Záplavový režim devonu - Je hypotéza "z louže do louže" na místě?

Vývoj prvních tetrapodů (Tetrapoda) a jeho taje byly dlouhou dobu limitovány minimem známých pozůstatků z doby, kdy probíhal, a paleontologové i komparativní (srovnávací) anatomové z éry fosilních objevů 19. a téměř celého 20. století byli závislí na poměrně malém množství záznamů. Ohledně evoluce prvních suchozemských živočichů také nepanovalo jasno - až do 30. Let minulého století byli vědci přesvědčeni, že se vyvinuli v průběhu spodního karbonu a to pravděpodobně tím, že velké lalokoploutvé ryby (Sarcopterygii) uvízly v tůních po ústupu velkých ploch vnitrozemských jezer a řek, a z nich se vyvinuli první tetrapodi. Dnes poměrně bezpečně víme, že tomu tak téměř určitě nebylo a první čtyřnozí živočichové nebyli ani zdaleka suchozemští tvorové a dávali přednost vodnímu prostředí. Konečně, například i věhlasné rody Acanthostega a Ichthyostega byly převážně vodními živočichy, kteří se na souš pravděpodobně přemísťovali pouze při nepříliš častých příležitostech. Paleontologové z univerzity v Uppsale ovšem přišli s teorií, která je čímsi jako kompromisem mezi zastánci názoru o nádržích s velkými lalokoploutvými rybami a modernější interpretací evoluce prvních tetrapodů a jejich rybích předků. Jejich práce uvádí, že k vývoji prvních suchozemských obratlovců, či živočichů schopných ji obývat, mohly výraznějším způsobem přispět rozsáhlé změny výše hladiny světového oceánu a střídavé zaplavování níže položených ploch souše. Dle jejich výzkumu, tyto po několik milionů let opakující se změny mohly markantně zasáhnout do evoluce rybovitých obratlovců a to nejen lalokoploutvých ryb, ale také ryb paprskoploutvých (Actiopterygii). Výsledky jejich výzkumu byly publikovány na konci října tohoto roku ve švédské edici Proceedings of the Royal Society.

Ryby lalokoploutvé, nebo také svaloploutvé, se prokazatelně objevují ve vrstvách svrchního siluru a ve stejnou dobu se už pravděpodobně rozdělily jejich evoluční linie do pozdějších forem včetně předků dvojdyšných (Dipnoi), latimérií (Coelacanthiformes) i tetrapodů. Zde na rekonstrukci jde o rod Onychodus, který byl v době středního až svrchního devonu rozšíření v oblasti východu Severní Ameriky, v Austrálii i severozápadní Evropě. Obýval mělká moře v kritickém období, do kterého autoři výše zmíněné studie promítají dobu velmi nestálých a vysokých přílivů - ty podle nich odstartovaly další významnou etapu rybí evoluce. Kredit: Nobu Tamura, převzato z Wikipedie

Přesun mořského života do suchozemských ekosystémů je dodnes předmětem debat, a některé paleontologické objevy posledních dekád ukazují náznaky tohoto transportu v době mnohem starší, než jsme dosud předpokládali. Možné objevy primitivních ekosystémů poblíž sladkovodních zdrojů ve vnitrozemí pocházejí z doby svrchního ordoviku, poukazovaly by na výskyt nám dosud neznámých druhů pavoukovců (Arachnida), stonožkovců (Myriapoda) a cévnatých rostlin. Bylo by jistě vzrušující a nové studovat tyto paleoekosystémy blíže, ale zatím si musíme vystačit s lépe prozkoumanými, mladšími silurskými typy prostředí a nálezů, které stejné oblasti ukazují v lépe zpracovatelné a dokazatelné podobě. Nepopiratelné ovšem je, že se na souš poprvé dostaly primitivní rostliny, houby a bezobratlí živočichové a to poměrně dlouho před obratlovci (zvláště pokud mluvíme o houbách, řasách nebo sinicích), kteří se poprvé objevují ve fosilním záznamu v době raného svrchního devonu. Tento geologický útvar je pro tento jev, masivního rozrůznění suchozemských ekosystémů a přechodu pokročilejších živočichů blíže k nim, známý, poměrně oprávněně. A také, je mezi nadšenci i laiky znám jako “věk ryb”, období jejich masivní diverzifikace a evoluce zcela nových skupin na pozadí ústupu některých starších.

Pro paleontology zbytku dvacátého století, především poválečné Evropy, byla hlavní destinací ucelená teorie o vývoji suchozemských obratlovců ve stejnou dobu. Z uhelných slojí byly některé druhy, jako Pholidogaster nebo Eogyrinus, známy již z dřívějších dob, ale ty pocházely až z pozdějšího karbonu. Zatímco například Thomas Henry Huxley rozeznal, že první jmenovaný z nich sdílel pravděpodobně se svými předky vodní prostředí, pozdější věhlasní odborníci jako Gunnar Säve-Söderbergh naopak považovali objevené rody Acanthostega a Ichthyostega za převážně suchozemské, vedoucí k evoluci všech pozdějších terestrických obratlovců s pomyslným závěrem u rodu Homo.

Jak bylo řečeno v úvodu, existuje dnes do jisté míry překonaná hypotéza o evoluci těchto forem, kterou právě na základě nich (a fosilií ze Severní Ameriky a Pobaltí - rody Eusthenopteron, Panderichthys nebo Elpistostege) vytvořili odborníci na toto téma teorii o izolovaných populacích velkých lalokoploutvých ryb, předků tetrapodů. Dle ní, ve vnitrozemských jezerech žily skupiny těchto ryb, a když jim přestala velikostně či potravně stačit, musely si vyvinout nohy a překráčet do jiného z nich. S nimi si musely vyvinout i plíce, aby mohly dýchat vzdušný kyslík.

Dnes je překonána množstvím poměrně přesvědčivých důkazů, které svědčí o opaku. První tetrapodi obývali vodní prostředí a to převážně, na rozdíl od toho, jak je dříve věda chápala. K vývoji končetin navíc mohly přispět i jiné příčiny než ryze pozemské záležitosti. Ačkoliv je tato teorie vzrušující, je nutné jen z vědeckého principu zůstat nohama více na zemském povrchu. Radiace rybovitých obratlovců v devonu může být navíc dobře vysvětlena velice rapidně se měnícím klimatem devonu a jeho podmínkami.

Ostatně, s touto více konzervativní verzí by se do jisté míry mohla ztotožnit i studie pod vedením Pera Ahlberga z univerzity v Uppsale. Po sadě matematických výpočtů a simulací jeho vědecká skupina, ve spolupráci s britskými vědci, přišla s názorem, že od doby svrchního siluru do doby středního devonu, před zhruba 420 až 380 miliony let mezi geologickými věky pridoli až frasn, existovalo na Zemi podnebí podporující tvorbu vysokých přílivů a odlivů. Právě to spatřují jako katalyzátor velké diverzifikace ryb do podoby dnešních druhů a jejich potomků.

Rozdíly vysokého přílivu a odlivu byly přítomny v sedimentech z tohoto období na několika místech světa již dříve, ale nikdy nemohly být stanoveny jejich konkrétní odečty. Nutno podotknout, že kontinenty měly v tuto dobu jiné rozpoložení - vzorky ve studii jmenované se koncentrovaly kolem zaniklého oceánu Paleotethys a pocházely z devonských uloženin Číny, ale také některých dalších lokalit. Tato konkrétní byla vybrána z důvodu, které jsou uvedeny níže.

Při výzkumu paleontologové nezohlednili pouze tloušťku a rozbor sedimentů z této doby, ale také další faktory, které jsou astrofyzikálního rázu. Z toho důvodu se výzkum netýkal pouze paleontologů, ale také paleogeografů a zástupců jiných vědních oborů, protože pro vypočtení velikosti rozdílu přílivu a odlivu po dobu několika desítek milionů let.

Jako součást celého systému bylo v potaz vzato působení Měsíce, který byl v době devonu mnohem blíže Zemi a jeho působení na oceány a moře bylo tedy logicky tímto umocněno. Navíc, dny v závěru siluru a počátku devonu byly kratší a trvaly zhruba 21 hodin, cykly se tedy měnily s tím, čím více se období blížilo současnosti.

Zohledněním těchto faktorů dokázali vědci pro danou oblast jižní Číny stanovit, že se zde periodicky objevovaly přílivy a odlivy s rozdílem až čtyř metrů. Vědce tato oblast zaujala z prostého důvodu - objevují se jedni z prvních zástupců kostnatých ryb a zde začíná jejich evoluční radiace poprvé nabírat na síle. Můžeme zde najít zástupce lalokoploutvých (Guiyu) i primitivních kostnatých (Psarolepis), což domněnku autorů podporuje.

Konečně, v prostoru moře Paleotethys začala i diverzifikace jiných skupin ryb - akantodů (Acanthodii), paprskoploutých (například rod Andreolepis) a možná i primitivních paryb (Chondroichthyes). Navíc, musíme brát v potaz i stále probíhající kontinentální drift. Určitým způsobem by tedy teorie o “super-přílivech” odpovídala tomu, co můžeme ve fosilním záznamu nalézt. Naznačovala by, že rybovití obratlovci si vstříc své další evoluci prošli fázemi odtržení od většinových populací více na moři, což mohlo jejich genetický potenciál zvýšit, a pro některé to znamenalo také urychlený vývoj plic kvůli anoxickým stavům, které v lagunách mohly panovat.

Tento příspěvek bych tedy rád, s vaším dovolením, uzavřel s tím, že tato teorie je zajímavou alternativou k vysvětlení evoluce tak nepřeberného množství rybovitých obratlovců směřujících k moderním druhům v devonu a to včetně tetrapodů. Zatím ovšem potřebuje další zkoušky na jiných místech světa, pokud je její vize skutečně pravdivá, tak pravděpodobně mohla být jako jedno z činidel, které takové evoluční radiace podporovaly.