Wojciech Mikołuszko Scenariusz po katastrofie gatunków
Unormowanie się życia po wielkiej katastrofie może zająć nawet 10–20 mln lat – wynika z badań paleontolożki prof. Łucji Fostowicz-Frelik. Dotyczy to nie tylko kataklizmu, który wybił dinozaury. Także tego, który właśnie na Ziemi rozpętali ludzie.
Wkażdym z kilkunastu foliowych woreczków jest po 10–20 ząbków. Wszystkie drobne i niezwykle do siebie podobne. Leżą na biurku prof. Łucji Fostowicz-Frelik z Instytutu Paleobiologii PAN w Warszawie, która właśnie zaczyna je segregować. – Przywiozłam je z Chin, z prowincji Mongolia Wewnętrzna – opowiada. – Wędrują teraz między woreczkami, w miarę jak próbuję odsiać mak od piasku i odróżnić jeden gatunek od drugiego. Taka moja kopciuszkowa praca. Czasem można się załamać.
Jak do tej pory prof. Fostowicz-Frelik odsiała w ten sposób i opisała dziesiątki tysięcy ząbków i innych drobnych kości. Zaczynała od szczątków zajęczaków z Polski, później zawędrowała ze swoimi badaniami do USA i Chin. Analizowała także kostki gryzoni, naczelnych (czyli prakuzynów człowieka) i rozmaitych innych ssaków. Łączy je to, że pochodzą z czasów, gdy życie odbudowywało swą różnorodność po gigantycznej katastrofie, która zmiotła z powierzchni Ziemi prawie 70 proc. gatunków, w tym wszystkie dinozaury. „Wyginięcie dinozaurów w sensie geologicznym było nagłe – pisał brytyjski paleontolog Steve Brusatte w książce „Era dinozaurów”. – Oznacza to, że wydarzyło się na przestrzeni co najwyżej kilku tysięcy lat”.
Kataklizm na podobną skalę dzieje się właśnie teraz. Według najnowszego raportu działającej pod egidą ONZ organizacji Intergovernmental Science-Policy Platform on
Biodiversity and Ecosystem Services (IPBES) nawet milion z ośmiu milionów żyjących dziś gatunków jest zagrożony wymarciem. Ich zanikanie następuje w jeszcze szybszym tempie niż na koniec ery dinozaurów. I tylko przyczyny są zupełnie inne.
66 mln lat temu świat organizmów żywych najpierw został osłabiony przez gigantyczne wybuchy wulkanów, a następnie zniszczony w wyniku upadku ogromnej asteroidy. Dzisiaj wymieranie jest skutkiem działalności człowieka: niszczenia środowiska naturalnego. Zanieczyszczania go plastikiem, metalami ciężkimi i sztucznymi nawozami, emisją gazów cieplarnianych – tę listę szkodliwych aktywności ludzi można by jeszcze sporo wydłużyć. Ale jeśli nic się nie zmieni, efekt będzie taki sam jak 66 mln lat temu: bogate, różnorodne ekosystemy zamienią się w opustoszałe ciche miejsca, po których będą przemykać pojedyncze, nieduże zwierzęta. I choćby z tego powodu warto się przyjrzeć, jak życie poradziło sobie kiedyś z odnową.
Otwornica czeka na kolce
Do niedawna wydawało się, że paleontolodzy dobrze już zrozumieli tego typu scenariusz. Po każdej katastrofie, która wybijała znaczną część gatunków na Ziemi, cały skomplikowany ekosystem ulegał załamaniu. Pustoszały tzw. nisze ekologiczne, czyli swego rodzaju zawody wykonywane przez różne organizmy w przyrodzie. Szansę, by wypełnić powstałą w ten sposób lukę, zyskiwali za to nieliczni ocaleńcy. Ponieważ nie mieli konkurencji, mogli łatwo „przekwalifikować się” czy też „zmienić zawód”. Zaraz po tragedii gwałtownie więc rozwijali się i różnicowali. Fachowo nazywa się to radiacją adaptacyjną.
I tak na przykład po wymarciu dinozaurów szansę miały zyskać ssaki – wcześniej drobne, głównie nocne zwierzęta, przez prawie 150 mln lat żyjące w cieniu gigantycznych gadów. Akurat one przetrwały zderzenie Ziemi z asteroidą i kiedy tylko dymy się rozwiały, a planeta wróciła do równowagi, ruszyły na podbój opustoszałych środowisk. Urosły i zajęły miejsca największych drapieżników i roślinożerców. A na koniec dały początek ludziom. Bez tamtego kataklizmu nas by nie było.
Nowsze badania wykazały jednak, że w rzeczywistości nie wygląda to tak prosto i łatwo, jak odradzanie się Feniksa z popiołów. W kwietniu tego roku na łamach „Nature Ecology&Evolution” Christopher Lowery z University of Texas i dr Andrew Fraass z University of Bristol opublikowali analizę dziejów jednokomórkowych morskich organizmów: otwornic. W stanie kopalnym dobrze zachowują się ich węglanowe, nieraz dość skomplikowane pancerzyki. Dzięki temu wiadomo, że upadek asteroidy 66 mln lat temu niemal całkowicie zniszczył ich różnorodność. O ile bowiem tuż przed katastrofą żyło 70 gatunków otwornic, o tyle po niej ostały się ledwie trzy.
Z badań Lowery’ego i Fraassa wynika, że te niedobitki wcale nie zaczęły się gwałtownie różnicować. Mimo że w morzach dostępne stały się rozmaite, uprzednio wykorzystywane przez inne gatunki zasoby i możliwości, liczebność otwornic wzrosła najpierw do zaledwie 18 gatunków. A później bardzo długo nic się nie działo. Dopiero około 10 mln lat po kataklizmie otwornice się rozwinęły, tym razem do 40 gatunków. Pełna odbudowa bogactwa tych drobnych morskich organizmów zajęła ponad 20 mln lat!
Według Lowery’ego i Fraassa zajmuje to tyle czasu i odbywa się pulsami, bo organizmy nie potrafią od razu wykorzystać dostępnych w zniszczonych ekosystemach zasobów. Różnicują się tylko w zakresie możliwym w danym konkretnym momencie. Później ich różnorodność osiąga aktualne maksimum i się stabilizuje. Dopiero gdy w ich budowie pojawi się jakaś innowacja, otwierają się przed nimi możliwości dalszej ekspansji. U otwornic takimi nowościami ewolucyjnymi było najpierw wytworzenie kolców w szkielecie, a następnie wejście we współpracę z glonami, umożliwiającą uzyskanie dodatkowego źródła pokarmu.
Łasica ma głowę zająca
– Ten obraz pulsacyjnego wzrostu różnorodności u otwornic jest trochę podobny do dziejów ssaków po kataklizmie sprzed 66 mln lat – mówi prof. Łucja Fostowicz-Frelik. – Tuż
po granicy kredy, w najwcześniejszym paleocenie, można znaleźć już szczątki tych, które w perspektywie kolejnych 10 mln lat dały początek liniom współczesnych zajęczaków, gryzoni, naczelnych i innych łożyskowców. Wszystkie są jednak z wyglądu dość podobnymi do siebie, małymi formami.
Ich ewolucja także nie ruszyła wtedy gwałtownie. Na wybuch różnorodności ssaków z całym znanym obecnie wachlarzem form i grup również trzeba było czekać prawie 20 mln lat. I raczej była mozaikowa: cechy nowe i stare mieszały się w rozmaitych proporcjach u różnych gatunków. Życie przeszło liczne stadia eksperymentów, bawiąc się formą i przystosowaniami. W tym procesie pojawiły się różne dziwaczne stworzenia, które niekiedy trudno porównywać z dzisiejszymi ssakami. Prof. Fostowicz-Frelik opisała np. kilka gatunków zaliczanych do wczesnych przedstawicieli grupy Euarchontoglires, łączącej ssaki naczelne, wiewióreczniki, latawce oraz zajęczaki i gryzonie. Jedna z tych grup nosi dźwięczną nazwę anagalidy. – To krewni dzisiejszych zajęczaków, gryzoni i naczelnych, którzy nigdy
nie występowali w dużej liczbie – opowiada paleontolog. – Ich tułów wyglądał przypuszczalnie jak u łasicy albo żenety, a czaszka jak u zająca, tyle że z pełnym kompletem zębów, włączając w to spore kły.
Szczątki anagalidów znajdowano początkowo wyłącznie w Chinach. Pierwszą skamieniałość spoza terenu tego kraju opisała właśnie prof. Fostowicz-Frelik. Była to żuchwa i zęby, które w latach 60. do Polski z Mongolii przywieźli członkowie wypraw paleontologicznych. Szczątki te początkowo nikogo specjalnie nie zainteresowały i kilkadziesiąt lat przeleżały w szufladzie. Dopiero gdy przyjrzała im się prof. Fostowicz-Frelik, stało się jasne, że to nieznany wcześniej, bardzo ciekawy gatunek. Na cześć prof. Zofii Kielan-Jaworowskiej, która kierowała mongolskimi ekspedycjami, uczona nadała nowemu anagalidowi nazwę Zofiagale, co można przetłumaczyć jako „łasica Zofii”.
Z wyliczeń prof. Fostowicz-Frelik wynika, że zwierzę ważyło mniej więcej pół kilograma. Wiele anagalidów osiągało nawet większy ciężar, bo około 2 kg, i rozmiary królika. – Wielką zagadką jest, czym się żywiły – mówi badaczka. Ich zęby trzonowe były najczęściej mocno starte. Musiały więc dużo żuć, a zatem nie jadły mięsa. Z drugiej strony w tamtych czasach nie rozwinęły się jeszcze trawy, których przesycone krzemionką liście powodują ścieranie zębów u koni czy jeleni. – Może ich pożywieniem były nasiona? Albo kłącza lub owoce o twardej skórce? A może jadały owady?
– zastanawia się uczona.
Gdy około 35 mln lat temu anagalidy wymierały, Ziemię ogarniały już kolejne fale radiacji ssaków. W ich grupach pojawiły się rozmaite innowacje, które wreszcie pozwoliły im pokazać swe możliwości i rozwinąć niebywałą różnorodność. Gryzoń o nazwie Mylagaulus miał rogi na nosie. Wodne zwierzę Palaeoparadoxia – szczęki i uzębienie przypominające zęby koparki. Synthetoceras wyglądał jak jelonek z procą na nosie. Arsinoitherium – jak potężny nosorożec, tyle że z podwójnym rogiem.
Większość z tych osobliwych form nie dotrwała do dzisiejszych czasów. Przegrały rywalizację ze sprawniejszymi grupami. Ale jeśli dzisiejsza katastrofa dorówna tej sprzed 66 mln lat, to i dotychczasowi zwycięzcy – tacy jak niezwykle żywotne gryzonie, zajęczaki, naczelne czy drapieżne – prawdopodobnie odejdą do świata skamieniałości w ślad za dinozaurami i anagalidami.
Kto dostanie szansę
– Zapewne nie przetrwają żadne morskie ssaki – spekuluje prof. Fostowicz-Frelik. – Tak jak 66 mln lat temu wyginęły wszystkie duże gady morskie, tak dzisiaj zapewne wymarłyby walenie i foki.
Zdaniem uczonej wśród mieszkańców lądów największe szanse na przetrwanie mają małe, wszystkożerne i wszędobylskie formy, takie jak szczury, psy i świnie. Oraz zające. – One żyją od obszarów arktycznych po tropiki. Są bardzo wytrzymałe i niezwykle plastyczne – przekonuje paleontolog. A to w przypadku katastrofy dwie najistotniejsze cechy.
– Z danych kopalnych jasno wynika, że kryzys nie jest stwarzaniem możliwości – podsumowuje prof. Fostowicz-Frelik. – To trudny czas. Powrót do stanu sprzed katastrofy zajmuje życiu naprawdę wiele lat.
Taką właśnie historię opowiadają tysiące drobnych ząbków i kawałków kości, które uczona z uporem Kopciuszka ogląda i segreguje pod binokularem. Może za parę milionów lat ktoś będzie tak analizował nasze szczątki. Tylko kto?
Po wymarciu dinozaurów szansę dostały ssaki. Na gwałtowny wybuch ich różnorodności trzeba było jednak czekać prawie 20 mln lat.