Dinosauři jsou obvykle zastoupeni jako obyvatelé teplých oblastí, často tropů. Již řadu let však víme, že lezli i do polárních oblastí – a soudě podle množství zkamenělin se jim tam dařilo. Řekneme vám, jak se paleontologové setkali s polárními dinosaury a proč mají vědci stále více otázek než odpovědí ohledně zvláštností jejich biologie.
V roce 1960 se loď Valkyrien s geology na palubě vydala ke břehům Špicberků. Expedici vedli norští vědci – paleontolog Anatol Heintz a geolog Thore S. Winsnes. XNUMX. srpna přistáli vědci na Západních Špicberkách, aby studovali obnažené sedimenty ve stáří od karbonu po eocén. Vědci se celý den procházeli podél mořského pobřeží a k večeru se dostali až k ložiskům spodní křídy. Francouzští geologové Albert de Lapparent a Robert Laffitte předběhli zbytek výpravy a vydali se na průzkum křídového pískovce. Ke svému překvapení našli na jedné z pískovcových desek velké tříprsté stopy. Opustit je mohl jen dinosaurus.
Vědci usoudili, že jde o nějakého velkého predátora (ale později de Lapparan dospěl k závěru, že stopy zanechal iguanodon). Následujícího dne vědci poslali z lodi telegram a zpráva se rozšířila po Evropě: za polárním kruhem byly nalezeny stopy dinosaurů.
Paleontologové dnes nazývají polární dinosaury neptačími dinosaury, kteří žili v polárních oblastech své doby (1, 2). Kvůli pohybu litosférických desek se jejich fosilie v moderní době často nacházejí jižně nebo severně od jejich stanoviště. Dnes už vědce nepřekvapí: na severní polokouli, nepočítáme-li stopy na Špicberkách, byli polární (či subpolární) dinosauři objeveni ve spodní křídě Jakutska (lokalita Teete) a ve svrchní křídě na Čukotce (lokalita Kakanaut), Aljašce (například Prince Formation Creek) a Kanadě. A na jižní polokouli jsou jejich fosilní pozůstatky známé z ložisek spodní jury a svrchní křídy v Antarktidě, jakož i z ložisek jury a spodní křídy v Austrálii (ve státech Queensland a Victoria) a svrchnokřídových ložisek Nové Zélandu.
Obyvatelé vysokých zeměpisných šířek
Typickými představiteli dinosauří fauny polárních oblastí byli hadrosauridi, ceratopsiani, různí masožraví dinosauři, ankylosauři a „hypsilofodontidi“ (není taxon, ale kolektivní skupina malých bipedálních býložravých dinosaurů). Stegosauři se také nacházejí v jakutských nalezištích a na Aljašce paleontologové našli samostatný druh pachycephalosaurů a pojmenovali jej Alaskacephale (Alaskacephale). V oblastech s relativně teplým paleoklimatem, jako je Teete nebo jihovýchodní Queensland, paleontologové nacházejí také fosilie sauropodů – obřích dinosaurů s dlouhým krkem.
Nejneobvyklejším polárním dinosaurem je sedmimetrový antarktický kryolophosaurus (Kryolophosaurus ellioti), dravec s hřebenem na hlavě. Tento hřeben byl umístěn přes lebku, spíše než podélně, jako u jiných masožravých dinosaurů, jako je Dilophosaurus a Monolophosaurus. Někteří badatelé naznačují, že hřeben pomohl rozpoznat jedince jejich vlastního druhu, ale to je nepravděpodobné – zatím nebyli v Antarktidě nalezeni žádní podobní draví dinosauři. Jiní vědci se domnívají, že kryolophosauři používali hřeben k přilákání partnera.
Tento dravec s největší pravděpodobností lovil docela velké býložravé sauropodomorfy, ale nepohrdl ani malou kořistí – o tom svědčí jeho zkamenělý žaludeční obsah, jehož součástí byl i zub tritylodontida, příbuzného savců. Také kryolophosauři zřejmě praktikovali kanibalismus.
Dalším znakem Kryolophosaura je kombinace primitivních i pokročilých znaků ve struktuře kostry, což stále způsobuje potíže při jeho klasifikaci.
V polárních a subpolárních oblastech samozřejmě nežili jen neptačí dinosauři: paleontologové zde nacházejí ptáky a pterosaury, ale i různé savce a jejich primitivní příbuzné – nesavčí synapsidy. V některých regionech se vědci setkali s krokodýly, želvami a obojživelníky, ale nenacházejí se ve vysokých polohách. Až na jednu výjimku: fosilie želv byly objeveny v cenomanských nalezištích na Aljašce, v paleogeografické šířce 65–75 stupňů, v 80. letech XNUMX. století.
Mezi závějemi a sekvojemi
Stromy dnes rostou i za polárním kruhem, ale v této oblasti stále dominují nenáročné mechy a lišejníky. V období křídy zde však kvetly jehličnaté lesy. Sekvoje, taxodia, gingko a cykasy dosahovaly k nebi a na konci rané křídy začaly kvést krytosemenné rostliny. Polární lesy jižní polokoule měly podobnou flóru, ale místo sekvojí a taxodií zde rostly araukárie a podokarpové. Zajímavé je, že v arktických a novozélandských lesích dominovaly stromy, které shazovaly listy, zatímco stálezelené stromy dominovaly v Antarktidě a Austrálii (více o paleoklimatu Antarktidy čtěte v materiálu „Zelená Antarktida“).
Vegetace na Čukotce v maastrichtském století byla zřejmě nejrozmanitější. Zastoupeny byly mechy jaterní, přesličky, kapradiny, jinany, cykasy, sekvoje, metasekvoje, taxodia a krytosemenné rostliny z čeledi nachových, platanů, bříz, buků a růží.
Vegetace polárních oblastí naznačuje, že druhohorní klima bylo teplejší než dnes. Ale starověké rostliny nejsou jen indikátory teplejších podmínek – pomáhají odhalit klimatické vzorce. Například analýza fosilních listů paleoflory Chukotka pomocí metody CLAMP (Climate Leaf Analysis Multivariate Program) odhalila, že když se lokalita Kakanaut nacházela v zeměpisné šířce 70–75 stupňů, průměrná roční teplota zde byla přibližně 12 stupňů Celsia. (v naší době -5,1 stupně), přičemž průměrná teplota nejchladnějšího měsíce je asi 4,8 stupně Celsia (v těchto dnech -17,7 stupně). Nyní je podobné klima charakteristické například pro oblast Umedaira na východním pobřeží japonského ostrova Honšú. Zjištění také naznačují, že dinosauři Chukchi se museli přizpůsobit periodickým sněhovým srážkám.
Další lokalita s vysokou zeměpisnou šířkou, Prince Creek na Aljašce, se nacházela ještě severněji než Kakanaut v Maastrichtu, v zeměpisné šířce 82–85 stupňů. Bylo zde chladněji: průměrná roční teplota byla 6–7 stupňů, v zimě klesala pod nulu, ve zvláště mrazivých dnech až k -10.
Jaké to je pro dinosaura v zimě?
Ektotermní živočichové, jejichž tělesná teplota závisí na prostředí, preferují teplejší klima, takže fosilie obojživelníků a plazů se na lokalitách s vysokou šířkou prakticky nevyskytují. Na začátku 1960. let byli dinosauři stále považováni za typické plazy – a proto objev stop na Špicberkách přiměl vědce přemýšlet o tom, co dělali během polární noci (více o tom, jak se změnily naše představy o dinosaurech, čtěte v materiálu „Nakresli mi dinosaura“ ). Bylo navrženo, že by mohli hibernovat (což se například zdá nepravděpodobné u velkého iguanodona) nebo migrovat do teplejších oblastí.
Následně se ukázalo, že dinosauři pravděpodobně nebudou ektotermní – mnoho znaků ukazuje na endotermii nebo alespoň mezotermii (ve druhém případě mohla být jejich tělesná teplota částečně závislá na prostředí).
Zajímavé je, že sauropodi se nenacházejí v lokalitách, které jsou blízko pólů (Kakanaut na Čukotce, Prince Creek na Aljašce a Victoria, Austrálie). Možná jim tam byla příliš zima – někteří badatelé se domnívají, že sauropodi nebyli endotermní a udržovali si stálou vysokou tělesnou teplotu díky své obrovské velikosti – fenomén zvaný gigantotermie (některé údaje však tuto hypotézu zpochybňují).
Ale i endotermní živočichové se musí nějak přizpůsobit několikaměsíční tmě během polární noci. Proto až do konce minulého století paleontologové nadále považovali hibernaci a migraci za řešení problému polární noci pro dinosaury.
Na konci 1990. let se touto problematikou začali zabývat paleohistolog Anusuya Chinsamy a specialisté na polární dinosaury Thomas Rich a Patricia Vickers-Rich. Vědci zkoumali histologickou strukturu stehenních kostí dvou australských polárních dinosaurů: predátora Timimus hermani a býložravý “hypsilophodontid”. Ukázalo se, že kostní úseky T. hermani existují růstové značky – linie zastavení růstu, zatímco druhý dinosaurus ne. Paleontologové to vysvětlili tím, že dravý dinosaurus v zimě hibernoval, a proto se zastavil růst jeho kostní tkáně. A býložravý dinosaurus zůstal vzhůru celou zimu, takže kosti rostly nepřetržitě.
Ale o 13 let později Chinsami a její kolegové oznámili revizi předchozích výsledků: paleontologové vytvořili nové řezy kostí stejného býložravého dinosaura a navíc studovali řezy kostí dalších „hypsilofodontidů“. Všechny měly tentokrát i výškové známky. Vědci poznamenali, že podobný cyklický růst je běžný u jiných dinosaurů (a mnoha dalších tetrapodů), takže navzdory předchozím zjištěním jejich nová práce ve skutečnosti nepodporuje hypotézu hibernace. A tato otázka nakonec visela ve vzduchu. Později jiní paleontologové zjistili, že mikrostruktura kostí polárních dinosaurů na jižní polokouli je podobná jako u jejich příbuzných z nižších zeměpisných šířek.
Paleohistologické studie dinosaurů severní polokoule však ukazují, že někteří z polárních dinosaurů se stále lišili od jejich protějšků, kteří žili v mírném podnebí. Tedy v kostní tkáni Edmontosaura (Edmontosaurus) z Aljašky byly nalezeny střídající se oblasti rychlého a pomalého růstu, což se u edmontosaurů žijících v nižších zeměpisných šířkách nenašlo. A růstové stopy na kostech pachyrhinosaurů (Pachyrhinosaurus) byly výraznější u polárních jedinců než u jejich protějšků s nízkou zeměpisnou šířkou.
Paleohistologie polárních edmontosaurů také poskytla odpovědi na otázku, zda dinosauři mohli migrovat do teplejších oblastí. S největší pravděpodobností to neudělali – vědci dnes interpretují střídání oblastí kostní tkáně s rychlým a pomalým růstem v důsledku zimování v polárních šířkách.
Četné fosilní zbytky vaječných skořápek a vylíhnutých mláďat navíc naznačují, že se zde dinosauři na Dálném severu rozmnožili a zůstali na zimu, protože čerstvě vylíhnutá mláďata by dlouhou cestu nevydržela. Například na lokalitě Kakanaut na Čukotce byly objeveny úlomky vaječných skořápek masožravých dinosaurů a hadrosauridů a v souvrství Prince Creek na Aljašce byly nalezeny fosilie mláďat několika druhů dinosaurů, včetně dromaeosauridů.
Málo se ví o tom, jak přesně se dinosauři přizpůsobili podmínkám polárních oblastí. Ruský paleontolog Pavel Skuchas a jeho kolegové tedy naznačují, že častá výměna zubů u jakutských stegosaurů by mohla být adaptací na krmení místní flórou: přesličkami, kapradinami a jehličnany – díky tak tvrdé potravě se zuby rychle opotřebovaly. Paleontologové však stanoví, že stupeň opotřebení zubů většiny stegosaurů není znám, takže se může stát, že častá výměna zubů je ve skutečnosti charakteristická pro ostatní stegosaury.
Ve vysokých zeměpisných šířkách je docela chladno. Paleoartisté často zobrazují polární dinosaury v pláštích z peří, ale neexistuje žádný přímý důkaz, že by byli oblečeni tepleji než jejich bratranci z nízké šířky. Navíc nebyly dosud nalezeny žádné fosilie polárních dinosaurů se zachovalým peřím – ačkoli mnoho teropodů a někteří orniti byli pravděpodobně stále opeření, stejně jako jejich příbuzní v nízkých zeměpisných šířkách. Ale velcí hadrosauridi se bez kožichu vůbec obešli: paleontologové našli otisky jejich šupinaté kůže v sedimentech Corwinova souvrství na Aljašce (paleolatitude 65–75 stupňů).
Ve vysokých zeměpisných šířkách je tma. Existuje předpoklad, že velké oči a velké optické laloky australského „hypsilophodontida“ Leaellynasaura amicagraphica pomohl mu lépe vidět ve tmě během polární noci. V roce 2010 však vědci tyto znaky vysvětlili tím, že lebka, podle které posuzujeme vzhled tohoto polárního dinosaura, prostě patřila mladému jedinci. Ale i když existují pochybnosti o australském „hypsilophodontidu“, v Arktidě byli dinosauři s velkýma očima: draví troodontidi, vyznačující se velkýma očima, byli četnější na Aljašce než v mírných oblastech Severní Ameriky.
Ale „hypsilofodontidi“ by mohli dobře kopat díry a uchýlit se do nich za nepříznivých podmínek. K tomuto závěru došli paleontologové, kteří v roce 2007 popsali nový druh těchto dinosaurů (sice ne z polární oblasti, ale z Montany) – Oryctodromeus cubicularis. Oryctodromeus byl popsán na základě fosilií tří jedinců pohřbených v noře.
Někdo by se mohl divit – pokud byli někteří dinosauři adaptováni na polární noc, proč nepřežili tmu během „nárazové zimy“ po dopadu asteroidu?
Býložraví dinosauři zřejmě mohli jíst nekvalitní potravu několik měsíců. Prudký pokles fotosyntetické aktivity během dlouhé impaktní zimy však zanechal mnoho býložravců bez potravy, což vedlo ke kolapsu potravních řetězců.
Polární rezervy
Některé polární nebo subpolární oblasti v druhohorách byly refugia – tedy útočiště druhů, které ve zbytku světa vyhynuly. V rané křídě tak na území lokality Yakut Teete spolu se zástupci křídové fauny žily také četné jurské relikty: bazální mloci, stegosauři a primitivní savci. Toto útočiště nebylo omezeno na území moderního Jakutska – sahalo až na západní Sibiř.
Podobná situace byla pozorována v rané křídě Austrálie. Úkryt zde našli poslední zástupci temnospondylů, krokodýlům podobných dravých obojživelníků, kterým se dařilo v pozdním paleozoiku a triasu. Někteří vědci také naznačují, že zde žili allosauři (Allosaurus sp.), se kterými se od konce jury paleontologové nikde jinde nesetkali. Možná, že polární oblasti Austrálie nebyly jen útočištěm, ale také centrem diverzifikace, tedy místem, kde vznikaly nové skupiny dinosaurů. Závěry o refugiu pro jurské dinosaury nebo o centru diverzifikace jsou však sporné: mnoho australských dinosaurů je známo z fragmentárních pozůstatků, jejichž taxonomické přiřazení se neustále reviduje – a kosti, které byly klasifikovány jako allosauři, mohou patřit k abelisauroidním teropodům.
