A földtörténeti újkor evolúciós folyamatai

A földtörténeti újkor kezdetén, a harmadkor elején Ausztrália levált az Antarktiszról, az északi félteke szétvált É-Amerikára és Eurázsiára. A Gondwána is széthullott. Dél-Amerika összekapcsolódott É-Amerikával, India Eurázsiának ütközött  és így a harmadkor végére a kontinensek jelenlegi elrendeződése kialakult. Éghajlatára először a meleg, trópusi jelleg, a korszak második felétől egy lassú lehűlés volt jellemző. A növényzetre a ma élő nyitvatermők, sokféle zárvatermő elterjedése jellemző. Trópusi területeken pálmák, szubtrópuson babér- és keménylombú erdők. Mammutfenyők, mocsárciprusok. E korból származnak a hazai barnakőszéntelepek. Mérsékelt erdők – tölgy- nyírfajokkal. Az állatvilágra az emlősök példátlan fejlődése jellemző, kialakultak a ma élő gerincesek ősei. Még a kréta korszak közepén kialakultak a méhlepényes és az erszényes emlősök is. Az erszényesek őshazája a déli féltekén lehetett. A szétdarabolódás után Ausztráliában terjedhettek szét adaptív, az elszigetelődés miatt, mivel máshonnan kiszorították őket a méhlepényesek. A harmadkor első felére már a méhlepényesek fő rendjei is elkülönültek egymástól: rovarevők, rágcsálók, ragadozó, cetek, patások, főemlősök rendjei.

A negyedkor a földtörténet legrövidebb időszaka, közel 3 millió éve tart. A korszak kezdetén az erőteljes lehűlés eljegesedést váltott ki. A sarkokon kialakult összefüggő jégtakaró többször is lehúzódott – átlag százezer éves időtartammal. Ma éppen felmelegedő szakaszban élünk. A gyors klímaváltozásokat a harmadkori melegebb éghajlatot igénylő fajok többsége kipusztult. A fennmaradó fajok alkalmazkodása, vándorlása, keveredése új fajok számára nyitotta meg az utat. Megjelent a leghibbantabb, leggonoszabb állat az ember is.


A földtörténeti őskor evolúciós folyamatai – az élő anyag és az első élő rendszerek kialakulása

15 milliárd éve ősrobbanás. A Föld kb. 4 milliárd éves. Kb. 100 km vastag lemezek borítják a felszínt, ezek állandóan mozognak. Ezt a kort elsősorban a földfelszín és a légkör kialakulása irányította. őslégkör: vízgőz, NH3, N, CO2 és szénhidrogénekből álló redukáló. Az őslégkör kialakulása közben a forró földfelszín annyira lehűlt, hogy a víz csapadék formában kivált – ősóceánok. Ez CO2-t, kőzetekből ásványi sókat oldhatott ki. Az egyszerű szerves anyagok keletkezéséhez az energiát valószínűleg a Nap ibolyántúli sugárzása, a gyakori villámlások és a vulkáni tevékenységek biztosították. Stanley Miller – H, N, NH3, CH4, elektromos kisülések – aminosavak keletkeztek. A. Oparin – az élet megjelenéséről alkotott elmélet. Kialakultak az első élő rendszerek, amelyek már reprodukcióra és primitív anyagcserére is képesek lehettek. A fehérjék és a nukleinsavak megjelenése döntő volt. Az ősi élő rendszerek az energiát, kiindulási vegyületeket az ősóceánból vették fel, majd ennek kifogyásával kb. 3,5 milliárd éve meg kellett, hogy jelenjenek az autotróf anyagcserét folytató rendszereknek is. Valószínűleg ezekből kb. 3 milliárd éve kialakultak a prokarióták. ősi baktériumok és kékmoszatok – van már kőzetminta. A kékmoszatok fotoszintézisével megjelent a légkörben az oxigén – kialakulhatott az ózonréteg – kiterjedtek az élővilág elterjedésének határai – prokarióták adaptív szétterjedése az ősóceánban. Így nagy fokú változatosságra tettek szert. Nagyobb alkalmazkodó készség csak egy új szerveződési forma megjelenésével jöhetett létre – ez az eukarióta sejt kialakulásakor történt – egyesítette magában a különböző prokarióták evolúciós előnyeit. A valódi sejtmag sokkal jobb genetikai változékonysághoz szolgált alapul. Sorozatos endoszimbiózis elmélete. Mitokondrium – légzés fontos határkő volt a biológiai evolúcióban, mert a jelentős energiatöbblet segítette elő a többsejtű eukarióták kialakulását kb. 1 milliárd éve – váz nélküli leletanyagok. Az őskor végére megjelentek a többsejtű zöldmoszatok, csalánozók, gyűrűsférgek, ízeltlábúak és a tüskésbőrűek szilárd váz nélküli elődei. Ezek az állatok mind kihaltak, tehát nem közvetlen ősei a későbbi gerinctelen fajoknak.


A földtörténeti középkor evolúciós szakaszai

A földtörténeti középkor kezdetén a triász időszakában, mintegy 100 millió év alatt az óceán kettéválasztotta a Pangeát: északi Laurázsia, déli Gondwána. Az éghajlat kiegyenlítettebb, növényzet a permihez hasonló. A harasztokat fokozatosan háttérbe szorították a nyitvatermők, az ősfák kipusztultak, helyükön páfrányfenyők és ősi fenyőtípusok terjedtek el. A tengerekben tömegesen terjedtek el a mészvázas zöldmoszatok, a puhatestűek (kagylófajok, fejlábúak közé tartozó ammoniták – szintjelző állatok). A szárazföld legjellegzetesebb gerincesei a hüllők – a triászban jelent meg a dinoszauruszok sokféle alakja. A triász végén a hüllők egyik csoportjából alakultak ki a kistermetű első emlősök, de csak később terjedtek el.

A jura idejében a két kontinens tovább távolodott, a Gondwána feldarabolódása is megindult. Az éghajlat kiegyenlített, óceáni jellegű – egységesen gazdag növénytakaró. Számos nyitvatermő virágkorát élte: szágópálmák vagy páfrányfenyők, de az uralkodó fafajok a fenyők voltak. A tengerekben továbbra is az ammoniták a szintjelzők. Ekkor jelentek meg a ma élő csontoshalak első ősei. Néhány őshüllő mint az ichtyosaurus a tengeri élőhelyekhez is adaptálódott. A szárazföldön a vízi élőhelyek kivételével mindenhová eljutottak a dinoszauruszok. Méretük ekkor maximálódott (20-30 m is lehetett). A jura végén jelent meg az ősmadár – még sok hüllőbélyeg, de van szárny és tollak.

A kréta időszakában É-Amerika elszakadt Európától, D-Amerika pedig Afrikától. Majd az afrikai kontinens ütközése Európa és Ázsia déli részeivel létrehozta korunk legnagyobb hegységeit (Alpok, Kárpátok, Kaukázus, Himalája). A kréta időszak végétől fokozatosan kialakult a kontinensek mai elrendeződése. Folyton változott a szárazföldek és a vizek helyzete és aránya, ami hatással volt az éghajlatra –> az élővilág evolúciójára. Az élőlények gyakran kényszerültek gyors alkalmazkodásra – erőteljes szelekció – új fajok. A nyitvatermőket sok helyütt a zárvatermők kiszorítják. Az egyre változatosabbá váló zárvatermők között párhuzamosan fejlődnek ki az egyszikű és kétszikű fajok. A zárvatermők törzsfejlődését időben megelőzte a rovarok törzsfejlődésének kezdete, ami a karbonkorban már nagyfokú elterjedésükhöz vezetett. Így a zárvatermő virágok beporzását a krétában már sokféle bogár, hártyásszárnyú végezte. A kréta első szakaszában még az élőhelyek nagy többségét a hüllők birtokolják. Megjelentek a nagytermetű ragadozók is közöttük. A korszak második felére kialakultak az új típusú madarak – már nincs foguk, hanem csőrük van. Az emlősök gyarapodni kezdtek, amelyek ökológiai szempontból megfeleltek a mai apró rágcsálóknak. A kréta végére nagyarányú kihalás tizedelte meg az élővilágot. Az ősi növényzet nagy része, sok tengeri puhatestűfaj (köztük az ammoniták), az őshüllők véglegesen kipusztultak. Ez lehetőséget kínált a zárvatermőknek, madaraknak, emlősöknek az evolúciós kibontakozáshoz. A korszak elnevezése: (kambrium, ordovicium, szilur, devon, karbon, perm) triász – a földtört. középkor legalsó rétege, németországi lelőhelyein, hármas tagolásban található, jura – Jura-hegység.


A dinoszaurusz-kutatás újdonságai

A dinoszauruszok nem szűnnek meg ámulatba ejteni az embert. Mióta az első Iguanodon csontváza napvilágra került, se szeri se száma a dínókról szóló képeskönyveknek és fantasztikus történeteknek. (Még a Sherlock Holmes regények szerzője, Sir Arthur Conan Doyle is írt a dinoszauruszok uralta Elveszett világról.) Pár éve a Jurassic Park keltette fel az érdeklődést újra a dínók iránt, most pedig egy újabb őshüllős filmet csodálhatunk meg a moziban a Disney stúdió Dínóját.

De nem csak a laikusokat, a tudósokat is folyamatosan foglalkoztatják ezek a különös lények. Néhány éve izgalmas leletek kerültek elő a mongol Góbi-sivatagból, többek között az azóta híressé vált Velociraptor és nemrég akadtak rá Dél-Amerikában egy a Tyrannosaurus rexnél is nagyobb ragadozóra, a Giganotosaurusra. Az újabb és újabb leletek és a régiek tüzetes átvizsgálása legalább annyi új kérdést vet fel, mint ahány korábbit megválaszol. Jelenleg négy fő kérdése van a dinoszauruszok kutatásának: meleg- vagy hidegvérű állatok voltak-e, volt-e náluk fejlett utódgondozás, mely csoportokból származtak és milyen csoportok származtak belőlük valamint az örökzöld téma, miért tűntek el olyan hirtelen, mi okozta kipusztulásukat. Nézzük ezeket sorjában!

Harminc éve csak gúnyos kacajt kapott volna, aki komoly tudományos körökben melegvérű, fürge és okos dinoszauruszokról beszélt. Ma már azonban egyre biztosabbnak tűnik, hogy a buta és lassú, kihalásra rendeltetett dínókról alkotott kép tarthatatlan. Az állatok testfelépítése alapján egyértelmű, hogy a ragadozók folyamatosan voltak képesek gyorsan futni. Sok olyan dinoszauruszt is találtak, melyek olyan hideg éghajlaton éltek, ahol ma nem képesek hidegvérű állatok megélni. Mindezek alapján egyes paleontológusok felvetették a gondolatot, nem lehetséges-e, hogy léteztek melegvérű dinoszauruszok is. A kérdést eldönteni látszott, mikor egy ritka szerencsés leletben vizsgálható volt egy kisebb ragadozó dinoszaurusz szíve, és a vizsgálatok alapján egyértelmű lett, hogy annak felépítése majdnem teljesen megegyezik a ma élő melegvérűek szívének szerkezetével. Még egyértelműbb lett a helyzet, mikor

Kínában olyan kövületek kerültek napvilágra, melyeken jól megfigyelhető volt a testet borító apró tollak dús bevonata. Ilyen hőszigetelő kültakaróra ugyanis csak a testmeleg megőrzése miatt lehet szükség.
Mindez persze nem jelenti azt, hogy minden dínó melegvérű lett volna, számítások kimutatták, hogy ha a hatalmas (30 tonnás) Apatosaurus melegvérű lett volna, vérkeringésének fenntartásához legalább 800 kilogrammos szívre és 600 Hgmm-es vérnyomásra lett volna szüksége. Mindezek ellenére ma már ezeket az óriásokat sem tartják afféle tunya behemótoknak, akik csak félig vízbe merülve bírják el saját súlyukat. Nyomaikból kiderül, hogy szárazföldi lények voltak és kényelmes sétájuk során is 6,5 km/órás tempóban gyalogoltak, vagyis gyorsabban, mint egy ember.
Az dínók viselkedéséről alkotott képet sokáig a ma élő hüllők viselkedésére alapozták. Ennek alapján lassú és nem túl intelligens lényeknek képzelték őket. Mára már ez az elképzelés is tarthatatlanná vált. A legfontosabb lelet ebből a szempontból egy Maiasaurus telep volt. Ezen a telepen, melyet egy vulkánkitörés pusztított el, több tízezer állat élt együtt.

Öregek, fiatalok és fiókák együtt. A fészkek fedetlenek (sok más dinoszaurusznál is), amiből egyértelmű, hogy a szülők testükkel kellet, hogy védjék a tojásokat az időjárás viszontagságaitól. (A mai hüllők mind elássák tojásaikat.) A fészkekben a tojáshéjak alaposan össze voltak taposva, amiből arra lehet következtetni, hogy a fiókák hosszabb időt töltöttek el ott. Több hónapos fiatalokat is találtak a fészkekben és az utódok súlygyarapodásának sebessége alapján az is feltételezhető, hogy a szülők (a ma élő madarakhoz hasonlóan) táplálták fészeklakó utódaikat. Egyes kutatók az egyedek elhelyezkedése alapján nem tartják lehetetlennek, hogy az utódnevelés a telepen munkamegosztásban, a mai pingvintelepek óvodáihoz hasonló rendszerben folyt. Szintén a csapatokban talált növényevők elhelyezkedésének elemzéséből vált világossá az is, hogy a hordák a mai patásokhoz hasonlóan fejlett csoportot alkottak, melyben a fiatal és gyengébb egyedek a horda közepén, a nagyobb védelmet nyújtó helyen legeltek. A kisebb testű ragadozók kövületeinek vizsgálatából és az általuk hagyott nyomokból az is egyértelmű, hogy nem egy faj falkákban vadászott, a mai farkasokhoz hasonlóan. Ez pedig már komoly kommunikációt és együttműködést feltételez az egyedek között.

Korábban a dínók intelligenciájának mérőszámául az agytérfogat és a testtömeg hányadosát használták. Ma azonban már tudjuk, hogy a nagyobb test mozgatása nem feltétlenül igényel egyenesen arányosan nagyobb agyat, hiszen az izomcsoportok száma nem feltétlenül nő a testméret növekedésével. A megfelelően korrigált számításokkal még az igazi óriások sem tűnnek különlegesen butának. Egyes kisebb ragadozók agytérfogat/testtömeg hányadosa pedig messze magasabb bármely ma élő hüllőénél.

Különös felfedezéseket eredményezett a dínók eredetének kutatása is, ma már elfogadott nézet, hogy a legkorábbi dinoszauruszok két lábon jártak, és a négy lábon járás csak másodlagosan alakult ki. Ez magyarázatot ad arra is, hogyan alakultak ki a ma élő hüllőknél található tolólábak helyett az emlősökéhez hasonlító járólábak.

Szintén sok vita tárgya, hogy a madarak ősei vajon a dinoszauruszok és a mai hüllők szétválása előtt váltak-e el ettől az ágtól, vagy pedig a dinoszauruszokból alakultak-e ki. A korábban már említett tollas dínók felfedezése komoly érv amellett, hogy a dinoszauruszokban a madarak őseit is tisztelhetjük. Természetesen az egyik legizgalmasabb kérdés, sőt az őslénytan egyik legnagyobb rejtélye, hogy miért tűntek el a dinoszauruszok.

Számtalan elmélet próbálta már magyarázni, mi okozhatta kipusztulásukat. A 60-as években elterjedt nézett szerint a túlzott specializáció lett a vesztük. Nem voltak képesek reagálni az éghajlati változásokra. Ma már biztos, hogy ez a változat teljes mértékben ellenkezik a tényekkel. A földtörténeti Középkor végén, a Kréta időszakban is bőven voltak generalista dinoszaurusz fajok, melyeknek jól kellett volna tűrniük a változásokat. Az divatos elméletek között megtalálhatjuk a klimatikus változásokat (amit a kontinensek vándorlása okoz), a fokozott vulkáni tevékenységet és az ezáltal okozott üvegház-hatást, egy közeli szupernóva robbanását és valamilyen dínóspecifikus fertőző betegséget is.

Az újabb elméletek közül azonban egyre szélesebb körben válik elfogadottá Walter Alvarez 1980-ban közreadott tézise, amely egy hatalmas meteoritnak szánja a fő szerepet a dínók kipusztításában. Eszerint mintegy 66 millió évvel ezelőtt egy 10 kilométer átmérőjű meteorit csapódott a mai Yucatán-félsziget helyére. A Mexikói-öböl ennek a meteoritnak a krátere. Nemrég fúrásokat végeztek Floridánál az óceáni kőzetben és ezek eredményei alapján majdnem bizony, hogy az Alvarez-meteorit valóban létezett. Alvarez modellezte, milyen következményekkel járhatott egy ilyen becsapódás. Arra jutott, hogy egyrészt a felforrósodott levegő a kontinens felé sodródott és lángba borította egész Észak-Amerikát, másrészt annyi por került a légkörbe, ami évekre jelentősen csökkentette a Földre jutó napfény mennyiségét. Mindez természetesen drasztikus éghajlati változásokat vont maga után, melyek a dinoszauruszok kihalásához vezettek.

Korábban a úgy vélték a tudósok, hogy a katasztrófáknak nincsen komoly hatásuk az élővilág evolúciójára. Úgy érezték ezzel pont az a Cuviér-féle katasztrófa-elmélet lopakodik be a hátsó ajtón át a biológiába, amit Darwin söpört le a pályáról. Mára azonban már túl sok a bizonyíték arra, hogy tagadni lehetne a katasztrófa tényét.
Bár Alvarez elmélete nagyon tetszetős, mégsem ad tökéletes választ a kérdésre. Egyrészt azért nem, mert dinoszauruszok hanyatlása már évmilliókkal korábban megkezdődött, igaz a Kréta korszak legvégén hirtelen felgyorsult. Másrészt azért mert nem ad magyarázatot arra, miért nem szenvedték meg a katasztrófát éppennyire az emlősök és a hüllők, miért hagyta majdnem érintetlenül a tengeri élővilágot. A jelenleg tartott elképzelés szerint a dinoszauruszok kipusztulása valamilyen más okból már korábban megkezdődött és a meteorit becsapódása volt a kegyelemdöfés.