Dinosauři a vymírání

Dinosauři byli velmi zvláštní skupinou plazů, kteří nemají (snad až na jednu výjimku, jak o tom bude dále řeč) v recentní fauně obdobu. V učebnicích se dočteme, že doklady o jejich nejranější existenci pocházejí z konce středního triasu (přibližně před 210 miliony let), poslední se datují koncem křídového období (před 65 miliony let). Žili tedy na Zemi téměř 150 milionů let a během této doby se rozrůznili do velkého množství forem, pozoruhodných nejen svým vzhledem, ale v mnoha případech i velikostí (patří k nim největší suchozemští živočichové všech dob). Byli natolik charakteristickou a početně dominantní skupinou druhohorních živočichů, že je známý americký paleontolog a autor populárně naučných publikací Alfred Sherwood Romer označoval jako „ruling“ reptiles (dominantní plazy). Dinosauři však byli v Americe populární již v druhé polovině minulého století. Přispěla k tomu například skutečnost, že se při prvních výzkumných paleontologických expedicích našla indiánská obydlí vystavěná z dinosauřích obratlů. Dnes lze ve Spojených státech jen málokde nalézt muzeum, které by nevystavovalo alespoň odlitky koster těchto plazů, před nimiž se návštěvníci mohou vyfotografovat. Obrovská popularita dinosaurů se přelila i do komerční sféry (viz nejrůznější figurky a hračky). Míru popularity můžeme zhodnotit skutečností, že Jurský park je komerčně dosud nejúspěšnějším filmem. Tento zájem však s sebou nese i negativní aspekt – u většiny diváků zůstávají znalosti o těchto plazech na hollywoodské úrovni, která má k realitě dosti daleko. Podívejme se tedy na dinosaury z hlediska moderní paleontologie; je to nezbytný předpoklad k tomu, abychom mohli seriózně uvažovat o příčinách jejich vymření.

Co porušilo rovnost na startovní čáře?

První doklady existence dinosaurů naznačují, že šlo o překvapivě drobné dvounohé tvory (pohybující se vzpřímeně na zadních končetinách, podobně jako ptáci). Tento strukturální typ, umožňující rychlou pohyblivost, byl zřejmě plně vyhovující a patrně dokonce evolučně výhodnější než čtyřnohý typ savců. Savci totiž vznikli z pokročilých savcovitých plazů přibližně ve stejné době jako dinosauři a vzhledem ke své velikosti, schopnosti termoregulace od samého počátku jejich existence a dravému způsobu života byli dokonce oproti prvním dinosaurům ve zdánlivé výhodě. Že měli savci v raných fázích své existence větší anebo přinejmenším stejnou šanci jako dinosauři, je patrné z toho, že počátkem jury byli již dobře konstituováni a rozrůzněni do pěti výrazně odlišných vývojových linií. Teprve o jurských a křídových savcích platí, že byli natolik drobní, že nebyli schopni větším dinosaurům konkurovat. A tak prvním problémem, který paleontologie řeší v souvislosti s dinosaury, je otázka týkající se jejich vzniku – proč ve stejném období a ve srovnatelných podmínkách byli dinosauři úspěšnější než savci.

Příčiny vzestupu

Během své existence získali dinosauři řadu nových vlastností, které jejich předci (thekodontní plazi) postrádali. Nejvýznamnější z nich byla termoregulace, tedy schopnost udržovat si stálou teplotu těla nezávisle na teplotě okolního prostředí. Takový živočich má velkou výhodu, protože nemusí (jako například ještěrka) čekat, až se tělo prohřeje a intenzita metabolizmu zvýší natolik, aby mohl lovit nebo úspěšně uniknout před predátorem. Kromě toho může žít i v oblastech s dočasně nebo permanentně chladným podnebím. Termoregulace dinosaurů byla v poslední době častým tématem paleontologického výzkumu. Ten se týkal jednak přímo histologické struktury (kostní tkáň se totiž u živočichů bez schopnosti termoregulace vytváří zcela odlišně od kostní tkáně živočichů s termoregulací), jednak kombinace důkazů nepřímých. Nepřímým důkazem je například výskyt dinosaurů v Kanadě nebo v jižní Austrálii, tedy v oblastech, které se podle paleomagnetických údajů dají srovnat s oblastmi při polárním kruhu. V tak chladných oblastech, kde se navíc během roku střídají období dlouhého dne s téměř polární nocí, by živočich bez schopnosti regulovat svoji tělesnou teplotu nemohl existovat. Jiným nepřímým důkazem termoregulace dinosaurů je často uváděný poměr mezi dravci a jejich potencionální kořistí: dravci s vysokou intenzitou metabolizmu a tedy se schopností termoregulace spotřebují mnohem více potravy, a tudíž jejich kořist musí být početnější, než je tomu u dravců bez schopnosti termoregulace (z těch největších dnes žijících uveďme například anakondu nebo varana komodského). Poměr mezi dravci a kořistí ve fosilních společenstvech dinosaurů odpovídá spíše poměru mezi šelmami a kopytníky v africké savaně, i když je nutno přiznat, že fosilní společenstva na paleontologických nalezištích mohou zahrnovat i zbytky, které sem byly z různých důvodů přineseny z větší plochy nebo ukládány v delším časovém období. Základní poměr jednotlivých druhů se tím však nemění.

V souvislosti s termoregulací dinosaurů lze podotknout, že pod tímto pojmem rozumíme vlastnost, která je zajišťována mnoha různými způsoby (svalovou aktivitou, regulací cévního oběhu, intenzitou metabolizmu, izolační vrstvou, relativní velikostí tělesného povrchu atd.). Kombinací těchto mechanizmů lze dosáhnout více či méně dokonalé schopnosti termoregulace. Všichni dinosauři však neměli (zvláště v počátcích své existence) dokonalou termoregulaci. Například u rodu Stegosaurus, který se vyznačoval velkými kostními deskami na hřbetě, se předpokládá, že termoregulace byla zajišťována pouze regulovaným periferním cévním oběhem, o čemž svědčí otisk husté cévní pleteně na povrchu těchto desek.

Vedle termoregulace, a pravděpodobně v souvislosti s ní, bylo druhou evoluční výhodou dinosaurů jejich sociální chování, srovnatelné s chováním ptáků. Dinosauři si totiž stavěli hnízda, která nebyla pouhou snůškou vajec jako u krokodýlů nebo želv. Aspoň pro některé druhy dinosaurů je dokázáno, že se v době inkubace vajec zdržovali v okolí hnízda. Po vylíhnutí mláďat je starší jedinci aktivně chránili, jak je patrno ze sledování stop na dinosuařích stezkách, kdy stopy menších (a tudíž předpokládaně mladších) jedinců jsou uprostřed stáda. Rovněž fakt migrací, někdy sledovatelných formou stop na vrstevních plochách celé desítky kilometrů (nové nálezy ve Švýcarsku), naznačuje, že vztahy mezi jedinci v rámci populace byly vyvinutější, než je tomu u ostatních plazů. Ke stejném závěru dospějeme, uvážíme-li, že bizarní výrůstky s dutinami na lebkách mnoha druhů dinosaurů byly s největší pravděpodobností rezonátory, umožňující hlasovou komunikaci mezi jedinci téhož druhu.

Evoluční bariéry

Velký evoluční rozmach dinosaurů brzy (z hlediska geologického času) narazil na své hranice. Dinosauři se záhy značně rozčlenili do mnoha vývojových linií, často naprosto odlišných. V některých z nich se vyvinuly takové formy, kde sama velikost byla limitujícím faktorem. Rovněž bizarní tvary některých forem naznačují, že dospěly do pokročilých stadií specializace, ať už potravní, jako například tzv. „kachnovití“ dinosauři, či jiné. Takové typy mohou, obecně řečeno, přežívat jen v úzkých, přesně vymezených životních podmínkách. Jakmile se tyto podmínky změní, má to obvykle negativní důsledek i na daný druh. Není těžké si mezi dinosaury představit obdobu potravně specializované pandy nebo koaly, a rovněž možnost, že vlivem klimatických či jiných podmínek by jejich úzce vymezený zdroj potravy (v případě zmíněných savců bambus a blahovičník) zanikl. Nepochybně z těchto důvodů zanikly (tedy vymřely) některé vývojové linie dinosaurů už během jury a křídy, tedy mnohem dříve než na konci druhohor. Je naprosto mylnou představou laiků, že všechny formy dinosaurů vznikly naráz a žily vedle sebe beze změn až do konce druhohor, kdy opět naráz všechny vymřely. Toto „průběžné“ vymírání, o němž zde byla řeč, není ničím neobvyklým – stejný osud potkal i mnoho specializovaných třetihorních savců.

Konec druhohor

Zánik dinosaurů na konci druhohor s sebou přináší nejen poněkud zjednodušující otázku, co bylo příčinou jejich vymření, ale i nutnost vypořádat se s problémem, proč dinosauři (ale i ptakoještěři a ryboještěři) vymřeli, zatímco jiní živočichové se srovnatelnou anatomií a fyziologií bez problémů přežili. Co bylo příčinou této selektivity vymírání? Proč přežili (omezíme-li se pouze na suchozemské obratlovce) např. krokodýli, želvy, hadi a ještěrky, anebo dokonce žáby a ocasatí obojživelníci, jejichž larvální stadia lze považovat za organizmy velmi citlivé ke změnám? Přitom žáby nepřežily pouze jako strukturálněbiologický typ, ale na úrovni čeledí. Položme si vedle toho zkušenost ze současnosti, kdy vlivem kontaminace vodního prostředí, která je pro pulce smrtelná, jsou žáby na celosvětovém ústupu. To napovídá, že vymírání na konci druhohor nemohlo být způsobeno nějakou katastrofickou událostí, alespoň ne takovou, která by byla ve svých důsledcích srovnatelná se změnami životních podmínek v dnešní době. Proti náhlé katastrofě mluví i zmíněná selektivita vymírání v případě blízce příbuzných a biologicky téměř rovnocenných forem (srovnej např. dinosaury a ptáky).

Tento biologický pohled však nemůže přehlédnout závažnou skutečnost, která mu zdánlivě protiřečí. Jde o tzv. iridiovou anomálii, tedy vrstvičku obohacenou iridiem, která se považuje za důkaz dopadu asteroidu na Zemi a která na mnoha geograficky vzdálených místech překrývá sedimenty usazené během křídového období. Jinými slovy, je to vrstva, kterou jsou horniny druhohorního stáří odděleny od třetihorních, přičemž tato vrstva je zároveň časovou hranicí výskytu dinosaurů. K nějaké události globálního charakteru v této době tedy muselo dojít, i když to nemusel být dopad zmíněného vesmírného tělesa. Nemusela mít také nezbytně za následek vznik černých neproniknutelných mračen, která by zamezila ohřívání zemského povrchu slunečními paprsky, nebo obrovské sopečné výbuchy, jejichž důsledkem by byl celosvětový požár. To jsou představy laiků, kteří si neuvědomují, že dlouhodobé působení těžko postřehnutelných vlivů (například menší procento ozonu v atmosféře) může mít rovněž osudné následky.

Náhlá katastrofa, nebo dlouhodobá výchylka?

Pokusme se tedy skloubit doposud známé biologické a geologické údaje o existenci a zániku dinosaurů a vyjde nám následující obraz: Během jury a křídy byli dinosauři početně i morfologicky velmi diverzifikovanou skupinou obratlovců, v rámci níž jednotlivé linie vznikaly, adaptovaly se k určitým podmínkám prostředí, a pokud se podmínky jen v detailu změnily, tyto linie zanikly. Příčiny změn mohly být od samotných dinosaurů značně vzdálené – čistě teoreticky lze uvést například změnu plochy světového oceánu, která měla vliv na klima, to zase mělo vliv na vegetaci, a ta mohla (v přírodě býložravců) být již v přímé souvislosti s dinosaury. Protože k těmto změnám docházelo pozvolna a byli jimi zasaženi dinosauři specializovaní odlišným způsobem a v odlišné míře, nejeví se toto dílčí, průběžné vymírání jako nějaký náhlý zvrat v existenci celé skupiny. Na konci druhohor však došlo k výraznější geologické změně, která sice nemusela být přímo katastrofou v obvyklém smyslu tohoto slova, ale přesto způsobila globální výkyv životního prostředí. Tento proces mohl být měřitelný řádově v tisících let a mohl se projevit podobným způsobem, jakým došlo k aridizaci Austrálie nebo severní Afriky. Zmíněný výkyv se negativně dotkl všech specializovaných živočichů (v rámci nich tedy dinosaurů, tak jak je obvykle chápeme, a dále ptakoještěrů a ryboještěrů), zatímco nespecializovaní živočichové, tedy se širší ekologickou valencí, mohli přežít. Intenzitu změn prostředí na konci křídy můžeme posoudit i ze skutečnosti, že na hranici mezi eocénem a oligocénem vyhynula v Evropě řada rodů nebo i čeledí právě těch skupin nižších obratlovců (ze zmíněných žab například čeleď Leptodactylidae), které přežily předpokládanou katastrofu na hranici křída – paleocén bez známek újmy. Musíme se tedy patrně smířit se skutečností, že doposud nejsme schopni posoudit, proč a v čem by dinosauři jako celek měli být specializovaní, zatímco například ptáci nikoliv.

V této souvislosti byl vyřčen jeden názor, který řeší právě vztah dinosaurů a ptáků. Dinosauři byli velmi svéráznou skupinou, výrazně se lišící od všech ostatních plazů. Naproti tomu rozdíly mezi dinosaury a ptáky jsou v tomto měřítku zanedbatelné. Pro ilustraci je možno uvést, že kdyby se u archeopteryxe – známého evolučního předka ptáků – nezachovalo peří, byl by k nerozeznání od dinosaurů rodu Compsognathus. Tyto shody jsou velmi nápadné například na končetinách (nedávno se rozšířila fáma, že v Austrálii přežili dinosauři až do třetihor – příčinou byl nález končetiny ptáka, která však svou stavbou je shodná s končetinou bipedního dinosaura). V Mongolsku dokonce byli nalezeni dinosauři, kteří mají tak charakteristické znaky ptáků, jako jsou srostlé klíční kosti a stopy ukotvení křídelních letek na kostech předních končetin (rod Avimimus). Hranice mezi dinosaury a ptáky je tudíž velice vágní a to vedlo některé paleontology k vytvoření zvláštní třídy obratlovců s názvem Dinosauria, v níž jsou tyto dvě skupiny zahrnuty. Jakkoliv se to příčí představám zafixovaným téměř dvěma sty let, je to myšlenka, která je zcela v souladu se všemi dostupnými fakty. Jak jinak si lze například vysvětlit, že tetraradiátní typ pánve ptáků má mezi ostatními obratlovci obdobu pouze u ptakopánvých dinosaurů (Ornithischia)?

Přežili tedy dinosauři?

Diskuse, zda dinosauři vymřeli, nebo přežili ve formě ptáků, spočívá čistě v tom, jak obě skupiny definujeme. Jestliže ptáky považujeme za svébytnou skupinu, která se sice z dinosaurů vyvinula, ale od které se již strukturálně a biologicky oddělila, pak dinosauři opravdu na konci druhohor vyhynuli. Jestliže však jsou ptáci považováni jen za jednu z vývojových linií dinosaurů (a znova opakuji, že dinosaury a ptáky nelze odlišit nějakou ostrou hranicí), pak v podobě této linie dinosauři přežili až do dnešních dnů. O tom, zda dinosauři skutečně vymřeli, tedy rozhodne biologická systematika.