Koolla on väliä


Dinosaurukset ovat löytymisestään saakka kiehtoneet ihmisten mielikuvitusta suuren kokonsa vuoksi. Tämän viehätyksen suurimpiin ja hurjimpiin eläimiin jakavat luonnosta kiinnostuneet, pikkulapsista aina tiedemiehiin saakka. Niinpä kaikkien aikojen suurimmat maaeläimet saivat nimensä kokonsa herättämän ihmetyksen mukaan: dinosaurus, hirveä lisko. Edellisen artikkelin kokoteemaa jatkaen kirjoitankin tällä kertaa jättiläiskoosta vielä suuremmassa mittakaavassa: dinosaurusten ryhmästä nimeltä sauropodit.

Suurin osa tästä artikkelista perustuu Sanderin ym. (2010) yleistajuiseen review-artikkeliin Biology of sauropod dinosaurs: the evolution of gigantism, joka on vapaasti saatavilla täältä. Ylläoleva kuva on Supersaurus Wikipediasta.

Sauropodit olivat hyvin menestynyt ja monimuotoinen ryhmä suuria, neljällä jalalla kulkevia dinosauruksia. Tosielämässä ne ovat olleet majesteettisia eläimiä. Valtava koko, pysty ryhti, korkealle kohoavat kaulat ja hännät ja rauhallinen kävely olisivat tehneet niistä ylhäisen ja veistoksellisen näköisiä. Sauropodit kuuluvat liskonlantioisiin dinosauruksiin (Saurischia), jonka toinen päähaara ovat theropodit, petodinosaurukset. Sauropodit ovat siis läheisempää sukua niille kuin muille kasvinsyöjädinoille, kuten oheisesta sukupuusta nähdään. Ne kehittyivätkin esi-isistä, jotka olivat theropodien tapaan kaksijalkaisia, petoja tai kaikkiruokaisia. Nämä esi-isät kenties muistuttivat viime vuonna löytynyttä Panphagiaa, joka oli kahdella jalalla kulkenut, alle puolitoistametrinen omnivori. (kuvat: Wikipedia)

Joka tapauksessa sauropodien kehityslinjassa tapahtui nopeasti neljälle jalalle siirtyminen ja koon tuntuva kasvu. Tasainen koon kasvu jatkui useissa eri kehityslinjoissa kymmenien miljoonien vuosien ajan. Ne pysyivät erittäin menestyksekkäinä koko dinosaurusten valtakauden ajan, 150 miljoonaa vuotta. Fossiiliaineistosta tunnetaan tällä hetkellä noin 175 sukua ja 200 lajia, jotka ovat levittäytyneet kaikille mantereille. Selvästi sauropodit tekivät jotain oikein, eivätkä olleet pelkkä epäonnistunut evolutiivinen kokeilu: ne kuuluvat maapallon kaikkien aikojen menestyneimpiin suuriin eläimiin.

Sitä ihmeellisempää on, että ne olivat käsittämättömän suuria. Muiden dinosaurusryhmien edustajat kasvoivat harvoin yli 10 000 kilon painoisiksi, ja näille tienoille jäävät myös suurimmat maanisäkkäät. Sen sijaan sauropodeilla normaalipaino oli 15 000-40 000 kiloa. Alle viiden tonnin painoisia lajeja esiintyi lähinnä vain saarikääpiöissä. Kaikkein jättiläismäisimmillä sauropodeilla painoa on ollut 70 000-90 000 kiloa, ja eräät huonosti säilyneet fossiilit viittaavat vieläkin suurempien lajien olemassaoloon. Ja tämä siitä huolimatta, että sauropodit olivat kokoonsa nähden kevyempiä kuin nykyeläimet!

Sauropodien kokoluokka on lähes käsittämätön ainakin useimmille meistä, jotka eivät ole koskaan nähneet suurta valasta elävänä. Oheinen kuva on Sanderin ym. (2010) artikkelista lainattu. Ylimmällä rivillä on matelijoiden, nisäkkäiden ja lintujen suurimmat lajit, keskirivillä muiden dinosaurusryhmien jättiläiset ja alinna kaksi keskimääräistä suurempaa sauropodia: Giraffatitan ja Argentinosaurus. Edes jättieläinten jaloissa seisovat ihmishahmot eivät täysin havainnollista, kuinka suurista eläimistä on kyse.

Kuvittele Argentinosaurus, jota yllät hädintuskin polveen saakka, ja jonka vatsa on huoneen katon korkeudella. Ajattele, kuinka Sauroposeidon kurkkaa sisälle viidennen kerroksen ikkunasta. Supersaurus oli kolmen täysimittaisen linja-auton pituinen.  Kaikki nykypäivän maaeläimet – ja itse asiassa kaikki koskaan eläneet maaeläimet – ovat sauropodien rinnalla kääpiöitä.

Suuren koon salaisuus

Jos skaalattaisiin intiannorsu kymmenen kertaa painavammaksi, saataisiin keskikokoisen sauropodin kokoinen eläin. Se ei pystyisi elämään: se ei jaksaisi liikkua oman painonsa alla, eikä ehtisi syödä päivässä tarpeeksi kattaakseen valtavan energiantarpeensa. Kuinka ihmeessä sauropodit pystyivät tähän, ja vielä enempäänkin?

Niiden salaisuuden muodostaa joukko ainutlaatuisia piirteitä, joista osan ne perivät dinosaurusten yhteisiltä esi-isiltä, ja osa oli niiden omia evolutiivisia innovaatioita. Niihin kuuluu aineenvaihduntaan, hengitykseen ja lisääntymiskiertoon liittyviä ominaisuuksia, mutta vilkaistaan niitä vähän myöhemmin. Aloitetaan siitä, mikä sauropodien rakenteessa mahdollisti jättiläiskoon.

Olennaisinta lienee ollut pitkän kaulan ja pienen pään yhdistelmä, jonka puolestaan mahdollistivat ontot luut ja pitkä ruuansulatusaika. Äkkiseltään tämä ei ehkä kuulosta loogiselta, mutta annahan kun selitän.

Suuren kasvinsyöjän suurin ongelma on, kuinka ehtiä syödä tarpeeksi valtavan ruhon ylläpitämiseksi kuluttamatta samalla kohtuuttomasti energiaa ruuan etsintään ja käsittelyyn. Sauropodit ratkaisivat tämän ongelman nerokkaasti kasvattamalla valtavan pitkän kaulan, jonka avulla ne saattoivat syödä suuren alueen tyhjäksi niin sivu- kuin pystysuunnassakin ennen tarvetta liikkua eteenpäin (kuva Greg Paulin, lainattu täältä). Tämä todella vähentää energiankulutusta merkittävästi (Christian 2010).

Pitkän kaulan mahdollistivat ontot luut, jolloin kaulasta ei tullut kohtuuttoman painavaa, ja sitä oli kevyt liikuttaa. Pään ja kaulan luiden ilmavuus näkyy oheisesta Abydosauruksen kuvasta, jonka lainasin täältä. Osaltaan sen mahdollisti myös eläinten kokoon nähden hyvin pieni pää, jolloin kevyt ja pitkä kaula riitti sen kannatteluun.

Pienen pään puolestaan mahdollisti se, etteivät sauropodit pureskelleet ruokaansa nisäkkäiden tapaan: ne nielivät sen suurempina kappaleina, ja korvasivat tämän pidemmällä ruuansulatusajalla ja kenties myös tehokkaammalla ruuansulatuksella. Tässä oli myös toinen merkittävä etu, sillä sauropodien ei tarvinnut käyttää aikaa ruokansa pureskeluun, joten ne pystyivät syömään merkittävästi enemmän lyhyemmässä ajassa. Jos ne olisivat pureskelleet ruokansa kuten nisäkkäät ja monet kasvinsyöjädinosauruksetkin tekivät, ne eivät olisi mitenkään ehtineet syödä yhtä paljon kuin kuluttivat. Kun pureskelu jätetään pois, aikaa jää vielä muuhunkin. Oheisessa kuvassa näkyvät Diplodocuksen kapeat, kynämäiset hampaat, jotka sopivat erinomaisesti kasvien poimimiseen, mutteivät lainkaan pureskeluun (kuva: Wikimedia Commons).

Todennäköisesti sauropodit siis ruokailivat seisoskellen paikoillaan ja syöden tyhjäksi aina sen alueen, johon kulloisiltakin jalansijoilta ylettyivät. Monet nykyiset kasvinsyöjät tekevät melko lailla samoin, kuten kuka tahansa hevosia tai lampaita laitumella seurannut tietää. Sauropodit vain ylsivät kerrallaan laajemmalle alueelle ja söivät nopeammin, ja siksi pystyivätkin kasvamaan ällistyttävän suuriksi. Jotkin niistä saattoivat nousta myös takajaloilleen ylettyäkseen puiden latvuksiin saakka. Ainakin Diplodocus sukulaisineen näyttäisi siihen kyenneen.

Joskus sauropodien täytyi silti liikkua, ja senkin ne tekivät erinomaisen taloudellisesti. Niiden pylväsmäiset jalat muistuttivat mekaniikaltaan paljon norsujen jalkoja, mikä onkin loogista. Jalanjälkifossiilien perusteella ne liikkuivat normaalisti hyvin rauhallisesti, alle kahden kilometrin tuntinopeudella. Tämä saattaa tosin johtua siitä, että jalanjälkien säilymiselle otollisessa pehmeässä ja liukkaassa maassa nopeampi kulku olisikin ollut mahdotonta. Norsujen tapaan sauropodit tuskin pystyivät varsinaisesti juoksemaan, mutta niilläkin todennäköisesti oli oma askelluksensa, jota ne käyttivät kiireessä. Tällainen norsujen laahustavaa harppomista vastaava ”juoksu” olisi mahdollistanut 20-35 kilometrin tuntinopeuden, ja suurimmilla sauropodeilla kenties enemmänkin. Koostaan huolimatta sauropodit eivät olleet hitaita köntyksiä (kuva: Wikipedia).

Sauropodien biologia

Pelkkä onnistunut mekaniikka ei kuitenkaan riitä luomaan menestyvää jättiläistä. Olennaista on myös, millainen aineenvaihdunta näillä eläimillä oli, kuinka ne hengittivät ja lisääntyivät.

Se, olivatko dinosaurukset tasalämpöisiä vai vaihtolämpöisiä, on ollut tutkijoiden kiistakapulana jo yli sata vuotta. Fossiilisen eläimen häntäpäähän ei voi käydä tuikkaamassa kuumemittaria, mutta uusien menetelmien myötä aletaan päästä jo lähelle. Vaaka onkin alkanut kääntyä yhä voimakkaammin dinosaurusten tasalämpöisyyden kannalle.

Sauropodien kohdalla ajattelisi äkkiseltään, että vaihtolämpöisyys olisi niille järkevää: tasalämpöinen eläin tarvitsee vuorokaudessa kymmenisen kertaa enemmän ruokaa nopeampaa aineenvaihduntaansa ruokkimaan. Lisäksi aikuinen sauropodi olisi pystynyt ylläpitämään korkeaa ruumiinlämpöä jo silkan massan voimalla, käyttämättä erikseen energiaa lämmöntuottoon. Tätä ilmiötä kutsutaan gigantotermiaksi, ja se voidaan havaita suurimmilla krokotiileilla.

Ongelmia on kuitenkin parikin. Yksi on se, että vaihtolämpöisen eläimen lihasvoima on rajoitettu, ja sauropodin kokoisena sellainen olisi tuskin jaksanut pitää itsensä pystyssä, liikkumisesta puhumattakaan. Toinen ongelma on kasvunopeus. Vaihtolämpöiset kasvavat tyypillisesti melko hitaasti ja pystyvät pysäyttämään kasvunsa olosuhteiden sitä vaatiessa. Vaihtolämpöisten tyypillisellä kasvunopeudella ison sauropodin kasvu aikuiseksi olisi vienyt sata vuotta tai kauemminkin, joten se olisi ollut suupalakokoa pedoille aivan liian kauan. Luiden kasvurenkaiden analyysi osoittaakin, että 25-tonninen Apatosaurus kasvoi täyteen kokoonsa reilussa kymmenessä vuodessa (Erickson ym. 2001), ja suurimmatkin tutkitut lajit 40. ikävuoden tienoille tultaessa. Lisääntymiskykyisiksi ne tosin tulivat jo hyvän aikaa ennen aikuiskoon saavuttamista. Poikasten kasvuvauhti oli tasalämpöiseksikin eläimeksi ällistyttävä, mutta vaihtolämpöiselle se olisi ollut täysin mahdoton.

Yksi suurten, tasalämpöisten eläinten ongelmista on lämmönpoisto. Mitä suurempi eläin on, sitä pienempi sen pinta-ala on massaan nähden, ja sitä huonommin se siis haihduttaa ylimääräistä lämpöä. Tästä syystä norsullakin on suuret korvansa. Ei tiedetä, oliko sauropodeilla vastaavia pehmeästä kudoksesta rakentuneita ulokkeita pinta-alan lisäämiseksi, mutta se on aivan mahdollista. Esimerkiksi kaulan alla roikkuvalle heltalle olisi ollut runsaasti tilaa. Kuitenkin jo sauropodien yleinen ruumiinrakenne on paljon edullisempi kuin norsujen: pitkä kaula ja häntä lisäävät pinta-alaa reilusti.

Toinen norsuilta puuttuva temppu ovat lintumaiset läpivirtauskeuhkot. Tässä keuhkotyypissä luut aina kalloon ja raajoihin asti ovat täynnä ilmataskuja, jotka ovat yhteydessä toisiinsa. Sisäänhengitettäessä ilma siirtyy näihin pusseihin, ja vasta seuraavan uloshengityksen yhteydessä varsinaisiin keuhkoihin. Sen lisäksi, että systeemi on hapenotossa paljon tehokkaampi kuin meidän nisäkkäiden pussikeuhkot, se myös lämmittää ilman todella tehokkaasti. Niinpä lämpöä poistuu uloshengityksen yhteydessä enemmän.

Elämä ja kuolema

Jotkin lajit tuottavat vähän jälkeläisiä, mutta huolehtivat niistä pitkään, kun taas toiset voivat laskea miljoonittain munia, sukusoluja tai siemeniä, joista vain muutama selviää aikuiseksi. Eräät elävät pitkään ja lisääntyvät vähän vuosittain, toiset taas käyttävät kaiken energiansa yhteen tai muutamaan lisääntymiskertaan, ja kuolevat nuorina. Eri tavoilla elää ja lisääntyä on etunsa ja haittansa, ja näitä valintoja kutsutaan elinkiertostrategioiksi. Minne sauropodit sijoittuvat tällä jatkumolla?

Fossiiliaineisto antaa kuin antaakin vinkkejä sekä sauropodien lisääntymisestä että eliniästä.

Fossiiliset pesät osoittavat, että sauropodit kerääntyivät tietyille paikoille munimaan. Munia on löydetty tuhansittain eri puolilta maailmaa. Kukin yksilö kaivoi matalan kuopan, johon se hautasi joukon kalkkikuorisia munia maan tai kasviaineksen alle. Koska munat olivat eläinten kokoon nähden mitättömän pieniä, tämä toimenpide on vaatinut sauropodinaarailta suurta varovaisuutta. Kussakin pesässä näyttää olleen alle kymmenen munaa, joten sauropodit ovat todennäköisesti munineet useita kertoja vuodessa, tai kukin naaras on jakanut munat useaan pesään. Kuvassa fossiilisia sauropodin munia Intiasta, kuva: National Geographic.

Niinpä sauropodinpoikasia kuoriutui suuria määriä suunnilleen samanaikaisesti. Monet eläimet nykyäänkin turvautuvat samanaikaisen lisääntymisen joukkovoimaan, koska riittävän suuri määrä ruokaa kerralla on liikaa mille tahansa pedolle. Niinpä massoittain esiintyminen parantaa poikasten selviytymismahdollisuuksia. Emojensa kokoon nähden poikaset olivat mitättömän pieniä, ja todennäköisesti niistä ei lainkaan huolehdittu, vaikka monien muiden dinosaurusryhmien kohdalla todisteita äidillisyydestä onkin. Se olisi ollut niille yhtä hankalaa kuin sinulle tai minulle olisi kaitsea laumaa rasavillejä päästäisiä (kuva Tom Woloszin kotisivuilta täältä).

Sauropodit siis eroavat lisääntymistavassaan olennaisesti suurista nisäkkäistä, jotka saattavat tehdä vain yhden poikasen parin-kolmen vuoden välein. Ne muistuttavat enemmän merikilpikonnia tai jopa puita tuottaen suuret määrät pieniä jälkeläisiä, joista ei huolehdita. Tällä tavalla ne ovat myös tarjonneet hyvin paljon ruokaa pedoille: eri-ikäisiä poikasia on aina ollut populaatioissa paljon enemmän kuin aikuisia sauropodeja, ja ne ovat lisäksi olleet helpompaa saalista kuin jättiläismäiset vanhemmat. Onkin todennäköistä, etteivät pedot ole juuri uhanneet aikuisia sauropodeja.

Entäpä elinikä? Luiden vuosirenkaat kavaltavat yksilöiden iän hyvinsäilyneistä fossiileista, joskaan tällaista tutkimusta ei ole tehty kovin paljon. Vanhimmat sauropodiyksilöt ovat kuolleet noin 40 vuoden ikäisinä. Jos ne ovat kuolleet hyvin vanhoina, sauropodit olisivat olleet selvästi lyhytikäisempiä kuin suuret nisäkkäät: esimerkiksi norsu voi elää 70 vuotta. Kuitenkin suurin osa eläimistä luonnossa kuolee paljon ennen varsinaista vanhuuttaan, joten muutamasta yksilöstä ei voida juuri päätellä maksimielinikää. On aivan mahdollista, että ne elivät paljon pidempäänkin.

Tyhmiä ja alkeellisia?

Olemme jo todenneet, että sauropodit olivat biologialtaan ainutlaatuisia eläimiä, joilla oli mitä ilmeisimmin nopea aineenvaihdunta, korkea ruumiinlämpö ja kyky liikkua nopeasti. Fossiloituneet pesäkoloniat yhdessä jalanjälkien kanssa osoittavat, että nämä eläimet olivat sosiaalisia: ne liikkuivat järjestäytyneissä laumoissa ja munivat yhteisille pesintäalueille. Monessa asiassa ne siis muistuttivat enemmän lintuja tai nisäkkäitä kuin perinteisiä matelijoita. (kuvassa Giraffatitan Berliinin luonnonhistoriallisesta museosta. Kuva: Wikipedia)

Dinosauruksista kertovien populaarikirjojen ja -dokumenttien lempiaiheita on kuitenkin jo vuosikymmeniä ollut se, kuinka tyhmiä isot kasvinsyöjät olivat saksanpähkinän kokoisine aivoineen. Toinen urbaanimyytti on se, että dinosauruksilla olisi ollut lantiossaan ”toiset aivot”. Monilla dinosauruksilla oli lantiossaan selkäytimen laajentuma, jossa muinoin luultiin sijainneen aivot. Todennäköisimmin tämä kammio on kuitenkin sisältänyt vararavintoa hermoston käyttöön: linnuilla on aivan samanlainen onkalo. Lisäksi, vaikka sauropodien aivot vaikuttavatkin eläinten kokoon nähden pieniltä, ne sijoittuvat samalle viivalle kuin sauropodinkokoiseksi skaalatun matelijan aivojen odotettaisiin asettuvan. Älykkyydeltään ne siis ovat todennäköisimmin olleet samaa tasoa sellaisten nykyeläinten kuin krokotiilien, suurten liskojen tai käärmeiden kanssa. Eivät mitään ruudinkeksijöitä, mutteivät millään muotoa sellaisia idiootteja, joilla mediassa herkutellaan. Itse asiassa nykymatelijoidenkin käyttäytyminen on osoittautumassa monimutkaisemmaksi kuin on luultu (esim. tämä artikkeli pesimäkolonioista matelijoilla), sillä niiden tutkimusta on pitkään aliarvostettu.

Sauropodit olivat erikoinen yhdistelmä lintumaisia ja matelijamaisia piirteitä yhdistettynä joukkoon aivan ainutlaatuisia omia ominaisuuksiaan. Tämä piirteiden yhdistelmä mahdollisti jättiläismäisen koon ja teki sauropodeista yhden kaikkien aikojen menestyneimmistä eläinryhmistä. Niitä ei pitäisi muistella tyhminä liskoina tai evoluution epäonnistuneina kokeina.

Lähteet:

Christian 2010. Some sauropods raised their necks – evidence for high browsing in Euhelopus zdanskyi. Biology Letters, tiivistelmä

Erickson ym. 2001. Dinosaurian growth patterns and rapid avian growth rates. Nature, tiivistelmä

Sander ym. 2010. Biology of sauropod dinosaurs: the evolution of gigantism. Biological Reviews, painossa, mutta sivuilta jo saatavilla

3 vastausta artikkeliin “Koolla on väliä”

  1. Taisin etsiä tietoa esihistoriallisista saalistajista, erityisesti tuhtia sutta muistuttavasta hirviöstä, mutta päädyinkin tänne. Kerrassaan kiehtovia kirjoituksia, kiitos ja kumarrus!

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s

%d bloggaajaa tykkää tästä: