Około 190 milionów lat temu po terenach dzisiejszej Antarktydy poruszał się duży mięsożerny dinozaur o niezwykłej ozdobie na głowie. Jego skamieniałości odkryto w 1991 roku, na wysokości blisko czterech tysięcy metrów, w Górach Transantarktycznych. Szczególną uwagę badaczy przyciągnął grzebień wyrastający ponad oczodołami. Kriolofozaur okazał się jednym z największych znanych drapieżnych teropodów wczesnej jury, a jego szczątki dostarczyły informacji o świecie, w którym Antarktyda była znacznie cieplejszym kontynentem. Do dziś nie udało się jednak rozstrzygnąć, jaką funkcję pełniła charakterystyczna ozdoba ani gdzie dokładnie przebiegały jego najbliższe pokrewieństwa ewolucyjne.
Antarktyda była częścią wielkiego południowego lądu
W czasach kriolofozaura Antarktyda nie przypominała współczesnej krainy lodowców. Należała do Gondwany, rozległego obszaru lądowego obejmującego również tereny przyszłej Ameryki Południowej, Afryki, Australii i Indii. Panowały tam znacznie łagodniejsze warunki klimatyczne niż obecnie, a w krajobrazie występowały rzeki i obszary porośnięte roślinnością.
Świadectwem tego dawnego środowiska są skały formacji Hanson, odsłaniające się w środkowej części Gór Transantarktycznych. Powstawały we wczesnej jurze, w warunkach związanych z działalnością rzek i procesami wulkanicznymi. Wśród osadów znajdują się piaskowce oraz warstwy zawierające materiał pochodzenia wulkanicznego. To właśnie w tych skałach zachowały się kości kriolofozaura i innych zwierząt zamieszkujących dawną Antarktydę.
Roślinność ówczesnych południowych lądów obejmowała między innymi paprocie, skrzypy i drzewa iglaste. Mimo cieplejszego klimatu zwierzęta żyjące na wysokich szerokościach geograficznych doświadczały dużych sezonowych zmian długości dnia. Nie wiadomo, jak kriolofozaury radziły sobie z tymi warunkami ani czy pozostawały na określonych terenach przez cały rok.
Wczesna jura pozostawiła również liczne ślady obecności dinozaurów na innych kontynentach. Na obszarze dzisiejszej Polski odkryto między innymi kopalne tropy dużych teropodów i roślinożernych zauropodomorfów. W przeciwieństwie do antarktycznego znaleziska większość tych świadectw nie pozwala jednak rozpoznać konkretnego gatunku na podstawie budowy szkieletu.
Odkrycie na zboczu góry Kirkpatrick
Przełom nastąpił podczas antarktycznego lata na przełomie 1990 i 1991 roku. Geolog David Elliot prowadził badania w rejonie góry Kirkpatrick, niedaleko lodowca Beardmore. Na wysokości około czterech tysięcy metrów jego zespół natrafił na skamieniałości dużego zwierzęcia. O odkryciu poinformowano paleontologa Williama Hammera, który wraz ze współpracownikami przystąpił do wydobywania materiału.
Stanowisko znajdowało się w miejscu wyjątkowo trudnym do prowadzenia wykopalisk. Niskie temperatury, silny wiatr, wysokość nad poziomem morza i konieczność transportowania ciężkich bloków skalnych ograniczały możliwości badaczy. Mimo tych przeszkód udało się pozyskać znaczną liczbę kości, w tym fragmenty czaszki, żuchwy, kręgosłupa i kończyn.
Wśród szczątków szczególnie wyróżniał się fragment czaszki z wysoką kostną ozdobą. Nie przypominał on typowych struktur spotykanych u znanych wówczas dużych teropodów.
W 1994 roku Hammer i William Hickerson przedstawili naukowy opis nowego dinozaura w czasopiśmie „Science”. Nadali mu nazwę Cryolophosaurus ellioti. Pierwszy człon oznacza w przybliżeniu „jaszczura o lodowym grzebieniu”, a drugi upamiętnia Davida Elliota, którego zespół odkrył skamieniałości.
Najważniejszy szkielet otrzymał oznaczenie FMNH PR 1821. Materiał ten trafił do zbiorów Field Museum w Chicago i stał się podstawą kolejnych badań anatomii gatunku.
Grzebień wyrastał poprzecznie ponad oczami
Najbardziej rozpoznawalna cecha kriolofozaura znajduje się w górnej części czaszki. Jest nią wysoki grzebień kostny, ułożony poprzecznie względem długiej osi głowy. Taka konstrukcja odróżnia go od wielu innych teropodów posiadających podłużne grzebienie lub wyrostki na pysku.
Ozdobę tworzyły przede wszystkim silnie rozbudowane ku górze kości łzowe. Jej powierzchnia miała charakterystyczne wypukłości i bruzdy, a poszczególne fragmenty układały się w strukturę przypominającą wachlarz. Wygląd grzebienia był na tyle osobliwy, że dinozaur otrzymał nieformalny przydomek „Elvisaurus”, nawiązujący do fryzury Elvisa Presleya.
W 2007 roku Nathan Smith, Peter Makovicky, William Hammer i Philip Currie opublikowali szczegółowe opracowanie szkieletu. Wskazali w nim również inne nietypowe cechy czaszki, w tym proporcje kości otaczających otwory skroniowe. Zwrócili także uwagę na wyjątkowo wydłużone wyrostki żeber szyjnych.
Badania pozwoliły dokładniej rozpoznać budowę zwierzęcia, lecz sam grzebień nadal pozostaje zagadką. Zachowane kości nie pokazują, jak wyglądały pokrywające go tkanki za życia dinozaura. Nie można też odtworzyć jego ubarwienia ani ustalić, czy był szczególnie widoczny z większej odległości.
Ozdoba mogła służyć do komunikacji
Grzebień kriolofozaura był stosunkowo cienki. Jego budowa nie wskazuje, aby nadawał się do przyjmowania silnych uderzeń podczas bezpośredniej walki. Paleontolodzy rozważają więc inne możliwości wyjaśnienia obecności tak rozbudowanej struktury.
Jedną z nich jest wykorzystywanie grzebienia podczas zachowań związanych z rozpoznawaniem osobników lub prezentacją. Mógł odgrywać rolę przy doborze partnerów, a także w kontaktach między zwierzętami należącymi do tego samego gatunku. Podobne funkcje proponuje się w odniesieniu do ozdób kostnych różnych wymarłych dinozaurów.
Nie oznacza to jednak, że znamy rzeczywiste zachowania kriolofozaurów. Brakuje odpowiedniej liczby czaszek pozwalających porównać wielkość i kształt grzebienia u różnych osobników. Nie wiadomo również, czy ozdoba zmieniała się podczas wzrostu albo wykazywała różnice związane z płcią.
Interpretacja grzebienia jako struktury służącej do komunikacji pozostaje zatem hipotezą opartą na jego anatomii i porównaniach z innymi zwierzętami, a nie bezpośrednio zaobserwowanym zachowaniem.
Osiągał rozmiary dużego jurajskiego drapieżnika
Kriolofozaur należał do największych znanych teropodów wczesnej jury. W zależności od przyjętej rekonstrukcji długość jego ciała szacuje się na około sześć do ośmiu metrów, a masę na kilkaset kilogramów. Wartości te pozostają przybliżone, ponieważ nie odkryto kompletnego szkieletu pozwalającego dokładnie odtworzyć wszystkie proporcje.
Zachowane kości wskazują, że zwierzę poruszało się na dwóch kończynach tylnych. Miało wydłużony tułów, szyję i długi ogon, który pomagał utrzymywać równowagę. Przednie kończyny były krótsze od tylnych. W szczękach znajdowały się ostre zęby odpowiednie do chwytania i rozrywania pokarmu pochodzenia zwierzęcego.
Nie ma podstaw, by określać dokładną prędkość, z jaką kriolofozaur mógł biegać. Podobnie nieznane pozostają szczegóły jego skóry i naturalnego ubarwienia. Rekonstrukcje całej sylwetki powstają dzięki zestawianiu zachowanych kości z anatomią innych wczesnych teropodów.
Jego duże rozmiary sugerują, że mógł zajmować wysoką pozycję w miejscowym ekosystemie drapieżników. Nie wiadomo jednak, na jakie zwierzęta polował najczęściej, czy wykorzystywał padlinę ani jak dużego terytorium potrzebował do zdobywania pożywienia.
Zęby znalezione przy szkielecie wskazywały na obecność innych drapieżników
W sąsiedztwie kości kriolofozaura odkryto także zęby mięsożernych teropodów. Już w pierwszym naukowym opisie stanowiska zwrócono uwagę na możliwość, że pochodziły od zwierząt żerujących na szczątkach innych dinozaurów. Podczas rozrywania pokarmu teropody mogły tracić zęby, które następnie pozostawały w osadzie. Takie znaleziska bywają świadectwem żerowania, lecz ich interpretacja wymaga uwzględnienia położenia skamieniałości i warunków, w których zostały pogrzebane.
Rozważano możliwość, że przy martwym kriolofozaurze żerowały inne teropody. Nie wiadomo jednak, czy znalezione zęby należały do kolejnych osobników tego samego gatunku, czy do przedstawicieli odmiennych gatunków drapieżników. Ich obecność nie stanowi zatem rozstrzygającego dowodu kanibalizmu, choć taka interpretacja pojawiała się wśród rozważanych hipotez.
Same zęby nie wskazują też, co spowodowało śmierć odkrytego osobnika. Mógł zginąć z przyczyn niezwiązanych z atakiem innego zwierzęcia, a jego szczątki dopiero później stały się dostępne dla padlinożerców. Bez dodatkowych dowodów nie sposób odtworzyć przebiegu tych wydarzeń.
Obok kriolofozaura żył wczesny krewniak zauropodów
Skamieniałości z formacji Hanson pokazują, że kriolofozaur był częścią bardziej zróżnicowanego środowiska. W tym samym rejonie Gór Transantarktycznych odkryto szczątki dinozaurów roślinożernych, wśród których znalazł się Glacialisaurus hammeri.
Gatunek ten został opisany w 2007 roku przez Nathana Smitha i Diega Pola. Podstawą badań były fragment kości udowej oraz stosunkowo dobrze zachowane elementy stopy. Na ich podstawie ustalono, że zwierzę należało do wczesnych zauropodomorfów, czyli linii ewolucyjnej obejmującej również późniejsze wielkie zauropody. Prawdopodobnie żywiło się przede wszystkim roślinami, podobnie jak inni przedstawiciele tej grupy.
Glacialisaurus nie reprezentował jeszcze budowy typowej dla bardziej zaawansowanych, czworonożnych olbrzymów, takich jak brachiozaur, którego szczątki znaleziono w amerykańskim Kolorado. Jego anatomia zachowywała cechy wcześniejszych przedstawicieli zauropodomorfów.
Obecność dużego roślinożercy na tym samym obszarze czyni go potencjalnym źródłem pożywienia dla kriolofozaura. Nie odnaleziono jednak jednoznacznych dowodów wskazujących, że oba gatunki wchodziły ze sobą w relacje drapieżnik–ofiara.
Znaleziska obejmowały także fragmenty pterozaura oraz ząb tritylodonta, przedstawiciela wymarłej grupy synapsydów spokrewnionych ze ssakami. Odkrycia te potwierdzają, że na wczesnojurajskiej Antarktydzie występowały zwierzęta należące do różnych linii ewolucyjnych. Stanowiska dostarczyły jednak jedynie częściowego obrazu tamtejszej fauny.
Początkowo trudno było ustalić jego pokrewieństwo
Opis kriolofozaura wzbudził zainteresowanie również ze względu na połączenie cech anatomicznych spotykanych u różnych grup teropodów. Niektóre fragmenty czaszki przypominały budowę bardziej zaawansowanych drapieżników, inne elementy szkieletu wskazywały na wcześniejsze etapy ewolucji tej grupy.
W początkowych analizach rozważano jego związki z liniami prowadzącymi do późniejszych dużych teropodów, wśród których znajdował się allozaur, znany z licznych odkryć późnojurajskich skamieniałości. Kolejne badania przynosiły jednak odmienne wyniki. W opracowaniu z 2007 roku wskazano podobieństwa między kriolofozaurem a innymi wczesnojurajskimi teropodami, w tym dilofozaurem z Ameryki Północnej i drakowenatorem z południowej Afryki. Badacze uwzględnili setki cech anatomicznych, próbując ustalić ich wzajemne relacje ewolucyjne.
Dokładne miejsce kriolofozaura w drzewie rodowym teropodów nadal pozostaje przedmiotem dyskusji. Duże znaczenie ma ograniczona liczba skamieniałości, ponieważ brakujące części szkieletu utrudniają przeprowadzanie porównań z innymi rodzajami. Nie można również traktować go jako bezpośredniego przodka późniejszych wielkich drapieżników wyłącznie na podstawie podobieństw budowy.
Jego odkrycie pokazało natomiast, że duże mięsożerne teropody były obecne na południowych obszarach Gondwany już we wczesnej jurze. Miało to znaczenie dla badań nad rozprzestrzenianiem się dinozaurów oraz wczesnymi etapami ich ewolucji.
Antarktyczne skamieniałości nadal kryją wiele niewiadomych
Po odkryciu pierwszego szkieletu badacze wracali w okolice góry Kirkpatrick, pozyskując kolejne szczątki zwierząt żyjących na dawnym południowym kontynencie. Materiał pochodzący z późniejszych wypraw nadal ma znaczenie dla odtwarzania anatomii i zróżnicowania antarktycznych dinozaurów.
W przypadku kriolofozaura szczególnie potrzebne byłyby kolejne dobrze zachowane czaszki oraz szkielety osobników różnej wielkości. Pozwoliłyby sprawdzić, jak podczas wzrostu zmieniały się proporcje ciała i grzebienia, a także dokładniej określić jego pokrewieństwo z innymi teropodami.
Nadal nie znamy sposobu rozmnażania się kriolofozaurów, ich zachowań społecznych ani przyczyny śmierci osobnika odkrytego w 1991 roku. Nie udało się również ustalić, czy charakterystyczny grzebień był wykorzystywany podczas zachowań godowych. Szczątki wydobyte z antarktycznych skał dostarczyły już wielu informacji o budowie tego drapieżnika, lecz odpowiedzi na część pytań mogą przynieść dopiero kolejne znaleziska.
Źródła
- Hammer W.R., Hickerson W.J. (1994), A crested theropod dinosaur from Antarctica, „Science”, t. 264, nr 5160, s. 828–830. DOI: 10.1126/science.264.5160.828.
- Smith N.D., Makovicky P.J., Hammer W.R., Currie P.J. (2007), Osteology of Cryolophosaurus ellioti (Dinosauria: Theropoda) from the Early Jurassic of Antarctica and implications for early theropod evolution, „Zoological Journal of the Linnean Society”, t. 151, nr 2, s. 377–421. DOI: 10.1111/j.1096-3642.2007.00325.x.
- Smith N.D., Pol D. (2007), Anatomy of a basal sauropodomorph dinosaur from the Early Jurassic Hanson Formation of Antarctica, „Acta Palaeontologica Polonica”, t. 52, nr 4, s. 657–674.
- Elliot D.H., Larsen D., Fanning C.M., Fleming T.H., Vervoort J.D. (2017), The Lower Jurassic Hanson Formation of the Transantarctic Mountains: implications for the Antarctic sector of the Gondwana plate margin, „Geological Magazine”, t. 154, nr 4, s. 777–803. DOI: 10.1017/S0016756816000388.
- Yun C. (2019), An enigmatic theropod Cryolophosaurus: Reviews and comments on its paleobiology, „Volumina Jurassica”, t. 17, s. 103–110.