Badania

Najstarsze na świecie żółwie z Polski

Opublikowano: 2020-02-06

forum akademickie
Fot. Tomasz Szczygielski

Model najstarszego żółwia sprzed 215 lat odsłonięto podczas otwarcia poświęconej ewolucji żółwi wystawy w Muzeum Ewolucji Instytutu Paleobiologii PAN. To jeden z okazów odkrytych przez polskich naukowców na stanowisku w Porębie koło Zawiercia.

W Polsce żółwie reprezentowane są przez zaledwie dwa gatunki – rodzimego żółwia błotnego (Emys orbicularis) oraz obcego, inwazyjnego żółwia ozdobnego (Trachemys scripta). Zapis kopalny tej grupy zwierząt jest jednak na terenie naszego kraju znacznie bogatszy. Od roku 1888 stwierdzono w Polsce co najmniej 14 stanowisk, które dostarczyły szczątków kilkunastu wymarłych gatunków tych gadów. Szczególnie interesujące i znaczące z naukowego punktu widzenia jest odkryte w 2008 roku stanowisko w Porębie koło Zawiercia (woj. śląskie), w którym odnaleziono setki okazów jednych z najstarszych (triasowych, ok. 215 mln lat temu) i najpierwotniejszych na świecie żółwi, nazwanych na cześć miejsca znalezienia Proterochersis porebensis. Ze względu na swój wiek i cechy niespotykane u bardziej zaawansowanych ewolucyjnie przedstawicieli, gatunek ten jest niezwykle istotny dla zrozumienia historii tej grupy zwierząt. Jest to tym ważniejsze, że zarówno pokrewieństwa żółwi z innymi gadami, jak i ich najwcześniejsza ewolucja – w tym powstanie pancerza – od wieków stanowiły dla badaczy zagadkę.

Pierwsze szczątki żółwi z Poręby odkrył w 2008 roku dr hab. Tomasz Sulej. Porównania ze znaleziskami zagranicznymi, przede wszystkim niemieckimi, pozwoliły ustalić, że badacze mieli do czynienia z nieznanym dotąd gatunkiem spokrewnionym ze słabo wówczas zbadanym Proterochersis robusta z okolic Stuttgartu. Pokrewieństwa tego żółwia oraz jego anatomia były wówczas niepewne, zatem w 2016 r. opublikowano szczegółową analizę dowodzącą, że Proterochersis jest w istocie najpierwotniejszym prawdziwym (mającym pełen pancerz) rodzajem żółwia. Starsze formy opisywane z Chin, a później także z Niemiec, nie miały jeszcze grzbietowej części skorupy – karapaksu – a jedynie rozwijała się u nich część brzuszna – plastron, mogą być zatem uznane co najwyżej za protożółwie. Żółw z Poręby pod wieloma względami wykazuje zaś cechy przejściowe pomiędzy tymi pierwotniejszymi zwierzętami a formami bardziej zaawansowanymi. W opracowaniu tym nadano wreszcie żółwiowi z Poręby nazwę gatunkową – Proterochersis porebensis.

Badania na tym się jednak nie skończyły. Poczynione obserwacje pozwoliły innemu badaczowi – dr. Tomaszowi Szczygielskiemu – zidentyfikować u P. porebensis cechy pancerza nieobserwowane wcześniej u żadnych innych żółwi. W 2017 r. opublikował swoje odkrycia dotyczące wewnątrzszkieletowej części skorupy – przekształconych żeber i kręgów. Proterochersis porebensis jest wyjątkowy pośród żółwi ze względu na fakt, że w jego pancerz wrośnięty jest o jeden kręg i towarzysząca mu para żeber więcej niż u bardziej zaawansowanych żółwi (jedenaście zamiast dziesięciu). Odpowiednik pierwszego z tych kręgów tułowiowych u nieco młodszego i bardziej zaawansowanego Proganochelys quenstedti miał już anatomię przejściową między szyjną a tułowiową (np. nie był nieruchomo przyrośnięty do tułowiowej części kręgosłupa). Opierając się na tych obserwacjach i porównując je z wynikami eksperymentów genetycznych na współczesnych gatunkach zwierząt, Szczygielski doszedł do wniosku, że u triasowych żółwi zasięg działania genów decydujących o tożsamości odcinków ciała (szyi, tułowia, odcinka krzyżowego, ogona) uległ stopniowemu przesunięciu o jeden segment do tyłu – spowodowało to wyłączenie pierwszego kręgu i powiązanych z nim żeber z tułowia na rzecz szyi. Jest to pierwszy tak wyraźny zapis tego typu przesunięcia u kopalnych czworonogów. Zajście to da się łatwo wytłumaczyć pod kątem doboru naturalnego – Proterochersis jest wszak najpierwotniejszym i najstarszym żółwiem o pełnej, sztywnej skorupie, zatem wydłużenie i zwiększenie tym samym zasięgu ruchu szyi było korzystne przy zdobywaniu pokarmu, orientacji w środowisku i ochronie przed drapieżnikami.

Kolejne lata przyniosły następne odkrycia. W 2018 r. Szczygielski we współpracy z Dawidem Dróżdżem oraz Justyną Słowiak (doktorantami Instytutu Paleobiologii PAN) zbadali zmienność pancerza Proterochersis, przede wszystkim układu pokrywających kości tarcz rogowych, biorąc pod uwagę wszystkie odkryte do tamtej pory okazy z Niemiec i z Polski. Znaleziska z Poręby ponownie okazały się tu niezwykle cenne – setki okazów reprezentują żółwie w różnym wieku, od malutkich, kilkucentymetrowych osobników w okolicach klucia po stare zwierzęta o pancerzach mogących sięgać nawet 70 cm długości. Pozwoliło to zaobserwować zmiany zachodzące w trakcie wzrostu i dojrzewania tych zwierząt a także różnice pomiędzy gatunkami (np. niemiecki Proterochersis robusta osiągał mniejsze rozmiary niż polski Proterochersis porebensis). Badania te uczyniły gatunek z Poręby najlepiej poznanym pod względem populacyjnym żółwiem triasowym.

W roku 2019 Szczygielski i Sulej opublikowali artykuł naukowy dotyczący dalszych aspektów budowy kostnego pancerza Proterochersis – tym razem koncentrując się na elementach zewnątrzszkieletowych (skórnych). Dotychczas liczba i układ tych kości były u triasowych żółwi nieznane, co wynika z ich tendencji do całkowitego zrastania i zlewania się w lity pancerz. Przełomowym było więc odkrycie, że u Proterochersis duża część powierzchni skorupy (zwłaszcza w przedniej i tylnej części karapaksu) zbudowana jest z mozaiki bardzo licznych, nieregularnych płytek, z których część umieszczona jest na powierzchni żeber. U nowoczesnych żółwi elementy skórne karapaksu tworzą jedynie okalający go pierścień, jest ich też znacznie mniej. Ze względu na brak danych o układzie i liczbie kości w pancerzach pozostałych żółwi, nie jest obecnie możliwe rozstrzygnięcie, czy anatomia Proterochersis jest charakterystyczna tylko dla tego rodzaju, czy też reprezentuje stan pierwotny dla wszystkich żółwi. Ta druga możliwość wpisywałaby się jednak w doskonale widoczny w ewolucji tych zwierząt trend redukcji liczby elementów pancerza. Należy pamiętać, że szwy między kośćmi, choć pozwalają na wzrost i mogą amortyzować tępe uderzenia, są słabymi punktami w sytuacjach gdy dochodzi do rozrywania i przebijania – a więc scenariuszach najlepiej oddających działania drapieżników. Zmniejszenie liczby elementów kostnych pancerza prowadzi automatycznie do zmniejszenia liczby połączeń między nimi, a więc przekłada się na zwiększenie wytrzymałości mechanicznej całej skorupy. Redukcja liczby kości skórnych byłaby więc sposobem optymalizacji. Na tej samej podstawie można też wytłumaczyć częstsze niż u żółwi współczesnych całkowite zrastanie się wszystkich kości pancerza u gatunków triasowych, które tak bardzo utrudniało dotąd poznanie ich układu.

Rok 2019 przyniósł także publikację dotyczącą śladów bytności triasowych zwierząt w Porębie – bromalitów (skamieniałej zawartości przewodu pokarmowego), a wśród nich prawdopodobnych koprolitów (skamieniałych odchodów) żółwi. Poza T. Szczygielskim i T. Sulejem, w skład zespołu weszli tym razem też Piotr Bajdek i Agnieszka Kapuścińska. Wspomniane koprolity zawierają w sobie szczątki ryb, mogą sugerować zatem, że Proterochersis porebensis przynajmniej część swojego życia spędzał w środowisku wodnym. Jest to o tyle zaskakujące, że dotąd badania wewnętrznej struktury tkanki kostnej i proporcji kończyn triasowych żółwi sugerowały ich związek z suchym lądem. Taka interpretacja jest jednak być może wspierana przez kształt pancerza, który u gatunku z poręby wydaje się być bardziej spłaszczony niż u niemieckiego Proterochersis porebensis – niskie, opływowe skorupy są zaś u dzisiejszych żółwi zazwyczaj (choć nie zawsze) wskaźnikiem wodnego trybu życia.

Studia nad żółwiami z Poręby trwają. W opracowaniu jest układ kostny i mięśniowy kończyn, których kości nie są znane dla niemieckiego Proterochersis robusta, ale w Porębie są liczne i pochodzą od osobników w różnym wieku. Analizowana jest także mikrostruktura kości – fragmenty pancerza po pocięciu na płytki grubości poniżej 0,5 mm są badane pod mikroskopem. Planowane są także badania odporności pancerza triasowych żółwi przy pomocy komputerowej symulacji naprężeń. Największą zagadką pozostaje obecnie czaszka Proterochersis, która nie została odnaleziona dotąd ani w Niemczech, ani w Polsce. Coroczne wykopaliska w Porębie dają jednak nadzieję, że i ta tajemnica anatomii najwcześniejszych żółwi zostanie w końcu rozwiązana.

źródło: Instytut Paleobiologii PAN


PARTNERZY

forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie