Vordag einn í maí árið 2016 röltir steingervingaáhugamaðurinn Paul du la Salle meðfram ströndinni nærri heimili sínu í Somerset, Englandi. Allt í einu kemur hann auga á steingert bein sem stendur upp úr sandinum. Hann tekur það upp og fer með það heim til sín í safn sitt af steingervingum.
Mánuði síðar heldur hann aftur á sama stað á ströndinni. Í þetta skipti finnur hann fjóra nýja búta af beinum og honum til mikillar undrunar sér hann að þessir fimm beinabútar passa saman og mynda samhangandi bein sem er tæplega einn metri á lengd.
Þegar steingervingafræðingar komast síðar yfir þennan merka fund Englendingsins vekur hann mikla athygli. Beinin reynast nefnilega vera komin úr kjálka á áður óþekktum meðlimi, fiskeðlufjölskyldunni ichtyosaurus sem synti um heimshöfin fyrir meira en 200 milljón árum.
Hvaleðlurnar (mynd) voru um fjórðungi skilvirkari sundgarpar en sambærilegar eðlutegundir á sama tíma, eins og t.d. svaneðlur.
Með því að bera saman beinin við fyrri beinafundi af svipuðum fiskeðlutegundum ályktuðu sérfræðingarnir að þessi nýja hvaleðla gæti hafa verið stærri en sjálf steypireyðurinn.
Með lengd sem nemur allt að 33 metrum og meðaltalsþyngd nærri 150 tonnum hefur steypireyðurinn setið kyrfilega í fyrsta sæti yfir heimsins stærstu dýr.
Samkvæmt fræðimönnunum var þessi nýuppgötvaða hvaleðlitegund þó í minnsta lagi jafn stór og steypireyðurinn – og mögulega nokkrum metrum lengri og fjölmörgum tonnum þyngri.
Forneðlur réðu ríkjum í höfunum
Meira en 200 árum áður en Paul du la Salle rakst á þennan merka grip á ströndinni í sunnanverðu Englandi gróf landi hans Joseph Anning upp 1,2 metra langa höfuðkúpu af þá óþekktri hvaleðlu í borginni Dorset sem er í einungis 70 km fjarlægð frá heimili Salles.
Ári seinna fann 12 ára systir hans, Mary Anning, á árinu 1812 afganginn af beinagrindinni. Hún varð síðar einn af frægustu steingervingafræðingum Englendinga.
Mary Anning
Hvaleðlan hefur líka verið rannsökuð og greind í meira en tvær aldir og fjöldi vel varðveittra beina frá þessu skelfilega sjávarrándýri hefur vaxið hratt á þeim tíma.
Margir steingervinganna sem hafa fundist á yfirborði jarðar í tímanns rás eru nánast fullgerðar beinagrindur með vel varðveittum beinum og greinilegum ummerkjum um mýkri líkamshluta eins og húð og líffæri. Steingervingafræðingar hafa meira að segja fundið steingervinga sem sýna innihald maga hvaleðla í formi steingerðra fiska og smokkfiska.
Allir þessir fjölmörgu fundir ná þó samanlagt einungis yfir afar stuttan hluta af þeim 160 milljón árum sem hinar fjölmörgu fiskeðlutegundir lifðu á. Og það er ennþá margt á huldu um þessi forsögulegu dýr. Sem dæmi er ekki vitað hvaða dýrategund það var sem upprunalega leitaði aftur til sjávar og varð þannig ættfaðir hvaleðlanna. Að sama skapi eru ættartengsl milli mismunandi ættkvísla ekki ennþá ljós.
Ichtyosaurus hefur fundist í öllum stærðum, allt frá undir einum metra og nú vel yfir 20 metra.
Steingervingafræðingar vita þó með vissu að hvaleðlur eru komnar frá skriðdýrum og voru þannig náskyldar risaeðlunum. Hvaleðlur hafa fundist í öllum stærðum, allt frá undir einum metra og nú meira en 20 metra löng dýr.
Frá því að fyrstu leifar frá hvaleðlum fortíðar sáu dagsins ljós árið 1811 hafa steingervingafræðingar grafið upp steingervinga frá tæplega 100 mismunandi fiskeðlutegundum. Búsvæði hvaleðlanna náðu yfir nær öll heimshöf og hafa þær eftir öllu að dæma verið efst í fæðukeðjunni frá því að þær komu fyrst fram í höfunum fyrir ríflega 250 milljón árum á svokölluðu tríastímabili.
Ichtyosaurus þýðir fiskeðla á latínu en nafnið hvaleðla lýsir dýrinu öllu betur. Dýrin minna nefnilega líffærafræðilega meira á núverandi höfrunga heldur en fiska.
Kjálkar þeirra voru oftast langir og alsettir fjölmörgum oddhvössum tönnum – einmitt eins og á við um höfrunga. Eldri steingervingafundir sýna einnig að hvaleðlur voru með lungu svo að þær neyddust til að leita upp til yfirborðsins til að anda.
Rétt eins og önnur sjávarspendýr fæddu hvaleðlurnar einnig lifandi unga. Það hafa fundist fjölmörg eintök af hvaleðlum með fóstrum og jafnvel einn einstakur steingervingur af móður og afkvæmi hennar sem bæði hafa dáið af óþekktum ástæðum í miðri fæðingu móðurinnar.
Móðir og afkvæmi létust í miðri fæðingu.
Þrátt fyrir að ichtyosaurus líkist mest friðsælum höfrungum voru þær með drápseðli á við hvítháfinn.
Augu þessara dýra gátu verið allt að 22 cm í þvermál og tölvulíkön af sjónskyni hvaleðla sýna að rándýrið bjó yfir frábærri sjón sem gerði henni kleift að sjá bráð á dýpi allt niður 1600 metra.
Aflangt form líkama hvaleðla og stór bægsli sýna jafnframt að þær voru afar skjótar í förum og gátu náð miklum hraða þegar bráðin var elt uppi.
Rándýrið bjó yfir frábærri sjón sem gerði því kleift að sjá bráð allt niður á 1600 metra dýpi.
Allra stærstu hvaleðlurnar voru samt ekki efstar í fæðukeðjunni. Að líkindum nærðu þær sig eins og margir núlifandi hvalir gera með því að synda í gegnum miklar torfur krabbadýra og lítilla fiska með kjaftinn opinn.
Rétt eins og steypireyðurinn gerir mynduðu stærstu hvaleðlurnar undirþrýsting í sjónum þegar þær opnuðu kjaftinn þannig að bráðin sogaðist inn.
Eðla fer fram úr steypireyði
Nákvæmlega hvernig þessi nýja hvaleðla bar sig að í fæðuleit sýnir fundurinn á þessum nýju kjálkabeinum ekki. Engu að síður hefur steingervingur Paul du la Salles kennt vísindamönnum ýmislegt.
Fyrst þurftu þrír steingervingafræðingar sem tóku við steingervingunum frá Paul du la Salle að sanna að beinin væru í raun frá hvaleðlu. Það gerðu þeir með því að rannsaka líffæragerð steingervingsins í smáatriðum – m.a. djúpa gróf í yfirborðinu og holrými í kjálkabeininu þar sem upprunalega voru bæði taugar og brjóskvefur.
Hinn 96 sentímetra langi steingervingur sem fannst árið 2016 var eitt sinni hluti af margra metra löngum neðri kjálka.
Þessu næst báru sérfræðingarnir saman þennan nýja fund við sérlega vel varðveittar höfuðkúpur af öðrum hvaleðlum, m.a. hina ríflega sjö metra löngu Tlatypterygius frá Ástralíu, sem steingervingafræðingar höfðu áður grandskoðað með aðstoð nákvæmra röntgenmynda.
Eftir að sérfræðingarnir höfðu gengið úr skugga um að þeir væru með beinaleifar frá algjörlega nýjum fjölskyldumeðlimi hvaleðlanna heimsóttu þeir Royal Tyrrell Museum of Palaentology í Alberta, Kanada. Þar er til sýnis eintak af stærstu hvalaeðlutegundinni sem vísindamenn hafa þekkt til þessa – 21 metra löngum risa sem nefnist Shonisaurus.
Með því að bera saman nýja beinafundinn við kjálkabeinið í Shonisaurus – beinagrindinni á safninu uppgötvuðu fræðimennirnir þrír að nýju beinin voru heilum fjórðungi stærri. Það þýðir að þessi nýja hvaleðla hefur verið um 26 metrar frá trýni til sporðs. Til samanburðar er meðaltal fullorðinna steypireyða um 25 metrar.
Beinagrind af Shonisaurus í Royal Tyrell Museum of Paleontology.
Það sem vakti þó mesta furðu kom í ljós þegar að nýju beinin voru borin saman við þrjú stór bein sem fundust 60 kílómetra frá nýja fundarstaðinum í litlu þorpi sem nefnist Aust í suðurhluta Englands fyrir 170 árum.
Aust – beinin hafa í tímanns rás verið kennd við mismunandi dýr, þar á meðal sumar tegundir risaeðla og skriðdýra, en nú hafa steingervingafræðingar hafnað því.
Þegar þeir gátu borið saman nýju og gömlu beinin hlið við hlið voru líkindin yfirþyrmandi. Enn og aftur voru það sérstakar grópir í beinunum sem sýndu hversu skyld þessi dýr hafa verið.
Grópin í einu af Aust – beinunum minnir svo mikið á gróp í nýju kjálkabeininu að beinin eru að öllum líkindum upprunin frá sama stað – og sömu tegund. Og standist greiningar vísindamanna á þessum tæplega 170 ára gömlu beinum stækkar ein tegund hvaleðlu enn frekar.
Breidd segir til um stærð
Vísindamenn hafa borið þetta 24 sm breiða bein saman við sambærilegt bein frá 21 metra langri hvaleðlu sem er til sýnis á safni í Kanada. Það bein er einungis 19 cm breitt og því áætla sérfræðingar að lengdin á þessari nýju hvaleðlu sé 26 sm.
Nýtt meðaltal veldur vaxtarverkjum
Þessi nýi beinafundur er með 9,9 sm meðaltal í þvermáli. Þvermálið á 170 ára gamla beininu er 13,8 sm. Það gerir „eldri“ hvaleðluna allt að 40% stærri en þá yngri. Beinin tvö hafa sömu líffræðilegu einkenni, m.a. greinilega grópir sem nefnast fossa surangularis. Smáatriði í formgerð beinanna renna stoðum undir þá kenningu að þetta hafi verið tveir einstaklingar af sömu tegund.
Breidd segir til um stærð
Vísindamenn hafa borið þetta 24 cm breiða bein saman við sambærilegt bein frá 21 metra langri hvaleðlu sem er til sýnis á safni í Kanada. Það bein er einungis 19 sm breitt og því áætla sérfræðingar að lengdin á þessari nýju hvaleðlu sé 26 sm.
Nýtt meðaltal veldur vaxtarverkjum
Þessi nýi beinafundur er með 9,9 sm meðaltal í þvermáli. Þvermálið á 170 ára gamla beininu er 13,8 sm. Það gerir „eldri“ hvaleðluna allt að 40% stærri en þá yngri. Beinin tvö hafa sömu líffræðilegu einkenni, m.a. greinilega grópir sem nefnast fossa surangularis. Smáatriði í formgerð beinanna renna stoðum undir þá kenningu að þetta hafi verið tveir einstaklingar af sömu tegund.
Þegar Aust – beinin voru mæld í bak og fyrir kom í ljós mynd af hvaleðlu sem var allt að því 40% stærri en þeir 26 metrar sem eintak Paul du la Salle af hvaleðlunni mældist vera. Risi þessi hefur því verið allt að 36 metrar á lengd og vegið meira en 200 tonn.
Vísindamennirnir staðhæfa enn fremur að hin tvö Aust – beinin hafi kannski verið annars staðar í kjálkanum en það þriðja. Sé þetta rétt bendir stærð steingervingsins til að hvaleðlan hafi verið ennþá stærri en 34 – 36 metrar.
Þar sem hin tvö beinin hafa ekki sömu einkennandi grópir eins og kjálkabeinin eru þetta þó ennþá hreinar getgátur.
Steingervingafræðingar geta þó ályktað með nokkru öryggi að þessi nýja hvaleðla var í minnsta lagi milli 20 til 26 metra löng. Það gerir þetta fornsögulega dýr að stærstu hvaleðlutegund sem nokkru sinni hefur verið grafin upp í Englandi. Gögnin benda þó til þess að þetta sé afar varlega áætlað og að dýrið hafi líklega verið mun stærra.
Hvaleðlan var stærri en steypireyður
26 metrar
Útreiknuð lengd á hvaleðlu út frá kjálkabeini sem fannst árið 2016.
36 metrar
Útreiknuð lengd á hvaleðlu út frá kjálkabeini sem fannst árið 1850.
25 metrar
Meðallengd steypireyðar.
Jafnframt er afar ólíklegt að beinin sem grafin voru upp fyrir 170 árum í Aust skuli vera komin frá sérlega stórum einstaklingi þessarar nýju hvaleðlu. Öllu líklegra er að beinin hafi tilheyrt meðalstórum einstakling af hvaleðluættinni.
Óháð lengd hvaleðlunnar sem var með þessi steingerðu bein má því segja með nokkru öryggi að mun stærri einstaklingar tegundarinnar hafi verið uppi fyrir 200 milljón árum.
Leitað að nýjum hvaleðlum
Uppgötvun þessarar nýju hvaleðlutegundar beinir augum manna að því hvers vegna sumar tegundir ná svo mikilli stærð með tímanum.
Náttúran virðist sjálfkrafa geta af sér stærri og stærri einstaklinga á þróunarferli þeirra. Þróunarlínur samanstanda af tegundum sem tengjast saman yfir afar langan tíma. Með öðrum orðum tegund sem hefur þróast yfir í nýja tegund sem svo þróast aftur í aðra nýja tegund o.sv.frv.
Tilhneigingunni til þessarar stöðugu stækkunar dýranna var þegar lýst fyrir meira en einni öld í svokallaðri Copes – reglu sem er nefnd eftir bandaríska steingervingafræðingnum Edward Drinker Cope.
Náttúran virðist sjálfkrafa geta af sér stærri og stærri einstaklinga á þróunarferli þeirra.
Eitt sígilt dæmi í þessum efnum er þróun hestsins. Fyrsti hesturinn sem var uppi fyrir 55 milljón árum var á stærð við meðalstóran hund og sem var um 40 cm hár. Stærð ættarinnar jókst síðan frá einni tegund til annarrar allt fram til hesta nútímans sem mælast 160 cm upp á herðakamb.
Regla Copes afhjúpar ekki hvers vegna slík stækkun er kostur. Hún staðhæfir einungis að þetta gerist hvað eftir annað í dýraríkinu.
Núna hafa vísindamenn þó komið fram með margvíslega kosti sem stór dýr hafa miðað við smærri dýr. Þau geta betur varist rándýrum, eru jafnan greindari, þau geta einnig náð óaðgengilegri fæðu og þau lifa að jafnaði lengur en smærri dýr.
Risavöxtur hefur marga kosti
Risavaxin dýr geta varist betur gegn rándýrum, eru jafnan greindari og lifa mun lengur. Hins vegar er þeim hættara við fjöldaútdauða þegar náttúruhamfarir verða.
Kostir:
Stórt rándýr nær betri árangri á veiðum og hefur fjölbreyttari bráð að velja úr.
Kostir:
Stórvaxin bráð er betur varin gegn rándýrum.
Kostir:
Heimskautadýr eins og t.d. hvítabirnir, rostungar og sæfílar þola ægilegan kulda með því að einangra líkamann með þykku spiklagi.
Kostir:
Stórt dýr er með meiri greind þar sem heili þess er stærri.
Ókostir:
Stærri dýr hafa mun meiri þörf á meira magni fæðu og vatns en minni dýr
Ókostir:
Stór dýr eru viðkvæmari fyrir fjöldaútdauða. Það stafar af því að yfirleitt eru færri einstaklingar af stórum dýrategundum samanborið við minni dýrategundir. Þungavigtardýr jarðar geta getið af sér afkvæmi lengur, eignast færri unga og eyða meiri tíma í uppeldi þeirra. Þess vegna er það mikið áfall þegar stór dýr missa unga sína.
Risavöxtur hefur marga kosti
Risavaxin dýr geta varist betur gegn rándýrum, eru jafnan greindari og lifa mun lengur. Hins vegar er þeim hættara við fjöldaútdauða þegar náttúruhamfarir verða.
Kostir:
Stórt rándýr nær betri árangri á veiðum og hefur fjölbreyttari bráð að velja úr.
Kostir:
Stórvaxin bráð er betur varin gegn rándýrum.
Kostir:
Heimskautadýr eins og t.d. hvítabirnir, rostungar og sæfílar þola ægilegan kulda með því að einangra líkamann með þykku spiklagi.
Kostir:
Stórt dýr er með meiri greind þar sem heili þess er stærri.
Ókostir:
Stærri dýr hafa mun meiri þörf á meira magni fæðu og vatns en minni dýr
Ókostir:
Stór dýr eru viðkvæmari fyrir fjöldaútdauða. Það stafar af því að yfirleitt eru færri einstaklingar af stórum dýrategundum samanborið við minni dýrategundir. Þungavigtardýr jarðar geta getið af sér afkvæmi lengur, eignast færri unga og eyða meiri tíma í uppeldi þeirra. Þess vegna er það mikið áfall þegar stór dýr missa unga sína.
En jafnvel stærstu dýrin eiga á hættu að þurrkast út á einhverjum tímapunkti, hvort heldur vegna loftslagsbreytinga, árekstra loftsteina, fjöldaútdauða, hnattrænna náttúruhamfara eða ágangs manneskjunnar. Hvað hvaleðlur varðar stöðvaðist ríkidæmi þeirra í sjónum sem helstu rándýranna ríflega 25 milljónum ára áður en loftsteinn skall niður í Mexíkóflóa og útrýmdi síðustu risaeðlunum fyrir 65 milljón árum.
Árið 2015 kom fram skýrsla frá samtökum steingervingafræðinga um mögulegar orsakir þess að ichtyosaurus dóu út fyrr en aðrar risaeðlur. Stígandi sjávarhitastig vegna loftslagsbreytinga var nefnt sem ein sennilegasta orsök fyrir aldauða tegundanna. Þetta eru þó enn einungis upplýstar getgátur.
Hvað vísindamennina sem stóðu að uppgötvun þessarar nýju hvaleðlutegunda varðar, þá snýst verkefnið helst um að finna út eins mikið og mögulegt er um líf þessara risavöxnu sjávarskrímsla. Þeir vonast því til að kollegar þeirra um heim allan muni nýta sér þessa nýju þekkingu um sérstaka formgerð beina hvaleðlutegundanna til að greina steingervinga sem tilheyrðu upprunalega óþekktri tegund eða tileinkaðir rangri tegund.
Það mun vonandi draga enn fleiri leyndarmál um hvaleðlurnar fram í dagsljósið – og kannski fella steypireyðina af stalli sem stærsta dýr jarðar sem lifað hefur með fullkominni vissu.
Risadýr sveigja lögmál líffræðinnar
Steypireyðurinn sigrast á takmörkunum náttúrunnar með sérstakri aðlögun eins og risavöxnum sporði og frábærum eiginleika við að geyma súrefni í blóði sínu. Hin forsögulega hvaleðla hefur að öllum líkindum haft sambærilega eiginleika.
Breitt bak og grannur skrokkur veitir meiri skriðþunga
Vandi: Sjávardýr eins og steypireyður og hin útdauða hvaleðla hreyfa sig með tveimur bakslögum. Þess stærri sem dýrin verða, þess meiri kraft þarf í hreyfinguna. Ef dýrið heldur áfram að bæta á sig massa mun koma að því að það getur ekki fært sig úr stað.
Lausn: Skrokkur steypireyðar er mjóslegnari en hjá öðrum hvalategundum og bakuggarnir eru einnig afar smáir. Það minnkar mótstöðu í vatni. Sporðurinn mælist hins vegar heilir sjö metrar og sér til þess að knýja risann áfram í sjónum með allt að 30 km hraða.
Prótín knýja lungun til að vinna hraðar
Vandi: Þess meiri líkamsmassa sem dýr hefur, því meira súrefni þarf það að taka upp til að lifa. Þörfin á súrefnisupptöku verður átta sinnum meiri í hvert sinn sem stærð dýrsins tvöfaldast, þannig að steypireyður hefur – og hvaleðlan hafði – þörf á gríðarlegu magni súrefnis.
Lausn: Lungu steypireyðar vega eitt tonn hvort og geta tekið upp 2500 lítra af lofti. Auk þess getur hvalurinn tekið upp 90% af súrefni í loftinu á móti t.d. 15% hjá mönnum. Þetta gerir dýrinu kleift að byggja upp stóran lager af súrefni í vöðvum.
Sjávarrisar sloka í sig bráðina eins og risavaxnar ryksugur
Vandi: Dýr þurfa að éta miðað við massa sinn. Það felur í sér að þörfin á fæðu stígur áttfalt fyrir hvert sinn sem stærð dýrsins tvöfaldast. Í tilviki steypireyðar þarf hún að éta um 3,5 tonn af fæðu á degi hverjum til að lifa af.
Lausn: Steypireyður lifir á ljósátu sem getur verið í torfum þar sem 770.000 krabbadýr geta fundist í hverjum rúmmetra sjávar. Með því að opna gríðarstórt gin sitt í torfu af ljósátum myndar hvalurinn undirþrýsting þannig að meira en tvö tonn streyma inn í kjaftinn.
