Több mint száz éve, 1912 őszén a Szahara egyik oázisánál kövületvadászok rábukkantak minden idők talán legkülönlegesebb őshüllőjének csontjaira. Bár a hatalmas ragadozó dinoszaurusz eredeti leletei odavesztek a második világháború során, a tarajos lény továbbra is lázban tartja a kutatókat és a nagyközönséget. Nemrég felfedezők új generációja kezdte meg maradványainak felkutatását, a kibontakozó tudományos vitában pedig az őslénykutatók rendhagyó vizsgálatokat vetnek be az elméletek igazolására vagy épp cáfolására.  

Írta: Segesdi Martin

Az első leletek

Richard Markgraf a Bajor Tudományos Akadémia és Ernst Freiherr Stromer von Reichenbach őslénykutató anyagi támogatásával és irányításával 1912 őszén ősi gerincesek maradványai után kutatott Nyugat-Egyiptomban. Fáradozásait siker koronázta: a Bahariya Oázis közelében feltáruló, körülbelül 97 millió éves kőzetrétegben egy több mint 10 méter hosszú ragadozó dinoszaurusz (theropoda) részleges csontvázára bukkant. A különleges lényt 1915-ben Spinosaurus aegyptiacus néven írta le Stromer, a leletek pedig – egy töredékes koponya és több, az extrém hosszú nyúlványa miatt jellegzetes háti csigolya – Münchenbe kerültek.

Bár a csontok átvészeltek sok millió évet, és túlélték a földtörténet több nagy horderejű eseményét, végül mégis megsemmisültek az emberi történelem viharai következtében. 1944. április 24-én a Münchent érő szövetséges bombázásban a Spinosaurus aegyptiacus eredeti leletei elpusztultak, és csupán Stromer rajzai és egy-két fotó maradt hátra. Azóta számos rokon szpinoszauridé-fajt fedeztek fel, azonban olyan leletanyag, amely egyértelműen a Spinosaurus aegyptiacus-hoz tartozik, elenyészően kevés került elő. Egyedi testfelépítésének és feltételezett életmódjának köszönhetően nagy figyelem övezi a fajt és rokonságát annak ellenére, hogy ritkán kerülnek elő maradványai. Ráadásul amióta „főszerepet” kapott a Jurassic Park III. részében, a kutatók mellett a laikus nagyközönség is felfigyelt az állatra. Az elmúlt években előkerült újabb leletek tanulmányozása és a korábbi eredmények újraértelmezése jelentős médiavisszhangot váltott ki, és ezzel egy időben komoly tudományos vita kezdődött a tarajos híresség valódi természetéről…

Az eredeti Spinosaurus aegyptiacus maradványok Münchenben, mielőtt megsemmisültek volna a második világháború során

Rekonstruálni a régmúlt sárkányait

Amikor a XIX. században az első dinoszauruszokat leírták, és elkezdődött a célzott kutatás az egykori élet nyomában, rengeteg találgatás övezte azt, hogy milyen életmódot is folytathattak ezek az ősállatok. Ahogy egyre több lelet került elő, egyre jobb rekonstrukciók készültek, apránként precízebb képet kaptunk Földünk és élővilágának múltjáról, valamint annak változásairól.

Az idő előrehaladtával világszerte bővült a dinoszaurusz-leletanyag. Ennek ellenére sokáig vita tárgyát képezte például, hogy a gigantikus szauropodák képesek voltak-e vajon a szárazföldön járni, vagy testméretük, hosszú nyakuk és végtagjaik csak a vízben való mozgást tették lehetővé. A korai elgondolás szerint a „kacsacsőrűnek” is nevezett hadroszauruszok veszély esetén a szárazföldi theropoda ragadozók elől a vízbe menekülhettek védekezésképp. Az 1960-as évek óta erősödő biológiai szemlélet térhódításának köszönhetően azonban megváltoztak az elképzelések a korábban komótos, esetlen és „nem túl értelmesnek” vélt dinoszauruszokról. Ma már tudjuk, hogy a szauropodák a szárazföldön is elbírták hatalmas testsúlyukat, és a theropodák sem voltak lomha, gyíkszerű lények.

A Spinosaurus aegyptiacus szűkebb rokonságának (szpinoszauridék) legidősebb leletei mintegy 147 millió évesek, míg a legfiatalabbak nagyjából 85 millió évesek lehetnek. Maradványaik Közép- és Észak-Afrikából, Európából, Brazíliából, de még Ázsiából is ismertek. Először a kisebb testű szpinoszauridék terjedtek el, mint például az európai Baryonyx. Később megjelentek a nagy méretű fajok, közülük is kitűnik termetével és magas tarajával az észak-afrikai Spinosaurus aegyptiacus. Feltűnésük egybeesett az óriás krokodilok eltűnésével, ami egyesek szerint arra is utalhat, hogy a szpinoszauridék átvették tőlük a csúcsragadozó szerepét élőhelyeiken.

Csontjaik főleg egykori folyóvizek, árterek és sekélytengeri, part menti területek üledékeiben találhatók meg, gyakran nagytestű halak fosszíliáival együtt. Geokémiai vizsgálatok alapján arra következtettek, hogy a szpinoszauridék táplálékának nagy részét édesvízi halak képezhették, továbbá a csontjaikat alkotó ásványokból kinyert oxigénizotópok is arra utalnak, hogy életük során jelentős időt tölthettek édesvíz közelében.

Különböző elképzelések a Spinosaurusról, időben előre haladva. A): A felfedezést követő évtizedekben két lábon járó, nagy termetű ragadozó dinoszauruszként képzelték el. B): A 80-as években felfedezett rokon Baryonyx után már árnyaltabb a kép az állatról (Charig & Millner 1990). C): Alternatív rekonstrukció egy bölénypúppal rendelkező, krokodilszerű dinoszauruszról (Bailey 1997). D): Sekélyvízi ragadozó (Henderson 2018). E): A legújabb elképzelés, mint aktívan úszó, specializált dinoszaurusz, mely idejének legnagyobb részét a vízben tölti (Ibrahim és mtsai. 2014; 2020) [illusztráció: Pecsics Tibor]

Különleges testfelépítés

Bár legtöbb fajukat csak néhány csont alapján ismerjük, azok kivételes formája nagyban megkülönbözteti őket a többi nagytestű theropodától. Hiányos leletanyaguk miatt azonban a maradványokról sokszor nehéz egyértelmű következtetéseket levonni. Eddig nem került elő a szpinoszauridéknek sem teljes koponyája, sem teljes végtagja, sőt a gerincoszlopról is hiányosak az ismereteink. Ebből következően a rekonstrukciók sem egyetlen példányon alapulnak, hanem a különféle maradványokat és a rokon fajok felépítését alapul véve.

Az összes szpinoszauridére jellemzőek bizonyos különleges tulajdonságok, melyek leginkább a Spinosaurus aegyptiacus-nál szembetűnők. Stromer az állat leírása során még nem különítette el életmódját a többi theropodáétól. Azóta nagyjából elfogadottá vált, hogy a szpinoszauridék, legalábbis részben, halevők lehettek. Megnyúlt és oldalról lapított koponyájuk, valamint fogaik formája nagyon emlékeztet a modern krokodilokéra és más olyan kihalt állatcsoportokra (például vízi hüllőkre), melyeket halevőnek gondolunk.

Az állkapocs elülső felében lévő agyarszerű, egyenes, közel kör keresztmetszetű fogak arra szolgálhattak, hogy elkapják, felnyársalják a prédát, de vágásra kevésbé voltak alkalmasak a lapított fogakhoz képest. Állkapcsuk csontfelszínén rengeteg apró, forámennek nevezett nyílás utal az egykori érzőideg- és érkilépési helyekre, melyek a mai krokodilokhoz hasonló precíz érzékelést tehettek lehetővé. Szemük és orrnyílásuk sok vízi állathoz hasonlóan hátra tolódott, és kissé magasan helyezkedett el.

Ezek a jellegzetességek együttesen a többi nagytestű ragadozótól merőben eltérő táplálkozási stratégiát sejtetnek. Akadnak azonban olyan leletek is, melyek azt sugallják, hogy nem csak halakkal táplálkoztak: az egyik Baryonyx-csontváz egykori testüregéből egy növényevő dinoszaurusz, az Iguanodon elfogyasztott maradványai kerültek elő, és ismerünk repülőhüllő csigolyájába ágyazódott (beletört) szpinoszauridé-fogakat is.

Furcsán robusztus mellső végtagjaik miatt felmerült, hogy egyes szpinoszauridék időnként, míg mások mindig négy lábon közlekedhettek. Mellső végtagjaik nagy karmainak szerepe sem tisztázott még, talán a halak megragadásában lehettek hasznosak, esetleg ásásra is használhatták őket.

Az első vízi életmódú ragadozó dinoszaurusz?

A Spinosaurus aegyptiacus 2014-ben került ismét reflektorfénybe, amikor a rangos tudományos szaklap, a Science hasábjain megjelent a Nizar Ibrahim és Paul Sereno vezette nemzetközi kutatócsoport tanulmánya egy Észak-Afrikában újonnan felfedezett részleges csontvázról. A még nem teljesen kifejlett példány egy 97 millió éves folyóvízi homokkőrétegből került elő, és egy részleges koponyából, jó pár csigolyából, illetve a függesztőövek és végtagok néhány eleméből állt.

Az új lelet jelentőségéhez kétség sem fért, azonban a tanulmány szerzői annak leírása után még tovább mentek. Az új részleges csontvázat és a korábban talált különálló csontokat CT segítségével digitalizálták, valamint digitálisan újraalkották az eredeti, mára megsemmisült müncheni Spinosaurus-csontváz elemeit. A még így is hiányzó részeket rokon fajok alapján pótolták ki. A csontokat megpróbálták arányosan átméretezni, és megalkottak egy kompozit digitális csontvázmodellt. A Spinosaurus aegyptiacus így elkészült, legmodernebb rekonstrukciójának testhosszúságát 15 méteresre becsülték, ami új rekord lenne a ragadozó dinoszauruszok között!

A 2014-ben Nizar Ibrahim és munkatársai által összeállított csontváz-rekonstrukció (a pirossal jelölt részek az akkor ismert Spinosaurus aegyptiacus leletek) (forrás: Ibrahim és mtsai. 2014)

A tanulmányban bemutatott rekonstrukción alapuló elmélet megosztotta a tudományos társadalmat: egyesek ünnepelték, mások megkérdőjelezték. Eddig is sok jel utalt a szpinoszauridék vízközeli életmódjára, de tanulmányukban Ibrahimék egyenesen amellett foglaltak állást, hogy felfedezték az első vízi életmódhoz alkalmazkodott óriás ragadozó dinoszauruszt.

A 2014-es publikációban rekonstruált állat egészen megdöbbentően festett. A hátsó lábak és a hátsó függesztőöv mérete a többi theropodával összehasonlítva meglepően kis méretű. Ez utóbbi tulajdonság és a megnyúlt nyak miatt Ibrahimék elmélete alapján a test tömegközéppontja meglehetősen elől helyezkedhetett el, ezért elképzeléseik szerint a Spinosaurus aegyptiacus szárazföldön főleg négy lábon járt. Az ellaposodott lábujjak és a hosszú mozgékony farok talán a test vízben való előrehajtásában lehettek hasznosak, ráadásul a csontok nagy sűrűsége (mely a felhajtóerővel dacolva lent tarthatta az állatot) szintén a vízi életmódra utal.

Tudott-e úszni?

Négy évvel az ominózus tanulmány után, 2018-ban jelent meg Donald M. Henderson értekezése, amely azt a kérdést boncolgatja, mennyire lehetett valóban jó úszó az Ibrahimék által elképzelt akvatikus Spinosaurus aegyptiacus. Henderson egy erre a célra kifejlesztett számítógépes programmal tesztelte a tarajos óriás és más ragadozó dinoszauruszok vízben lebegésre való képességét, stabilitását és a test felhajtóerővel szembeni viselkedését. A 3D-s modellek elkészítése során az állatok becsült sűrűségével számolt, figyelembe vette a tüdő és más szervek relatív elhelyezkedését, valamint az esetleges légzsákokat. A modellezési eljárást és a programot úgy tudta leellenőrizni, hogy mai ismert állatok (pingvin, aligátor) paramétereiből is modelleket alkotott, és a szimulációkat összevetette ez utóbbi állatok valós észlelt viselkedésével.

Donald M. Henderson számításai alapján nemcsak az Ibrahimék által rekonstruált Spinosaurus aegyptiacus (A), hanem egyéb, jobban ismert theropodák, például a Tyrannosaurus rex (B) is képes volt fejét a víz fölé tartva lebegni, ezért ez az adottság nem jelzi egyértelműen, hogy mennyire alkalmazkodott egy állat a vízi életmódhoz. Modelljének helyességét Henderson ma élő állatokon ellenőrizte (aligátor, C). Az ábrán az állatok felül- és oldalnézetben láthatók, utóbbin a sötét részek jelzik a vízbe merült testet, a + jel a tömegközéppontot jelöli (forrás: Henderson 2018)

Vizsgálatai alapján Henderson úgy találta, hogy a Spinosaurus aegyptiacus (pontosabban az őshüllő Ibrahimék rekonstrukcióján alapuló modellje) képes lebegni fejével a víz felett, azonban a teste instabil. Folyamatos aktív mozgás nélkül tehát könnyűszerrel oldalra borult volna a vízben, ami ellentétben van azzal, amit a mai félig vízi gerincesek esetében megfigyelhetünk. Henderson arra is rájött a modell alapján, hogy az Ibrahimék által elképzelt állatnak a víz alá merülése – még a tüdők szinte teljes kiürítése mellett is – nehéz vagy akár lehetetlen lett volna, ami egy aktív vízi ragadozónak szintén nem lenne túl előnyös. Összehasonlításképp a kísérletet megismételte más, közelebbi és távolabbi rokon, illetve kis- és nagytestű ragadozó dinoszauruszokból készült modellekkel (Tyrannosaurus, Coelophysis stb.) is. Úgy találta, hogy semmi különleges nincs a Spinosaurus aegyptiacus lebegésében, mert a többi vizsgált, szárazföldinek gondolt ragadozó dinoszaurusz modellje szintén képes a vízben lebegni úgy, hogy közben feje a víz felett legyen. Az elemzés azt is kimutatta, hogy a Spinosaurus aegyptiacus tömegközéppontja – Ibrahimék becslésével ellentétben – mégis eléggé hátul volt ahhoz, hogy az állat a szárazföldön is tudjon két lábon járni.

Henderson több elképzelést is megkérdőjelezett a „vízi Spinosaurus-elmélettel” kapcsolatban. Az eddigiekben vázolt problémák ellenére viszont még mindig nagyon sok érv szól amellett, hogy a Spinosaurus aegyptiacus a vízparti, sekélyvízi vadászathoz-halászathoz alkalmazkodott, mégha merűlési képességei korlátozottak is voltak.

2020-ban a tarajos hírességet övező vita újabb állomásához érkeztünk. Ibrahim és munkatársai a Nature tudományos folyóiratban tették közzé újabb érdekes felfedezésüket, mely a 2014-ben bemutatott leletek közéléből előkerült Spinosaurus-farok részleges maradványa, amely eddig sosem látott részleteket tár elénk. Az állat mozgékony farokcsigolyái, és a farkán végighúzódú uszony-szerű képlet (melyet a csigolyák hosszú nyúlványai merevítettek) ismét arra utalnak, hogy a Spinosaurus jelentős időt tölthetett a vízben, és úszás közben farkával hajthatta magát előre.

A 2020-ban közzé tett, új Spinosaurus-elképzelés. A: Az úszó állat farkával hajthatta magát a vízben. B: Az újonnan felfedezett farokcsigolyák nyúlványai hajlékony, uszony-szerű képletet merevíthettek (a barnával jelölt részek a legújabban előkerült leletek) (forrás: Ibrahim és mtsai. 2020)

Madarat tolláról, dinót tarajáról…

A jellegzetes háti taraj a legnagyobb ilyen szerkezet, amelyet dinoszauruszoknál eddig dokumentáltak. Rendeltetése még mindig vitatott: lehet a hőszabályozásban segítette az állatot, esetleg a párválasztásban vagy más nagy ragadozók elijesztésében lehetett szerepe. Annyit azonban tudunk, hogy a tarajt alkotó csigolyanyúlványok vonalkázott felszíni mintázata, éles peremei és tömött belső szerkezete arra utalnak, hogy bőrvitorla feszülhetett rajtuk.

A rengeteg kutatómunka ellenére még mindig sok a megválaszolatlan kérdés a Spinosaurus aegyptiacus, illetve rokonsága kapcsán. Az egyik legérdekesebb elmélet szerint a szpinoszauridék olyan különleges ökológiai fülkét tölthettek be, melyben kiaknázták a vízi zsákmányt, de szárazföldi mobilitásuknak köszönhetően továbbra is képesek voltak nagyobb távolságok megtételére, új élőhelyeket keresve. Ahhoz, hogy még jobban megérthessük ezeket az ősi óriásokat, további leletekre, teljesebb csontvázakra van szükségünk, melyek remélhetőleg már ott várják a következő felfedezőket valahol Afrikában…

Spinosaurus aegyptiacus halat zsákmányol a nagyjából 97 millió évvel ezelőtti Észak-Afrikában (illusztráció: Pecsics Tibor)

A blogbejegyzés a szerzőnek az Élet és Tudomány 2019 / 8. számában megjelent cikke alapján készült.

Források:

Bailey 1997. Neural spine elongation in dinosaurs: sailbacks or buffalo-backs? Journal of Paleontology. 71 (6), 1124–1146.
Charig & Millner 1990. Baryonyx walkeri, a fish-eating dinosaur from the Wealden of Surrey. Bulletin of the Natural History Museum of London. 53, 11–70.
Henderson 2018. A buoyancy, balance and stability challenge to the hypothesis of a semi-aquatic Spinosaurus Stromer, 1915 (Dinosauria: Theropoda). PeerJ.  6: e5409. 
Ibrahim és mtsai. 2014. Semiaquatic adaptations in a giant predatory dinosaur. Science. 345 (6204), 1613–6.
Ibrahim és mtsai. 2020. Tail-propelled aquatic locomotion in a theropod dinosaur. Nature. 1–4.