Složité lebeční hřebeny hadrosauridních ornitopodů jsou již od počátku jejich zkoumání předmětem zájmů paleontologů. Objevy nových druhů těchto ohromujících živočichů ukazují stále různorodější a zvláštnější tvary, jakými hřebeny nabývaly, což přirozeně položilo i otázku, k čemu vlastně tyto zvláštní struktury sloužily. Již roku 1926 maďarský baron, paleontolog a aristokrat Franz Nopcsa vyslovil doměnku, že to byla známka pohlavního dimorfismu mezi druhy těchto živočichů, což se záhy podařilo prokázat u nejméně několika druhů (kupříkladu americký Lambeosaurus). Přesto ale tyto teorie nevysvětlovaly zcela všechny faktory oných lebečních hřebenů. Na evoluční původ těchto struktur se proto zaměřila studie španělských a britských paleontologů.

Gryposaurus monumentensis patřil k druhům, na kterých Nopsca prezentoval pohlavní dimorfismus hadrosauridů již ve dvacátých letech minulého století. Toto zhruba osm metrů dlouhé zvíře obývali bývalou Laramidii v geologickém stupni kampán, tedy před 75 miliony let, a disponovali zvláštně upravenou nosní přepážkou. Její význam se zatím nepodařilo uspokojivě vysvětlit. Kredit: Andrej Atuchin, převzato z DeviantArt

Hadrosauridi jsou patrně nejúspěšnější skupinou pozdně křídových býložravých, převážně býložravých s tendencemi k omnivoritě, dinosaurů s velmi širokým geografickým rozšířením od Číny přes Španělsko a Mexiko až po Antarktidu a úžasným evolučním poteciálem v podobě dokonalého zpracování potravy. Jejich čelisti jsou však v porovnání se složitými hřebeny nebo lebečními přepážkami některých druhů pouhou kapkou v moři, právě díky hřebenům a různým strukturám jsou také tak známou čeledí.

Vědecké týmy se už roky snaží příjít na evoluční trendy vývoje hřebenů u jednotlivých druhů nebo podčeledí hadrosauridů, nicméně žádná studie se zatím nezaměřila na všechny faktory morfologie těchto útvarů. Jejich funkce byla pravděpodobně kombinací pohlavního dimorfismu, vnitrodruhové signalizace i termoregulace, ale poměrně specifické tvary jsou znakem každé podčeledi. Na to, jak a u kterých se vyvíjely stejné typy hřebenů, se zaměřili paleontologové z několika Bristolských univerzit a Katalánského institutu paleontologie.

Paleontologové z těchto institucí měli za cíl najít místa v geologické historii Země a evoluční historii čeledi, kde se rapidním způsobem vyvíjely hřebeny a lebeční útvary. Morfologicky jde tak jakýsi časový klíč, který ukazuje hlavní dobu evoluce hřebenů na lebkách hadrosauridů.

Podle Dr. Tom Stubbse, vedoucího autora studie, si v evoluci těchto ohromujících živočichů lze všimnou dvou výrazných věcí při vývoji lebky a chrupu. Poukazuje na fakt, že jejich čelisti a zuby nejsou příliš odlišné mezi prvními a posledními zástupci čeledi, kdežto hřebeny jsou na tom přesně naopak.

Jak doplňuje Prof. Mike Benton, variace hřebenů v historii hadrosauridů je skutečně velmi široká, proto se zaměřili na dva hlavní evoluční proudy (pravděpodobně myšleno podčeledi Saurolophinae a Lambeosaurinae). Na těch pak zkoušeli různé hypotézy, proč a jakým způsobem došel tento typ svému tvaru a vlastnostem. Vesměs se jednalo o kombinaci sexuálního a přirozeného výběru.

Ohromující pak bylo zjištění, že existovaly časové úseky, jež byly přímo přeplněné rychle se vyvíjejími hřebeny a strukturami lebky. Na základě tohoto vědci dokázali určit, kdy se jednotlivé typy vyvinuly.

Konečným zjištěním bylo, že hřebeny se u hadrosauridů vyvíjeli rapidně v někdy i relativně krátkých časových úsecích. Naproti tomu jejich čelisti a zuby zůstaly takřka nezměněné po desítky milionů let existence čeledi.

Z toho lze soudit, že variabilita hřebenů se měnila v rychlých časových skocích pravděpodobně pro odlišení jednotlivých druhů a rodů na určitých územích. Například si můžeme všimnout, že relativně odlišné lebeční struktury nesou zástupci této čeledi na severoamerickém kontinentu, kde ve stejnou dobu existovalo hned několik druhů velmi početných rodů hadrosauridů. Naopak třeba zástupci z východní Asie, jako je Charonosaurus nebo Shantungosaurus, nesou tuto různorodost menší a to kvůli úbytku nátlaku ze strany příbuzných (může být ale zkresleno nedostatečným fosilním záznamem).

Evoluci ptactva, neboli chtece-li ptačích dinosaurů, provází už delší dobu jedna důležitá otázka, jestli se první ptáci vznesli do vzduchu ze země nebo ze vzduchu k zemi. Tyto dva názory (tedy arboreální a kurzoriální teorie) mají své zastánce i kritiky, přestože se v průběhu let ukazovala jako pravděpodobná teorie arboreální, kdy malí teropodi měli slétávat ze stromu na strom, ale mnoho výzkumů a vědeckých prací ukázalo jako pravděpodobnou i teorii kurzoriální. Nový výzkum čínských paleontologů použil ale nové technologie, které by hovořily spíše pro druhou jmenovanou a mohly tuto problematiku osvětlit. Jejich výsledky publikovali v magazínu PLoS Computational Biology.

Takto nějak mohl, v živých biotopech souvrství Yixian, působit podsaditý krocanu podobný oviraptorosaurus Caudipteryx zoui. Tento do metru velký tvor znamenal po určitý čas skutečně malou vědeckou revoluci, jeho objev ukázal rozsáhlé tělesné opeření po celém těle včetně výrazného "ocasního vějíře". Kredit: Alain Benéteau, převzato z Pinterestu

Čínští vědci z Tsiunghuaské univerzity v čele s vedoucím autorem paleontologem Jinghem-Shanem Zhaem publikovali výzkumný projekt přispívající jako dílčí názor do formulace kurzoriální teorie, kterou se zabývají evoluční biologové a paleontologové. Mimo výzkumu na exemplářích oviraptorosaura druhu Caudipteryx zoui se jim podařilo zkonstruovat i robotický model tohoto tvora s přesnými mírami a odhadovanou velikostí jednotlivých svalů, navíc podložený reálnou velikostí živočicha.

Zaměřili se na něj hned z několika důvodů, hlavní byl, že se jedná o nejprimtiivnějšího dosud známého neptačího dinosaura s jistou formou proto-křídel. Toto označení vlastně znamená letky a pera na předních končetinách, které ale přesto nesloužily k letu. Další faktorem, který je přiměl k prozkoumání tohoto rodu byla odhadovaná rychlost, vědci počítali s odhadem jeho rychlosti při zhurba dvaceti kilometrech za hodinu.

Tento konkrétní druh dinosaura známe z vrstev souvrství Yixian v severovýchodní Číně, dostupné fosilní nálezy ukázaly, že zaživa měřil na délku jen okolo metru a vážil zhruba pět kilogramů. Přesto ale jeho objev vzbudil velký rozruch, jeho fosilie totiž nesla jasné otisky peří a včetně velkých okrajových per na konci ocasu a končetinách.

Původně byla použita metoda tzv. teorie modální efektivní masy, kdy vědci zjišťovali účinky mávání křídel tohoto tvora při běhu. Při rychlosti mezi dvěmi a půl až pěti celými osmi metry za sekundu se utvořila dost velká síla, aby se mohl na krátkou chvíli vznést.

Vědci také vytvořili robotický model tohoto živočicha, s reálnými proporcemi a přibližnou váhou, který měl dokumentovat jeho schopnosti při běhu a máchání křídel. Živočich, respektive jeho modelový dvojník, se vznesl na krátkou dobu a teorii kurzoriální evoluci ptáků tím pádem mohl podpořit.

Podobně to dopadlo i u mladých pštrosů, když jim vědci uměle navodili podmínky běhu s větší plochou křídel. Výsledek byl stejný.

Zhao poukázal také na fakt, že tento pasivní způsob vzletu se u neptačích dinosaurů vyvíjel přirozeně, a považuje ho proto starší a tím pádem jednodušší než klouzání s výraznými adaptacemi na stromový způsob života (přestože víme, že se u mnoha čeledí dinosaurů prokazatelně objevil).

Ještě pro srovnání, vědci už předložili daleko více předpokladů hovořících pro kurzoriální teorii vzletu. Osobně jsem se kdysi domíval, že arboreální teorie by pro vznik vzletu byla daleko přirozenější, jenže důkazy v podobě fosilních nálezů i testů na současných ptácích svědčí spíše o opaku. Na druhou stranu bych ale rád řekl, že v evoluci aktivního letu existovaly nejspíš obě fáze, první kurzoriální, kde let vznikl, a potom arboreální, kdy se zdokonaloval. Ve světle nových fosilií, ale mohutnou být i tyto argumenty posléze neplatné.

Proslulá jihoamerická megafauna velkých savců zažila dvě hlavní evoluční vzepětí - první bylo ke konci období oligocénu před asi 25 miliony let a to druhé před asi 6 miliony let na konci období miocénu. Především si zde vědci všímají postupného, někdy ale i velmi rapidního, zvětšování většiny zástupců tehdejší megafauny, například prvních obrovských zástupců velkých pozemních lenochodů z čeledi Megatheriidae, velkých pásovců glyptodontů (Glyptodontinae) nebo i obřích druhů kopytníků (Toxodontidae, Macraucheniidae apod.). Biologický a evoluční původ toho "zvětšování" velikosti byl dříve odvozován od změny klimatu, ale výzkumné studie by toto tvrzení mohly podpořit až dnes.

Kapybaře podobný druh Carodnia vieriai ze spodního eocénu Brazílie, Peru a Argentiny patřil k prvním zvláštním kopytníkům na území izolovaného jihoamerického kontinentu. Už v té době byl největším známým savcem Jižní Ameriky a byl předzvěst úžasného rozkvětu velkých druhů býložravých savců v pozdějším oligocénu. Kredit: Dmitrij Bogdanov, převzato z DeviantArt

Pravděpodobně většina z nás je obeznámena s evolucí unikátní fauny velkých býložravých savců Jižní Ameriky, mimo samozřejmně jiných zvláštních a unikátních živočišných druhů jako velkých masožravých ptáků nebo vačnatců, a také si bohužel při tomto tématu musíme připomenout její vyhynutí i za nátlaku lidské rasy. Především je ale pro evoluční biology a paleontology důležitý vývoj takto obrovských druhů, jelikož se snaží přijít na podmínky, za kterých vznikly. A paleontologové z Arizonské univerzity přišli se studií, jež by tento efekt přisuzovala rapidné změně klimatu na konci doby miocénu.

Soustavné ochlazování klimatu se v geologických vrstvách projevuje už od doby pozdního oligocénu, velmi výrazně ale zasáhlo do vývoje až v následujícím miocénu, kdy se projevovalo v různě dlouhých intervalech. Rapidní nastalo pak na konci miocénu před zhruba 7-5,5 miliony let a právě od něj vědci vyvozují vyhynutí některých zástupců tehdejší mořské fauny.

Jak uvádí prof. Barbara Carrapa, hlavní autorka studie a také vedoucí Amerického departmentu geologických věd, efekty tohoto ochlazení mohli vědci lépe zkoumat v rámci oceánského klimatu a daleko méně dokladů bylo v rámci toho kontinentálního.

Pro zjištění dopadů onoho ochlazení se zaměřili především na svrchno-miocénní vrstvy od Bolívie po střední Argentinu, kde prováděli geochemické rozbory uhlíku a kyslíku. K tomu ještě tyto data srovnali s přibližnou topografií a nadmořskou výškou zkoumaných lokalit.

Poměry prvků, kyslíku kvůli odhadu spadaných srážek a uhlíku kvůli zjišťování vegetačního pokryvu lokalit, ukázaly změnu klimatu jdoucí od severu k jihu v globálním měřítku.

Počítačové modely nepříliš chladných, chladných a chladnějších simulací v závislosti na objevených koncentracích prvků ukázaly velmi silné působení tzv. Hadleyho cirkulace, vzduchových hmot způsobujících pasáty a působících převážně nad obratníky do asi 30° severní i jižní šířky. Ta v době před asi 7 miliony let zintenzivnila.

Vědci, ze známých dat uložených v geologických vrstvách, porovnali záznamy tehdejšího jihoamerického klimatu se složením rostlinstva a poměru srážek, které se daly z hornin prokázat. Z toho se jim posléze podařilo vytvořit počítačový model, který tyto aspekty srovnal a ukázal, že ve zmíněném časovém intervalu se na území Jižní Ameriky výrazně zvětšily oblasti subtropických pamp a důsledkem toho bylo i zvětšení savců, kteří je obývali.

Trávy a vegetace jejich habitatu si vyvinula pletiva obsahující oxid křemičitý, což mělo přímý dopad na savce v evoluci jejich chrupu. Abrazivní látka, kterou oxid křemičitý je, je přiměla k adaptacím jako zubům s vyššími korunkami nebo zuby, které se obměňovaly. To vedlo i k následnému zvětšení jejich tělesných rozměrů.

Suchý klimat v době svrchního miocénu se skutečně kryje se zvětšením zástupců mnoha čeledí velkých býložravých savců, podle prof. Carrapové a kolegů tento výzkum poskytuje věrohodný náhled do doby, kdy už postupně vznikly ekosystémy podobné těm dnešním. Podle jejich slov jde jako koukat se na jinou planetu, jelikož odlišnosti klimatu tehdější doby byly natolik odlišné od dnešních, že bychom se zde jen těžko orientovali. Na studii s ním také spolupracovali paleontolog Mark Clementz z Wyomingské univerzity v Laramie a Ran Feng z Connecticutské univerzity ve Storss.