Iktyosaurukset: mesotsooiset merimatelijat ja niiden fossiilit

Ichthyosaurus-suku kuvattiin ensimmäisen kerran vuonna 1699 Walesista löydettyjen fossiilisten palasten perusteella. Ensimmäiset fossiiliset nikamat julkaistiin kahdesti vuonna 1708. Mary Anning löysi ensimmäisen kokonaisen Ichhyosaurus-fossiilin vuonna 1811 Lyme Regisistä, jurarannikolta. Myöhemmin hän löysi kolme erillistä lajia.

Ensimmäinen merkittävä löytö

Mary Anningin ensimmäinen suuri löytö tehtiin pian isän kuoleman jälkeen, kun hän oli vasta kaksitoistavuotias. Vuonna 1810 hänen äitinsä Joseph löysi krokotiilin kalloksi luulemansa kappaleen, mutta eläimen muita osia ei löytynyt. Mary jatkoi etsintöjä, ja vuotta myöhemmin myrsky pyyhkäisi osan kalliosta pois ja paljasti osan 17 jalkaa (5,2 metriä) pitkän olennon luurangosta, jonka hän pystyi kaivamaan kalliosta ja keräämään paikallisten louhimoiden avustuksella.^p33–41 Anning löysi myöhemmin kolme muuta lajia.

Tulkinta

Vuonna 1821 William Conybeare ja Maryn vanha ystävä Henry De la Beche julkaisivat artikkelin, jossa analysoitiin Maryn ja muiden löytämiä näytteitä. He päättelivät, että iktyosaurukset olivat aiemmin tuntematon merieläinlaji, ja päättelivät, että lajeja oli ollut ainakin kolme.

Ichthyosaurukset olivat matelijoita, joilla oli kalanmuotoinen vartalo. Jotkut niiden ominaisuuksista olivat ainutlaatuisia: niillä oli valtavat silmämunat, joiden halkaisija oli joskus yli 25 cm. Niillä oli suuret kädet (manus), joissa oli jopa 20 luuta yhdessä sormessa ja jopa 10 sormenluuta per manus.

Niillä oli virtaviivainen muoto, melat, kalamainen pyrstö eikä kaulaa. Ichthyosaurukset olivat keskimäärin noin 2-4 metriä pitkiä; muutamat olivat pienempiä, ja jotkut lajit kasvoivat paljon suuremmiksi. Niillä oli pyöriäisen kaltainen pää ja pitkä, hammastettu kuono. Jotkin iktyosaurukset olivat nykyisten tonnikalojen tapaan nopeaan liikkumiseen suunniteltuja, mutta jotkut niistä näyttävät myös olleen syväsukeltajia, kuten jotkut nykyiset valaat. On arvioitu, että iktyosaurukset saattoivat uida jopa 40 kilometrin tuntinopeudella. Nykyaikaisten valaiden, kuten valaiden ja delfiinien, tavoin ne hengittivät ilmaa.

Paino

Ryosuke Motanin tekemien painoarvioiden mukaan 2,4 metriä pitkä Stenopterygius painoi noin 163-168 kilogrammaa, kun taas 4 metriä pitkä Ophthalmosaurus icenicus painoi 930-950 kilogrammaa (1,03-1,04 lyhyttä tonnia).

Kehon koko ja aineenvaihdunta

Tutkijat ovat pohtineet, olivatko muinaiset matelijat, kuten iktyosaurukset, lämmin- vai kylmäverisiä. Plymouthin yliopiston asiantuntijat tutkivat monia eläimiä, jotka sukeltavat ja pidättävät hengitystään, hyönteisistä valaisiin. He havaitsivat, että suuremmat eläimet pystyvät pidättämään hengitystään pidempään kuin pienemmät eläimet, koska ne pystyvät varastoimaan enemmän happea kokoonsa nähden, ja he havaitsivat, että tämä ero oli paljon suurempi lämminverisillä eläimillä kuin kylmäverisillä eläimillä. Heidän mukaansa tämä voi olla syynä siihen, miksi nykyaikaisista valaista tuli niin suuria. He päättelivät, että ichtyosaurusten, kuten valaiden, suuri koko merkitsi sitä, että ne olivat todennäköisemmin lämminverisiä kuin kylmäverisiä.

Konvergentti evoluutio

Biologi Stephen Jay Gould sanoi, että iktyosaurus oli hänen suosikkiesimerkkinsä konvergenssievoluutiosta. Sen samankaltaisuudet kalojen kanssa eivät ole homologisia, eli yhteisen polveutumisen aiheuttamia, vaan analogisia, eli samassa ympäristössä tapahtuneen valinnan aiheuttamia:

"Tämä merellä liikkuva matelija, jonka esi-isät olivat maaeläimiä, lähentyi niin voimakkaasti kaloja, että sille kehittyi selkäevä ja pyrstö juuri oikeaan paikkaan ja juuri oikean hydrologisen rakenteen omaava selkäevä ja pyrstö. Nämä rakenteet ovat sitäkin ihmeellisempiä, koska ne ovat kehittyneet tyhjästä - esi-isämaan matelijalla ei ollut selässään kyttyräselkää tai hännän siipiä, jotka olisivat toimineet esiasteena".

Silmät

Ihtyosaurusten silmät ovat suuret suhteessa ruumiin kokoon, mikä viittaa siihen, että ne metsästivät näköaistin avulla jopa hämärissä vesissä tai yöllä. Itse asiassa ihtyosauruksilla on silmien koon ennätys: suurin silmä oli halkaisijaltaan 264 millimetriä (~10,4 tuumaa) Temnodontosaurus platyodon -lajilta. Tämä on suurin silmä, joka on koskaan mitattu selkärankaisista, vaikka kolossaalisen kalmarin silmä on vielä suurempi. Ihtyosaurusten silmiä suojaavat skleroottiset renkaat. Nämä ovat silmän sarveiskalvon ulkoreunojen sisäpuolella olevia pyöreitä luisia levyjä. Niiden tehtävänä on silmän mekaaninen tukeminen. Ne ovat hyvin säilyneet fossiilisissa iktyosaurusten kalloissa.

Evät

Aluksi alaspäin osoittavia häntäluita oli vaikea tulkita. Myöhemmin 1800-luvulla tehtiin merkittävä löytö. Jotkut Mixosauruksen ja Stenopterygiuksen yksilöt olivat säilyneet hyvin Saksan mustissa mutakivissä. Nämä fossiilit olivat säilyneet niin hienojakoisessa sedimentissä, että fossiilit olivat lähes täydellisiä, vain muutama luu oli häiriintynyt tai puuttui. Ruumiin muodon ääriviivat näkyivät ohuena hiilikalvona.^p10 Vaikka pehmeät osat olivat mädäntyneet pois jo kauan sitten, ne jättivät jälkensä. Tutkijat näkivät ensimmäistä kertaa selvästi, että ichthyosauruksen pyrstö oli kalan pyrstön muotoinen. Ja sen selässä oli hain tavoin selkäevä.

Elävänä syntyminen

Ihtyosaurusten on aina oletettu syntyneen elävänä, koska ne eivät ole voineet melojiensa avulla liikkua maalla munien munimiseksi, kuten kilpikonnat tekevät. Matelijoina ne tuottivat kleidoisia munia, mutta ne olivat täysin vesieläimiä ja niiden munat kehittyivät emon sisällä. Jälleen kerran todisteita saatiin Saksan varhaisjurakaudelta, jossa useat hienot esimerkit osoittavat selvästi alkioita aikuisen yksilön rintakehän sisällä. On myös muita esimerkkejä siitä, että poikaset todella syntyivät.^p125 Ne tulivat ulos pyrstö edellä. Epäilemättä jokin syntymäkomplikaatio oli tappanut sekä emon että jälkeläisen yhdessä.

Alemman triaskauden varhaisimmasta iftosauruksesta, Chaohusauruksesta, tehty tuore tutkimus osoittaa varhaisen esimerkin elävänä syntymisestä. Huomattava piirre oli, että vauva oli lähellä syntyä pää edellä. Kirjoittajat kommentoivat:

"Sen pää edellä syntymäasento... viittaa vahvasti maanpäälliseen alkuperään, toisin kuin perinteinen näkemys. Siitä johdettujen iktyopterygioiden hännän puoleinen syntymäasento, joka on yhteneväinen valaiden ja merilehmien olosuhteiden kanssa, on näin ollen toissijainen piirre". He kommentoivat, että "pakolliset merelliset amniootit näyttävät kehittyneen lähes yksinomaan elinkykyisistä maalla elävistä esi-isistä".

Toisin sanoen iftyosaurukset synnyttivät elävänä, kun ne olivat vielä maaeläimiä. Myöhemmin ne sopeutuivat vesielämään.

Ichthyosaurukset kuolivat sukupuuttoon ylemmän liitukauden aikana, noin 30 miljoonaa vuotta ennen K/T-sukupuutostapahtumaa. Cenomanin ja Turonin vaiheen rajalla tapahtui valtamerten anoksinen tapahtuma. Merien syvemmät kerrokset muuttuivat hapettomiksi ja myrkyttyivät rikkivedyn (H₂ S) vaikutuksesta. Kun elämä kuoli meren alemmissa kerroksissa (merenpohjassa), kuolivat myös ravintoketjun huipulla olevat petoeläimet. Viimeiset pliosaurukset ja iktyosaurukset kuolivat sukupuuttoon.^p251

Ichthyosaurusten määrä oli vähentynyt jo jonkin aikaa; ne eivät enää olleet yhtä voimakas voima kuin ne olivat olleet ylemmän triaskauden ja alemman jurakauden aikana. Keski-jurakauden puoliväliin mennessä ajateltiin, että ne kaikki kuuluivat yhteen ainoaan kladiin, Ophthalmosauridae-heimoon. Liitukaudella uskottiin, että vain kolme sukua oli jäljellä. Viimeisten yli 50 vuoden ajan on ajateltu, että vain yksi suku, Platypterygius, tunnettiin ylemmän liitukauden anoksisen tapahtuman aikaan.

Hiljattain tehdyssä katsauksessa tarkasteltiin kuitenkin Länsi-Euroopan museoiden tärkeimpiä kokoelmia. Tässä katsauksessa löydettiin todisteita neljästä ihtyosaurus-suvusta vain muutama miljoona vuotta ennen sukupuuttoilmiötä.

Nämä suvut asuttivat erilaisia "ruokintakiltoja". Ne olivat:

• Platypterygius: huippusaalistaja
• Sisteronia: pehmeiden ja pienten saaliiden "lävistysorientoitunut" syöjä.
• Cetarthrosaurus, yleissyöjä.
• aliarvioitu Ophthalmosaurus: yleissyöjä.

Tämä tarkoittaa, että iftyosaurukset olivat monimuotoisia vielä muutama miljoona vuotta ennen sukupuuttoon kuolemista. Ne ovat saattaneet selvitä sukupuuttoon kuolemiseen asti.

On kuitenkin totta, että iktyosaurukset olivat taantuneet huipustaan. Liitukaudella niillä oli varmasti enemmän kilpailijoita kuin triaskaudella, ja niiden saaliseläimet olivat vaikeammin tavoitettavissa. Teleostikalojen sopeutuminen tarkoitti, että niiden uudet saaliseläimet olivat nopeita ja erittäin karkulaisia. Teleostit sisälsivät myös nopeasti uivia petokaloja, joiden on täytynyt olla kilpailijoita. Tämänhetkisen tietämyksemme perusteella meren hapettomuuden on täytynyt lopettaa viimeiset iktyosaurukset.

Ihtyosaurukset ja pliosaurukset korvattiin meriekologiassa jättiläismosasauruksilla. Mosasaurukset olivat luultavasti väijymässä metsästäjiä, joiden istu ja odota -strategia osoittautui ilmeisesti menestyksekkäimmäksi.