Rantapantrit: meriperäisen ravinnon vaikutus dinosauruksiin

Kuvan dinosaurus, joka ruokailee rannan tuntumassa, vaikuttaa kummalliselta mutta uskottavalta: rajun myrskyn jälkeen ranta, joka on täynnä mädäntyvää merilevää ja hukkuneita kaloja, muodostuu tilapäiseksi ruokavarastoksi. Nykyään monet rannikon nisäkkäät ja linnut hyödyntävät tällaisia merestä tulevia yllättäviä ravintomääriä. Uusi kemiallinen näyttö viittaa siihen, että yli 100 miljoonaa vuotta sitten dinosaurukset ja muut liitukauden eläimet tekivät saman.

Rannikon ruokavarat: myrskyt, merilevä ja nälkäiset dinosaurukset

Paleontologit ovat pitkään kiistelleet siitä, kuinka tiiviisti maa ja meri olivat yhteydessä kaukaisessa menneisyydessä. Länsisen sisämeren, Western Interior Seawayn, valtava merialue, joka halkoi Pohjois-Amerikkaa liitukauden keskivaiheilla, loi pitkiä rannikkoalueita, joissa maallinen ja merellinen elinympäristö kohtasivat. Nuo reunavyöhykkeet eivät olleet staattisia rajoja. Ne olivat dynaamisia alueita, joissa vuorovedet ja myrskyt siirsivät orgaanista ainesta merestä rannalle, luoden mahdollisuuksia maaeläimille hyödyntää meriperäistä ravintoa.

Yksi tutkijaryhmä, joka julkaisi Frontiers in Ecology and Evolution -lehdessä, testasi, oliko tämä vaihtokauppa, jonka ekologistit nimeävät meriperäiseksi tuentarjonnaksi, jättänyt mitattavan jäljen fossiloituneen hampaiden kiilteeseen. Ajatus on yksinkertainen: merikasvit, kuten merilevät, kantavat erilaista hiilisäteilyn isotooppijälkeä kuin useimmat maakasvit. Jos tuo merellinen hiili päätyi maallisiin ravintoketjuihin, rannikkoeläinten hampaat pitäisi osoittaa erottuvan signaalin.

Ruokavalion lukeminen kiilteestä: δ13C ja fossiiliaineisto

Viisi näytettä Cloverly-kerrostuman kokoelmasta isotoppisen koostumuksen ja laserablaattion hävittävän näytteenoton jälkeen. Vasemmalta oikealle näytteet ovat kolme krokotiilin hammasta, neljäs hammas on Deinonychus antirrhopuksen hammas ja aivan oikealla on Sauropelta edwardsi -hammas. Näytteet on kiinnitetty liimamassaan lasiliuskaan, ja niiden alla on näytenumerolaput.

Seuratakseen hiilen alkuperää muinaisissa ruokavalioissa tutkijat mittaavat kahden stabiilin hiili-isotoopin, hiili-12:n ja hiili-13:n, suhdetta. Tämä suhde ilmaistaan δ13C-arvona. Kasvit, jotka muodostavat ravintoa merellisissä ympäristöissä, pyrkivät omaamaan korkeammat δ13C-arvot kuin suurin osa maakasveista. Koska kuluttajat perivät ruokansa isotooppikoostumuksen, hampaiden kiille voi toimia kestävänä aikakapselina ruokavaliolle.

Tutkijaryhmä näytteisti hampaiden kiillettä joukolta fossiileja, jotka oli kerätty paikoilta, jotka aikoinaan rajasivat Western Interior Seawayn ja muita rannikkoalueita, sekä näytteitä maan sisäisiltä, sisämaaisilta ympäristöiltä. Fossiilit edustivat kahta liitukauden ajanjaksoa: varhaista albiinia, noin 113–107 miljoonaa vuotta sitten, ja varhaista senomania, suunnilleen 100–96 miljoonaa vuotta sitten. Jauhettu kiille analysoitiin δ13C:n osalta ja tuloksia verrattiin paikallisuuksien ja taksien välillä.

Suuri krokotiilin hammas Wayan-formationista. Näyte on asetettu senttimitan viereen näyterasiaan näytetietokortin päälle.

Kuvioita alkoi näkyä. Rannikkokerrostumien fossiileissa oli johdonmukaisesti korkeammat δ13C-arvot kuin sisämaan kerrostumien fossiileissa. Tämä kuvio piti paikkansa eri leveyspiireillä ja molemmilla tutkituilla ajanjaksoilla. Oleellista on, että vaihtelu ei rajoittunut vain yhteen ryhmään. Kalat, krokotiilit, kilpikonnat ja dinosaurukset rannikkokohteista osoittivat kaikki rikastunutta hiilisiirtymää, mikä viittaa siihen, että meriperäinen hiili tavoitti useita trofisen verkon tasoja.

Merilevä matalan tason ravintolisänä ja ekologiset vaikutukset

Teropodin hammas Mussentuchit-jäsenkokoelmasta vaahtolohkolla mittakortin vieressä.

Mikä voisi tarjota pysyvän merellisen hiilen lähteen, joka on sekä runsas rannikolla että ruokaketjun alimmilla tasoilla vaikuttaen moniin kuluttajiin? Tutkijat esittävät vahvan perustelun merellisille makroleville, yleensä merilevinä tunnetuille. Merileviä tuotetaan suuria määriä rannikolla, ne hajoavat helposti ja voivat kulkeutua sisämaahan vuoroveden ja myrskyjen mukana. Nykyiset rannikon kasvinsyöjät täydentävät usein ruokavaliotaan rantautuneella levällä. Uudet isotooppisignaalit viittaavat siihen, että muinaiset rannikon kasvinsyöjät toimivat samoin.

Kaikki lajit eivät seuranneet tätä trendiä. Tenontosaurus tilletti, tutkimuksessa laajalle levinnyt kasvinsyöjä, osoitti δ13C-arvoja, jotka olivat tyypillisiä maakasvien kulutukselle, jopa paikoissa, joissa rannikkofossiilit muuten näyttivät merellistä vaikutusta. Tämä kontrasti vahvistaa ruokavaliotulkintaa, koska se puhuu vastaan ajatusta, että jokin yksittäinen diageneettinen prosessi olisi muuttanut kaikkia rannikkofossiileja yhtenäisesti hautautumisen jälkeen. Sen sijaan signaali näyttää tallentavan aidot ekologiset erot.

Tenontosaurus tilletti -hampaanäyte Cloverly-kerrostuman kokoelmasta lasinäyteputkessa.

Laajemmat vaikutukset ovat merkittäviä. Jos rannikon dinosaurusyhteisöt luottivat kausittain tai tilaisuuden tullen meriperäisiin lisäresursseihin, se vaikuttaisi arvioihin energian virtauksista, kehon kunnosta ja jopa muuttokäyttäytymisestä. Merelliset panokset voivat tasoittaa maallisia ruokaverkkoja kuivuuden ja kausittaisen niukkuuden aikana, ja ne voivat muuttaa isotooppista perustaa, jota tutkijat käyttävät trofisten suhteiden päättelemiseen.

Asiantuntijan näkemys

"Tämä artikkeli vahvistaa yksinkertaisen mutta voimakkaan ajatuksen: muinaiset ekosysteemit olivat kytkeytyneitä tavoilla, joita pystymme vasta nyt kvantifioimaan," sanoo tohtori Mira Santos, Lissabonin yliopiston paleoekologi, joka ei osallistunut tutkimukseen. "Lukemalla kiilteeseen säilyneitä isotooppeja saamme suoraa näyttöä resurssivirroista maa- ja merenrajalla. Nuo virrat ovat saattaneet olla ratkaisevia joidenkin lajien selviytymiselle ja levinneisyydelle liitukauden lämpimissä olosuhteissa."

Santos lisää, että otantaa laajentamalla korkeammille ja matalammille leveyspiireille sekä muihin ajanjaksoihin, kuten juurakauteen ja varhaiseen kenotsooseen, tutkijat voisivat testata, kuinka yleinen meriperäisten lisäresurssien malli oli. "Jos merileväpohjaiset lisäresurssit olivat globaaleja, ne voisivat muuttaa käsitystämme rannikkopaleoympäristöistä ja niiden resilienssistä," hän sanoo.

Johtopäätös

Hiilisen isotooppijäljet, jotka on säilytetty hampaiden kiilteessä, avaavat ikkunan muinaisiin rannikon ravintoverkkoihin. Ne paljastavat, että meriperäinen hiili, todennäköisesti merilevistä, pääsi maan ruokavalioihin ja jätti mitattavan jäljen kaloista ja krokotiileista aina suuriin dinosauruksiin asti. Tämä oivallus muotoilee rannikkoalueet ekologisiksi keskuksiksi, joissa meri ja maa vaihtoivat resursseja, eivät pelkästään reunavyöhykkeiksi kahden erillisen maailman välillä. Kun yhä useampia fossiilihampaita analysoidaan ja maantieteellistä otantaa laajennetaan, tutkijat täsmentävät, kuinka usein ja kuinka voimakkaasti meri ruokkisi muinaista maallista elämää. Toistaiseksi yllättävä johtopäätös on yksinkertainen: rannikot olivat ruokavarastoja, ja dinosaurukset joskus söivät rantaan ajautunutta ruokaa.