve meleg középidei (mezozoikum) éghajlatot is tetézte volna. A fosszíliák elterjedése azonban ehhez képest ellenkező irányú változást mutat – a négylábú gerincesek ugyanis nem a relatíve hűvösebb pólusok felé, hanem inkább a trópusi övezet felé vándoroltak. Ez a kutatók szerint vulkáni tevékenység által okozott lehűlésre utalhat, amelyet a légkörbe kerülő kén-aeroszolok válthattak ki. A vulkanikus telek a triász-jura átmenet egymillió éve során egyenként több évtizedig is tarthattak és akár több mint 10 fokos hőmérséklet-csökkenéssel járhattak. Ez, ha mértékét tekintve nem is, de következményeiben hasonló lehetett a Chicxulub-becsapódás által okozott becsapódási télhez.

A kutatók úgy vélik, hogy a triászban rendkívül változatos, krokodilszerű (Pseudosuchia) hüllők közül az egy méternél nagyobb állatok – hőszigetelő tollak hiányában – nem tudták túlélni ezeket a vulkanikus teleket, és kisebb méretű fajaik is csak odúkban vészelhették át őket, ahogy azt ma teknősök teszik hidegebb körülmények esetén. A dinoszauruszokat viszont nem igazán érintette negatívan a kihalás, hiszen méretük és globális elterjedésük mértéke is megnőtt. A jura elején a korai sauropodák meghódították a trópusi övezetet, megjelentek az első biztosan madármedencéjű dinoszauruszok, és a ragadozó theropodák maximális testmérete 20 százalékkal megnőtt.

A triász végi kihalás megnyitotta az utat az extrém környezeti változásokkal is megbirkózó dinoszauruszok 135 millió éves szárazföldi uralma felé, amelynek csak egy apokaliptikus kisbolygó becsapódás tudott véget vetni 66 millió évvel ezelőtt. A dinoszauruszokat még ez sem tudta teljesen eltörölni bolygónkról, és ma, ahogy arra a szakemberek tanulmányukban rámutatnak, a maniraptora ragadozó dinoszauruszokhoz tartozó madarak fajgazdagsága közel kétszerese az emlősökének.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: