Dinosaurierna trängde undan sig själva

De växtätande sauropoderna kunde bli längre än två tennisplaner och väga över 80 ton. Det motsvarar vikten hos minst tio Tyrannosaurus rex, eller kanske 15 storvuxna elefanter. De var större än något djur som någonsin vandrat på jorden. Sauropoderna liknade inga andra djur; de påminde snarare om vandrande lyftkranar. De hade en jättelång hals och en stor rund kropp med fyra kraftiga ben. Även svansen var lång och fungerade som en motvikt till halsen. I förhållande till kroppens storlek var huvudet pyttelitet. Det är lätt att se något komiskt i de här jättedjuren, och kanske avfärda dem som ett av naturens misslyckade experiment. Men inget kunde vara mer felaktigt. Sauropoderna var en mycket framgångsrik dinosauriegrupp som dominerade ekosystemen i mer än 100 miljoner år. Martin Sander är professor i paleontologi vid Bonns universitet i Tyskland. Hans forskarteam har studerat sauropodernas anatomi för att försöka förstå hur de kunde bli så stora. Forskarteamet har nu kunnat visa att den underliga kroppsformen var själva förutsättningen för deras storlek. – Den långa halsen gav sauropoderna ett övertag över andra stora dinosauriearter. Den medförde att de kunde äta på ett effektivt sätt utan att behöva flytta sin tunga kropp, säger Martin Sander. Man skulle kunna tro att den långa halsen utvecklades för att sauropoderna skulle kunna beta i trädtopparna. Men så var det inte, bara ett fåtal arter kunde lyfta huvudet så högt. Den långa halsen förvandlade sauropoderna till högeffektiva ätmaskiner som kunde svepa ut med huvudet och på så sätt beta av en stor yta av vegetationen på mycket kort tid. Forskarna har beräknat att det gick åt enorma mängder energi för att sätta sauropodernas kroppar i rörelse. Och när de väl fått upp farten, kostade det lika mycket energi att få stopp på ekipaget. Deras rörelsemönster påminde lite om ett tåg som anländer till och lämnar en station. Den långa halsen var alltså en förutsättning för att sauropoderna skulle kunna försörja sina enorma kroppar med energi. Men halsen krävde en rad speciella anpassningar för att fungera. Sauropoderna kunde inte tugga sin mat. Deras små och nätta huvuden saknade de kraftiga käkmuskler som krävs för att mala sönder växtdelar. Förmågan att tugga fanns hos andra växtätande dinosauriegrupper som var samtida med sauropoderna. Men i sauropodernas utvecklingslinje uppstod aldrig den färdigheten. Man kan säga att detta primitiva arvsanlag kom att gynna sauropoderna. Om de hade haft stora och tunga käkmuskler, hade den långa halsen inte kunnat utvecklas, eftersom den inte hade orkat bära upp huvudet. Att tugga är ett sätt att snabba på matsmältningen. Sauropoderna, som inte kunde finfördela maten, löste problemet genom att ha stora magar där mängder med mat sakta bröts ner. – Våra experiment visar att det framför allt är små djur som måste tugga maten. Att tugga snabbar visserligen upp matsmältningen, men det påverkar inte näringsupptaget på längre sikt, säger Martin Sander. Fåglarna är besläktade med dinosaurierna. Märkligt nog visar forskningen att några av de speciella anpassningar som krävs för att fåglar ska kunna flyga, även bidrog till att sauropoderna kunde bli så stora. Fåglarnas lungor är en sinnrik konstruktion som gör det möjligt för blodet att syresättas vid både in- och utandning. Det sker med hjälp av ett antal luftsäckar som sköter själva andningen och som dessutom ökar lungvolymen avsevärt. Martin Sander berättar att forskarna nu är överens om att även sauropoderna hade den här typen av lungor, och att detta var en förutsättning för att kunna transportera tillräckliga mängder syre genom den långa och trånga halsen. – Om lungvolymen är för liten i förhållande till luftstrupens längd, så finns det risk att man bara drar samma luft fram och tillbaka. Det är därför dykare använder en så kort snorkel, säger Martin Sander. Lungornas luftsäckar bidrog även till att göra sauropodernas halsar både lättare och starkare. Luftsäckarna växte in i nackkotorna, så att de fylldes med luft i stället för tung benmärg. Det kanske låter märkligt, men det här systemet finns även hos nutida fåglar. – Man kan finna den här typen av luftfyllda kotor hos vanliga höns, säger Martin Sander. Martin Sander avslöjar dessutom att hans kolleger nyligen upptäckt att sauropoderna kunde manövrera halsen med hjälp av speciella senor som var förbundna med muskler vid nackens bas, vilket gav halsen extra styrka och rörlighet. Sauropoderna var fredliga växtätare och den evolutionära drivkraften bakom deras enorma storleksutveckling var hotet från de största köttätande dinosaurierna. – Att växtätarna är mycket större än rovdjuren ser man även hos däggdjuren. En afrikansk elefant kan väga upp mot sex ton medan det största rovdjuret som funnits, en numera utdöd björnart, maximalt vägde ett ton, säger ekologen Daryl Codron, som forskar om dinosaurier vid Zürichs universitet i Schweiz. Det är lätt att föreställa sig att de gigantiska dinosaurierna lade enorma ägg. Men så var det inte. Det finns nämligen en övre gräns för hur stort ett ägg kan bli. Stora ägg kräver tjockt skal för att inte spricka. Men skalet måste också kunna släppa igenom luft, annars kvävs fostret i ägget. – En 65 ton tung dinosaurie bör ha haft ägg som vägde ungefär tio kilo, säger Daryl Codron. De största dinosaurierna var alltså mer än 6 000 gånger tyngre än sina ägg, vilket även medförde att de nyfödda ungarna var pyttesmå i förhållande till sina föräldrar. Men en stor dinosaurie kunde lägga många ägg, och ungarna växte snabbt. Det har studier av fossila dinosaurieben visat. – Benets mikrostruktur, som brukar vara väl bevarad i dinosauriefossil, ser olika ut beroende på om benet har växt snabbt eller långsamt. Sauropoderna hade så kallat fibrolamellärt ben som indikerar en mycket snabb tillväxt, säger Per Ahlberg, som är professor i evolutionär organismbiologi vid Uppsala universitet. Men trots att sauropoderna växte snabbt, tog det flera årtionden för de största arterna att nå full storlek. Det medförde att sauropodernas ekosystem måste ha skilt sig kraftigt från dagens ekosystem. – Det är fascinerande att tänka sig ett ekosystem som är till bredden fyllt av dinosaurieungar av olika storlekar, säger professor Marcus Clauss, som är kollega till Daryl Codron vid Zürichs universitet. De schweiziska forskarna har med hjälp av matematiska modeller analyserat hur den här armadan av dinosaurieungar påverkade övriga djurarter i ekosystemen. Varje djurart behöver en egen nisch, det vill säga ett unikt levnadssätt som underlättar samexistensen med andra arter i ekosystemet. Hos däggdjursarter lever vuxna och ungar i samma nisch. Ungarna diar tills de blir stora nog att äta samma föda som föräldrarna. Sauropoderna, däremot, behövde ett stort antal nischer under sin uppväxt. De fullvuxna bjässarna, som kunde beta både högt och lågt, hade ett helt annat levnadssätt än de nyfödda ungarna, som fick hålla till godo med markens växter. Allt eftersom sauropodernas ungar växte, bytte de till större och högre växter, vilket även medförde att de bytte nischer. De stora köttätande dinosaurierna fungerade på ett likartat sätt. När de var nyfödda jagade de små byten, för att sedan successivt jaga allt större byten i takt med att de växte. Sannolikt utgjorde sauropodernas ungar de viktigaste villebråden för rovdinosaurierna. De schweiziska forskarnas beräkningar visar att det här förhållandet fick konsekvenser för de mellanstora dinosauriearterna. De stora arternas ungar krävde så stort utrymme i ekosystemens näringsvävar att de konkurrerade ut de medelstora dinosauriearterna. Lars Werdelin är professor i paleontologi och verksam vid Naturhistoriska riksmuseet. Han bekräftar att utgrävningar i dinosaurierika områden stöder forskarnas teorier. – Det finns ett storleksglapp bland de fossila fynden. Man har hittat förhållandevis få medelstora dinosauriearter från den här tidsperioden, säger han. Sauropodernas storhetstid varade från mitten av jura till slutet av krita. Det innebär att jättedinosaurierna var samtida med de första däggdjuren. Däggdjuren var små på den tiden och levde sina liv i skymundan. Forskarnas matematiska modeller visar att även däggdjurens utveckling styrdes av de storvuxna dinosaurierna. – Dinosauriernas ungar fyllde så många nischer i ekosystemen att det var omöjligt för däggdjuren att utveckla stora arter, säger Daryl Codron. Däggdjuren fick alltså hålla till godo med nischer lämpade för djur mindre än nyfödda dinosaurier. Men det skapade problem för de allra minsta dinosauriearterna, som bara vägde några kilo. De schweiziska forskarnas modeller visar att de minsta dinosaurierna tvingades konkurrera både med däggdjur och med de stora dinosauriernas ungar. Bland de minsta dinosauriearterna fanns fåglarnas föregångare. För att möta den kraftiga konkurrensen tvingades de nu att utveckla en helt ny livsstil. De schweiziska forskarna har en teori om hur det gick till. – Vi tror att vi har hittat en av förklaringarna till varför fåglarna utvecklade flygförmågan, säger Daryl Codron. Många av de stora dinosauriearterna har fått en i det närmaste ikonartad status. Bestar som Tyrannosaurus rex väcker en skräckblandad förtjusning. Och de stora bepansrade växtätarna som Stegosaurus är också populära hos allmänheten. När det gäller sauropoderna handlar allt om storleken, och paleontologerna verkar tävla om att gräva fram de största arterna. Rekordhållaren just nu är sannolikt en art med namnet Puertasaurus som tros ha varit över 50 meter lång och ha vägt 140 ton. Det är ändå småpotatis jämfört med Bruhathkayosaurus som kan ha vägt 220 ton, vilket är mer än en blåval väger. Men fynden av Bruhathkayosaurus är få, så det råder stor osäkerhet om dess storlek. – Många forskare har förklarat bristen på småväxta dinosauriearter med att man inte har letat tillräckligt noga, eftersom intresset för de karismatiska och storvuxna arterna varit så stort, säger Lars Werdelin. Han tycker att de schweiziska forskarnas modeller är intressanta och tankeväckande. – Det har inte funnits några bra biologiska teorier om hur dinosauriernas speciella artsammansättning uppstod, så det här är spännande och ger uppslag till ytterligare forskning, säger han. Men han påpekar också att matematiska modeller ofta ger en förenklad bild av verkligheten. Daryl Codron är medveten om detta. Han vill därför testa modellernas trovärdighet genom att göra detaljerade studier av fossil. – Man skulle kunna undersöka artsammansättningen på fyndplatser där man inte hittat några sauropoder. Om våra teorier stämmer bör man finna fler medelstora dinosauriearter där, säger han. För ungefär 65 miljoner år sedan, vid slutet av krita, inträffade ett massutdöende på jorden. Man tror att upp till två tredjedelar av alla arter på jorden dog ut. Katastrofen orsakades sannolikt av att en meteorit, kanske flera, träffade jorden. En trolig kandidat är den himlakropp som gav upphov till Chicxulubkratern på Yucatánhalvön i Mexiko. Det gigantiska nedslaget dödade merparten av alla större landlevande djurarter, och innebar slutet för dinosaurierna. Ironiskt nog visar de schweiziska forskarnas beräkningar att, om det inte vore för dinosauriernas små ägg, så hade de kanske överlevt den här katastrofen. – Det är egentligen inget fel med att lägga ägg, tvärtom. Det gav dinosaurierna ett övertag över däggdjuren, eftersom de kunde lägga många ägg och hade snabbväxande ungar. Flera stora utdöenden ägde rum under dinosauriernas era, och normalt återhämtade de sig, säger Daryl Codron. Men de tidigare massutdöendena hade drabbat djurarter av alla storlekar. Den här gången drabbades framför allt storväxta arter. Även däggdjuren påverkades av katastrofen. Men de minsta arterna, som levde skyddade under stenar och i håligheter i marken, kom lindrigare undan. Nu började däggdjurens era. Småväxta dinosauriearter hade sannolikt haft lika goda chanser att överleva meteoritnedslaget som de små däggdjuren. De hade kunnat tävla med däggdjuren om alla de tomma nischer som uppstod när de stora arterna försvann. Men de små dinosaurierna hade enligt Daryl Codron blivit utkonkurrerade av de stora dinosauriernas ungar, vilket i sin tur var en konsekvens av att de gigantiska arterna hade så små ägg. Som det nu var, stod däggdjuren ensamma kvar efter katastrofen. De kunde nu börja sprida sig i ekosystemens näringsvävar. Evolutionen skapade allt fler och större däggdjursarter. Men land­levande däggdjur kan aldrig bli lika stora som sauropoder, det har evolutionen satt stopp för. Vi behöver nämligen tugga vår mat.