https://frosthead.com

כיצד לבנות דינוזאור ענק

הם היו החיות הענקיות ביותר שיצאו אי פעם על פני האדמה. דינוזאורים של סאורופוד - "דק בקצה; הרבה יותר עבה באמצע; ואז שוב רזה בקצה הרחוק, "כפי שתיאר אותם הקומיקאי ג'ון קליז - היו טיטנים ששגשגו במשך יותר מ -130 מיליון שנה. המין הידוע הגדול ביותר, כמו Argentinosaurus ו- Futalognkosaurus מדרום אמריקה הפרהיסטורית, נמתח באורך של יותר מ -100 מטרים ומשקלו היה יותר מ -70 טון. עצמות שנמצאו בשנות השבעים של המאה העשרים (ומאחר שאיכשהו אבדו) רומזות כי מין חידתי שזכה לכינוי אמפיקוליאס עשוי היה להיות גדול עוד יותר.

אף יונק יבשתי לא התקרב לגודל הדינוזאורים הגרגנטיים האלה מעולם. קרנף הקרנף הפרהיסטורי נטול הקרניים - יונק היבשה הגדול ביותר אי פעם - היה באורך של מטר וחצי בלבד ושקל 17 טון מעט, ופילי הבוש האפריקניים של ימינו, על 5 טון, היו נראים עדינים לצד הדינוזאורים הגדולים ביותר בסאורופוד. (לווייתנים כחולים, בגובה של מטר וחצי טון, הם קצת יותר מסיביים מכדוריות, אך קל יותר, פיזיולוגית, להיות גדולים בסביבה מימית.)

מה היה בקשר לדינוזאורים האלה שאפשרו להם להפוך לבעלי החיים הגדולים ביותר בכל הזמנים? פליאונטולוגים תמוה על השאלה כבר למעלה ממאה שנה. אפילו ענקים בגודל יחסית צנוע כמו אפאטוזאורוס ודנוקוקוס, כך האמינו אנשי טבע מוקדמים, היו כה גדולים עד שהם בוודאי הוגבלו לנהרות ואגמים עמוקים מספיק כדי לתמוך בכמויות הדינוזאורים. ביבשה, טען הוויכוח, הדינוזאורים האלה יקרסו תחת משקלם שלהם. עד שנות ה -70 של המאה הקודמת, עדויות שלד וטביעות רגליים שהשתמרו על מסלולי מסלול אישרו כי כורכודים הם תושבי אדמה. אך רק לאחרונה הצליחו הפליאונטולוגים להתחיל לפתוח את הסודות כיצד התפתחו בעלי החיים לכאורה בלתי סבירים במהלך תקופת חייהם וכיצד התפתחו מלכתחילה.

הבנת ההיסטוריה הטבעית של הכורופודים הייתה מכרעת בכדי להבין כיצד הם כל כך גדולים. אף שכמה מהחברים המוקדמים ביותר בשושלת הסאורופוד - כמו פאנפגיה בת 230 מיליון השנה מארגנטינה - היו באורך של פחות מחמישה מטרים, אפילו הם היו בעלי שילוב ייחודי של תכונות שאפשרו בסופו של דבר לקבוצה להשיג גדלים אדירים.

ייתכן שאופן ההעתקה של sauropods היה מפתח ליכולתם לצמוח לגדלים כה גדולים. סורופודים של אמא הניחו כעשר ביצים בכל פעם בקנים קטנים; נמצאו עשרות מצמדי ביצים מאובנים, כמו גם אלפי ביצים מאתרים בכל רחבי העולם. (חלקם אפילו השתמרו עוברים בפנים, מה שמאפשר לפליאונטולוגים לזהות באופן סופי ביצי סורופוד לפי צורתם.) פירוש הדבר שדינוזאורים אלה צמחו מחוץ לגופות אמם. לפי כריסטין ג'אניס מאוניברסיטת בראון ומתיו קרנו מהמוזיאון הלאומי להיסטוריה טבעית של סמית'סוניאן, הטלת ביצים פתחה אפשרויות אבולוציוניות לדינוזאורים אלה.

עבור יונקים גדולים, נשיאת עובר היא השקעה משמעותית. פילים בוש אפריקאים מתפתחים עוברים באמהותיהם במשך 22 חודשים מדהימים, למשל, וככל שמינים של יונקים גדולים יותר, כך הצאצאים שלהם צריכים להתפתח עוד לפני הלידה. הרבה יכול להשתבש במהלך הריון ארוך, כולל הפלה, והזנת עובר כה גדול כל כך הרבה זמן הוא ניקוז אנרגיה עצום על אם מצפה (שלא לומר דבר של סיעוד של התינוק ומתן טיפול לאחר הלידה). ככל שיונקים הולכים וגדלים, הסיכונים והעלויות של נשיאת צאצאים גדלים, וכך יתכן שיש איזשהו סף גודל שאותו יונקים יבשתיים לא יכולים לעבור.

לעומת זאת, כורופודים של האם לא היו צריכים לשאת את תינוקותיהם המתפתחים במשך כמעט שנתיים, והם יכלו להטיל ביצים רבות בפרקי זמן קצרים יחסית. יתכן שמינים מסוימים סיפקו טיפול הורי לאחר בקיעה: מסלולי מסלול נדירים מראים שכמה העדרים כללו ככל הנראה כוראופודים בגילאים שונים. אבל מעריצי הסרט האנימציה "הארץ לפני הזמן" עשויים להתאכזב לדעת שאחרים כנראה לא דאגו לצעירים שלהם. פליאולוגים מצאו גם מיטות עצם שמכילות רק כוראופודים צעירים מינים כמו Alamosaurus, מה שמצביע על כך שדינוזאורים אלה היו לבדם לאחר שעזבו את הקן.

לא משנה אם סאורופודים נעורים הסתובבו בעדרים גדולים או בקבוצות קטנות יותר של דינוזאורים בגילם שלהם, אולם הדינוזאורים הצעירים ככל הנראה היו אוכלים בררנים. הם היו חייבים להיות אם הם יגדלו לגודל של מבוגרים. קולינוקוס הוא אחד הדינוזאורים הסאורופודים הסאוניים ביותר, ולמבוגרים מהעשבייה היורה הזו היו פזלים רחבים ומרובעים המעידים על תזונה חסרת הבחנה. בנוסף לעצי גינקגו ועצי מחט העשירים באנרגיה הנקראים חידות קופים, הם יכלו לשרוד גם על אוכל באיכות נמוכה יותר כמו צלים וחלקים קשוחים של עצי מחט. גולגולת נער, שתיארה בשנה שעברה ג'ון וויטלוק, ג'פרי ווילסון ומת'יו למאנה, רומזת כי לדקוקוס הצעיר יש טעמים שונים.

פליאולוגים זיהו כי בדרך כלל ניתן לראות את ההבדלים בבחירת התפריט בין רעיית עשב לגידול עשבוני. בעוד שבגרעינים יש מוזלים רחבים לעטוף מגוון רחב של אוכל, לדפדפנים הסלקטיביים יש חוטמים צרים ומעוגלים המאפשרים להם לבחור צמחים או חלקי צמחים ספציפיים. (כמה שחזורים מפוארים העניקו לדראוקוקוס ולגזעים אחרים דמויי פילים שאפשר למרוט מזון, אך רעיון זה הושמט ביסודיות.) מכיוון שגולגולת הדוקוקוס הצעירה הייתה בעלת צורה מעוגלת יותר, הציעו ויטלוק ועמיתיו לבחור את הגלישה העסיסית ביותר - יתכן כי הדוקוקוס הצעיר התמקד במאכלים כמו סוסים, שרכים וירקנים עתירי אנרגיה גבוהה, במקום למצוץ את כל מה שהיה זמין, כמו שעשו מבוגרים.

מנקודת מבט אנרגטית, היה הגיוני שסאורופודים צעירים יהיו בררנים. דינוזאורים קטנים דרשו את המפץ הגדול ביותר בכסף שלהם מבחינת אוכל; הם התמחו כדי לבחור מפעלים בעלי אנרגיה גבוהה כדי לתדלק את הצמיחה המהירה שלהם. מבוגרים, שכבר היו גדולים ורק נאלצו לתחזק - ולא לגדול - גופים גדולים, יכלו להרשות לעצמם לכסות כמויות גדולות של דלק באיכות נמוכה יותר. בעוד שהם צרכו יותר מזון במונחים מוחלטים, sauropods למבוגרים יכלו לאכול מזון באיכות נמוכה יותר, ואילו sauropods קטנים יותר הצריכו מזון באיכות גבוהה. (זהו דפוס נפוץ שנראה בקרב בעלי חיים גם בימינו: סורק זעיר צריך לאכול חרקים מזינים כמעט ללא הרף, אך פילים אפריקאים יכולים להתקיים בתזונה של דשא באיכות נמוכה יותר ומזון צמחי אחר.) ייתכן שההבדל התזונתי איפשר צעירים וצעירים דוקוזוק בוגר לגור באותו אזור באמצעות תופעה שאקולוגים מכנים "חלוקת נישה". ההתמחות של הצעירים והתזונה הכללית יותר של המבוגרים הוציאה אותם מתחרות מתמדת על אוכל, כלומר הגרדוקוז הצעיר והזקנה ניזון כמעט כמו אם הם היו שני מינים שונים.

אנשי טבע מוקדמים האמינו שסורופודים הם כה גדולים עד שהם בוודאי הוגבלו לנהרות ואגמים עמוקים מספיק כדי לתמוך בכמויותיהם. רק בשנות השבעים של המאה הקודמת אישרו עדויות שלד וטביעות רגליים שהשתמרו כי כורכודים הם תושבי אדמה. (© יוליוס T. Csotonyi, csotonyi.com) Argentinosaurus ו- Futalognkosaurus, בתמונה, מדרום אמריקה הפרה-היסטורית, נמתחו באורך של יותר מ -100 מטרים ומשקלם עולה על 70 טון. (© יוליוס T. Csotonyi, csotonyi.com)

על מנת לצרוך את כל האוכל הזה, למרות זאת, הכאבים צריכים להגיע אליו. צווארים ארוכים היו הסתגלות קריטית ומוקדמת, שאפשרה לסאורופודים להשיג גודל גוף גדול, על פי סקירה שנערכה לאחרונה על ידי מרטין סנדר ו -15 מדענים אחרים. חשבו על אפאטוזאורוס העומד בשולי יער פרהיסטורי. צווארו הארוך של הדינוזאור יאפשר לו להגיע לנתח רחב של צמחייה - גבוה ונמוך, שמאל וימין - מבלי להזיז את גופו כלל. כבר בשלב מוקדם של התפתחות sauropod, צווארים ארוכים הפכו את הדינוזאורים האכילים האפקטיביים הללו למלאי יכולת להגיע למשאבים שלא היו נגישים לעשבי עשב אחרים, ואפילו עם ראשים זעירים, סאורופודים גדולים יוכלו בקלות לשאוב כמויות אדירות של מזון.

איך שהדינוזאורים האלה המירו את כל האוכל הירוק הזה לאנרגיה ורקמות זה עניין קשה יותר. לסאורופודס לא היו סוללות חזקות של טוחנות כדי ללעוס את מזונם. לרבים היו רק כמה שיניים בצורת עיפרון או כף כדי למרוט מזון לפני שבלעו אותו שלם. בהתחשב בנימוסי השולחן המסכנים של כורופודים, מדענים נהגו לחשוב שהדינוזאורים אולי בלעו אבנים כדי לטחון אוכל שעדיין נמצא בבטן כמו שעושות כמה ציפורים. הפליאונטולוגים אוליבר ווינגס ומרטין סנדר טענו שזה כנראה לא המקרה - מה שנקרא "אבני בטן" שנמצאו עם כמה מאובני sauropod אינם מראים דפוס שחיקה המתאים לצפוי אם היו משתמשים בהם בדרך זו. במקום זאת הדינוזאורים הוציאו מזונם ככל האפשר מהמזון שלהם על ידי שמירתם לאורך תקופות ארוכות במערכת העיכול שלהם.

כמה פרטים על עיכול הכורופודים עוצבו בניסוי על ידי יורגן הומל ועמיתיו בשנת 2008. המדענים הציבו דגימות מודרניות של צ'אוורודוד השופע בשפע מהמזוזואית - שרכים, זנב סוס, גינקואים ועצי מחט - בבטן מלאכותית פשוטה. הם חיסנו את המעיים המזויפים באמצעות חיידקים שנלקחו מחלק מערכות העיכול של הכבשים, שם תחילה נשבר מזון מהצומח. עם התסיסה של הצמחים, עקבו המדענים כמה תזונה הם שיחררו.

בניגוד למה שהניח, רבים מהצמחים הללו התדרדרו יחסית יחסית בסביבות הבטן הגסות. סוסי סוסים וחידות קופים היו מזינים במיוחד. קיבות דינוזאור בפועל אולי היו מצוידות אפילו יותר בפירוק הצמחים האלה, ובהחלט הייתה מספיק אנרגיה זמינה בצמחים של אז לסאורופודים לגדול. סאורופודים כנראה לא נדרשו לארכיטקטורת בטן יוצאת דופן כדי לשרוד.

מאפיין עיקרי נוסף איפשר לטיטאנים אלה לבלון בגודל. זו תכונה שהם חולקים עם ציפורים. הציפורים הם צאצאיהם הישירים של דינוזאורים קטנים עם טרופוד הקשורים למינים כמו Velociraptor ו- Anchiornis, אך הם אינם קשורים קשר הדוק מאוד לדינוזאורים מסוג sauropod; הם חלקו לאחרונה אב קדמון משותף לפני יותר מ -230 מיליון שנה. אף על פי כן, שושלת התרופוד וגם שושלת הסורופוד חלקו תכונה מיוחדת שהייתה חשובה ביותר בהתפתחותם - רשת של שקיות אוויר פנימיות המחוברות לריאות.

שקיות האוויר הרכות לא נראו ישירות ברשומה המאובנת, אך המבנים הותירו כיסים מדויקים בהם פלשו לעצמות. נטורליסטים הכירו בהתמרמויות לפני יותר ממאה שנה, אך הפליאונטולוגים המודרניים רק מתחילים להבין את חשיבותם. כמו אצל ציפורים, הריאות של הכורופודים קשורות ככל הנראה לסדרה של שקיות אוויר, ומחוברות לאיברים אלה הייתה רשת של כיסים קטנים יותר - המכונים דיברטיקולה - שחדרו את העצמות בצוואר, בחזה ובבטן של הדינוזאורים. מבחינה מבנית רשת זו של מבנים מלאי אוויר הורידה את צפיפות שלד הסאורופוד, ואפשרה לדינוזאורים אלה להיות בעל מבנה קל יחסית לגודלם. במקום שיש עצמות חוזקות במיוחד, כפי שהועלו פעם, שלדי הכורופוד הופכו קלים יותר כתוצאה מהתכונה שהם חולקים עם ציפורים, ולרשת שקיות האוויר היו כנראה גם יתרונות אחרים.

אצל ציפורים, שקיות אוויר הן חלק מסידור נשימה זורם היעיל בהפקת מי חמצן מאשר מערכת הנשימה של יונקים. אנו עדיין לא יודעים אם כורכודים נשמו באותה צורה שעשו ציפורים - עד כמה השתנו שלדיהם על ידי שקיות אוויר שונות על פני מינים - אך סביר להניח כי שקיות האוויר של הדינוזאורים הענקיים היו מצוידים יותר בהעברת חמצן ל גופות מאשר האלטרנטיבה הנראית ביונקים ענקיים. לציפורים יש קצב חילוף חומרים גבוה הדורש חמצן רב לטיסה מתמשכת; באופן דומה, גודלם וחייהם הפעילים של sauropods היו דורשים חמצן רב, ומערכת שק האוויר הייתה מספקת להם יתרונות נשימה חיוניים.

לא כל הדינוזאורים הסורופודים היו ענקים. מינים מסוימים - כמו מגיארוזאורוס משכבות רומניה - היו צאצאים קטנים של מינים גדולים בהרבה. הם התכווצו בגודלם בגלל בידודם באיים, למרות שהסיבה המדויקת לכך שגמדי אי כאלה מתפתחים מתלבטת על ידי מדענים. ועדיין, כורכודים ששוקלים יותר מ -40 טון התפתחו באופן עצמאי לפחות בארבע שושלות במהלך כהונתה הארוכה של קבוצת הדינוזאורים הזו, והכל בזכות חבילת מאפיינים שהאפשרו גודל גוף גדול.

פליאונטולוגים עדיין חוקרים את הלחצים האבולוציוניים שהפכו את היתרון של צורות כה גדולות. גודלם העניק להם הגנה מסוימת מפני טורפים, ככל הנראה, והצוואר הארוך שלהם איפשר להם להגיע למזון שיצורים קטנים יותר הביטו בו ברעב אך לא הצליחו להגיע אליהם. אילו יתרונות נוספים עשויים לספק גודל ענק לא נותרו ברורים. עם זאת, כוראופודים היו יצורים מדהימים שיכולים להתקיים רק בזכות מפגש אירועים מוזר. הם היו צורות פנטסטיות שלא היו דברים שקדמו או שהתפתחו מאז.

כיצד לבנות דינוזאור ענק