Nová paleoekologická studie odhalila fascinující strukturu pradávného mořského ekosystému z období rané křídy. Výsledky ukazují, že tehdejší mořští plazi stáli výš v potravním řetězci než jakýkoli současný predátor – a tvořili vrstvu tzv. hyperpredátorů, kteří nemají v dnešním oceánu obdoby.
Představte si oceán před více než 100 miliony let, v období křídy, s teplými vodami, velmi vysokou hladinou moře a biologickou rozmanitostí, která se dnes zdá být fantaskní. V těchto vodách nedominovali malí mořští plazi ani nepolapitelné ryby: na vrcholu potravního řetězce se nacházeli skuteční obři, živočichové, kteří zaujímali vyšší trofické úrovně než jakýkoli známý moderní mořský predátor. Jejich těla byla uzpůsobena k neustálému lovu a zdálo se, že kolem nich se vytváří samotná struktura ekosystému.
Studie publikovaná v Zoological Journal of the Linnean Society poprvé podrobně rekonstruovala ekologickou síť mořské fauny z formace Paja v dnešní Kolumbii v období rané křídy (asi před 125-110 miliony let). Tyto potravní sítě odhalují nejen přítomnost velkých predátorů, ale i jejich bezprecedentní postavení ve struktuře dávných ekosystémů: byli na trofické „příčce“ nad dnešními velkými žraloky a mořskými savci.
Formace Paja, odkrytá ve Východních Kordillerách v Kolumbii, je známá svými tmavými břidlicemi a vápenci bohatými na mořské fosilie. Byly zde nalezeny drobné zbytky planktonu až po téměř kompletní kostry mořských plazů dlouhé několik metrů. Taková místa, známá jako lagerstätten, uchovávají mimořádně detailní obraz dávných mořských ekosystémů. V tomto případě tento snímek odpovídá mělkému tropickému moři spojenému s dávným, expandujícím Atlantským oceánem, na teplejší planetě bez trvalých ledových příkrovů a s hladinou CO₂ v atmosféře mnohem vyšší než dnes.
Potravní řetězec pod drobnohledem
Autoři studie pod vedením Hanse C. Larssona, použili zkamenělé pozůstatky mnoha organismů, od primárních producentů, jako jsou řasy a fytoplankton, až po vyšší konzumenty, jako jsou mořští plazi, k rekonstrukci tzv. potravní sítě – mapy „kdo koho jí“ v ekosystému. Ve formaci Paja jsou hojně zastoupeni velcí mořští plazi, amoniti (spiráloví měkkýši), kostnaté a chrupavčité ryby, bentičtí bezobratlí a mikrofosilie představující plankton. To poskytuje základ pro odhad nejen toho, kdo existoval, ale i toho, jak se vzájemně ovlivňoval.
K dosažení tohoto cíle tým zkombinoval několik linií důkazů: typ zubů (ostré pro řezání masa, kuželovité pro uchopení kluzké kořisti, drtiče pro skořápky), fosilizovaný obsah žaludku, pokud byl k dispozici, stopy po kousnutí na kostech a skořápkách a srovnání s moderními druhy se známou ekologií. Na základě toho sestavili kvantitativní modely potravních sítí a porovnali je s dobře prozkoumanými současnými mořskými ekosystémy, jako jsou karibské útesy a současné pelagické systémy. Výsledek: křídoví hyperapexní plazi (vrcholoví predátoři) zaujímali ještě vyšší trofické úrovně než dnešní velcí predátoři. Zjednodušeně řečeno: při rekonstrukci toho, kdo na kom v potravním řetězci závisel, byli tito dávní živočichové na úrovni „nad“ jakýmkoli moderním žralokem nebo kosatkou.
V ekologii „trofická úroveň“ označuje, kolik stupňů dělí organismus od dna potravního řetězce. Fytoplankton a řasy jsou úroveň 1 (primární producenti); býložravci, kteří se jimi živí, jsou úroveň 2; predátoři, kteří se živí býložravci, úroveň 3; a tak dále. Velký bílý žralok nebo kosatka se obvykle pohybují kolem 4.-5. trofické úrovně. Vrcholoví predátoři slamnaté formace podle odhadů studie dosahovali ještě vyšších trofických úrovní, což znamená delší a složitější potravní řetězce s několika mezistupni predátorů a mezipredátorů před dosažením vrcholu.
Přestože z fragmentárních fosilií nelze vždy rekonstruovat jejich úplnou podobu, několik velkých mořských plazů bylo součástí tohoto systému. Patřili mezi ně obří ichtyosauři, připomínající živá torpéda, s čelistmi plnými zubů pro lov ryb, hlavonožců a dalších mořských plazů. Někteří raně křídoví ichtyosauři mohli přesahovat délku 10 metrů, měli obrovské oči uzpůsobené k vidění v hlubinách a hydrodynamická těla schopná dosahovat vysokých rychlostí při dlouhých honičkách.
Po nich následovali pliosauři, obrovští dravci se žraločí hlavou a čelistmi drtícími kosti. Jejich lebky mohly přesahovat délku 2 m a byly vyzbrojeny kuželovitými zuby velikosti kuchyňského nože, ideálními k prorážení masa a kostí. Tito živočichové, příbuzní dlouhokrkých plesiosaurů, měli robustní těla a čtyři silné ploutve, které jim umožňovaly explozivní zrychlení při přepadávání kořisti. Vedle nich koexistovali další specializovaní mořští plazi, například dlouhokrcí plesiosauři, kteří pravděpodobně lovili ryby a hlavonožce ve středních vodách, a menší formy, které zaujímaly přechodné dravčí niky, jež nemají v současných oceánech přesnou obdobu.
Klíčovou roli v tomto scénáři hráli také amoniti, měkkýši se spirálovitou skořápkou, kteří byli nesmírně hojní a rozmanití. Mnozí z nich byli běžnou kořistí mořských plazů a ryb, jak dokládají stopy po zubech a úlomky ulit nalezené ve zkamenělých žaludcích. Amoniti fungovali jako energetický „most“ mezi nižšími vrstvami (planktonem a malými bezobratlými) a velkými predátory, podobně jako to dnes dělají některé chobotnice a pelagické ryby.
Kvantitativní rekonstrukce tohoto systému naznačuje, že tito predátoři byli nejen velcí, ale měli i obrovský ekologický vliv: jejich kořist byla závislá na jejich přítomnosti, aby kontrolovala populace, a jejich vlastní populace byly zase omezeny dostupností zdrojů v těchto dávných vodách. Hojnost planktonu a primárních producentů, kterou v určitých oblastech podporovalo teplé klima a moře bohatá na živiny, umožňovala udržovat dlouhé potravní řetězce s několika úrovněmi predátorů. Jinými slovy, „energetický rozpočet“ křídového oceánu umožnil existenci mnohem většího počtu velkých vrcholových predátorů, než je tomu dnes ve většině moderních moří.
Tento typ struktury s několika úrovněmi predátorů nad velkými rybami a konzumenty hlavonožců je znám jako přítomnost hyperapexových predátorů nebo hyperkuspidních superpredátorů. Jedná se o predátory, kteří jsou nejen na vrcholu řetězce, ale jsou umístěni nad ostatními vrcholovými predátory a loví je nebo s nimi intenzivně soutěží o sdílené zdroje. Studie formace Paja naznačuje, že v rané křídě byli tito hyperpredátoři početnější a rozmanitější, než bychom očekávali v moderním oceánu, což ukazuje na vysoce produktivní a vysoce strukturované ekosystémy.
Vědecké vysvětlení
Proč mohl existovat takový svět, který se hemží masožravými obry? Část odpovědi spočívá v planetárním kontextu. V období křídy byly globální teploty vyšší, na pólech chyběl stálý led a hladina moří byla o desítky metrů vyšší než dnes. Vznikla tak rozsáhlá epikontinentální moře – mělké oceány pokrývající rozsáhlé oblasti kontinentů – ideální pro šíření planktonu a rozmanitých mořských společenstev. Produktivnější mořská plocha znamená více energie dostupné v základně potravního řetězce, a tedy i více biomasy schopné uživit velké a početné predátory.
Kromě toho bylo mnoho skupin mořských obratlovců v plné evoluční radiaci. Ichtyosauři, plesiosauři, pliosauři, pliosauři a další linie procházely rychlou diverzifikací tvaru, velikosti a loveckých strategií. Vzájemná konkurence a konkurence s velkými dravými rybami podpořila vznik extrémních adaptací: silnějších čelistí, ostřejších smyslů, efektivnějších plovacích těl. Křídové oceány byly v jistém smyslu evoluční laboratoří mořských „biologických zbraní“, kde každá inovace u kořisti vyvolala reakci u predátorů a naopak.
Proč je důležité rekonstruovat tyto dávné sítě, kromě fascinace gigantickými tvory? Protože pochopení toho, jak fungovaly ekosystémy v minulosti, nám pomáhá pochopit, jak se vyvíjí biologická rozmanitost a jak ekologické systémy reagují na hluboké změny prostředí. Ekosystémy, jako jsou ty z formace Paja, představují klíčové fáze evoluce mořského života: fáze, kdy obratlovci plně kolonizovali oceány a vyvinuli predátorské strategie, které si dnes můžeme představit jen u prehistorických obrů. Ukazují nám také, že mořská společenstva mohla být organizována zcela odlišným způsobem než dnes, s delšími potravními řetězci a vyšším podílem velkých predátorů.
Porovnání se současností
Kromě toho nám tyto rekonstrukce umožňují porovnat minulé a současné struktury ekosystémů a dávají nám nahlédnout do toho, jak může vymizení velkých predátorů v dnešní době, ať už v důsledku nadměrného využívání, ztráty stanovišť nebo změny klimatu, zcela změnit podobu potravních řetězců. V mnoha moderních mořích průmyslový rybolov drasticky snížil populace žraloků, tuňáků a dalších velkých predátorů, čímž zkrátil potravní řetězce a způsobil kaskádovité efekty: nárůst počtu některých meziplodin, úpadek jiných, změny ve složení planktonu a nakonec i změny v produktivitě ekosystémů.
Dnešní velcí mořští predátoři, jako je velký bílý žralok nebo kosatky, mají zásadní ekologickou roli, i když nedosahují extrémních trofických úrovní, jak naznačují křídové fosilie. Jejich přítomnost reguluje populace kořisti, udržuje rozmanitost a přispívá k rovnováze ekosystémů, které známe. Například úbytek pobřežních žraloků v některých oblastech vedl k nárůstu počtu rejnoků živících se měkkýši, což ovlivnilo místní rybolov a strukturu mořského dna. Právě tento druh „dominového efektu“ se snaží pochopit studie potravních sítí, a to jak v minulosti, tak v současnosti.
Na rozdíl od těchto dávných obrů je však mnoho těchto moderních druhů ohroženo vyhynutím v důsledku lidské činnosti. Nadměrný rybolov, znečištění, oteplování a okyselování oceánů a ničení pobřežních biotopů snížily početnost a průměrnou velikost mnoha mořských predátorů. Během několika málo lidských generací jsme drasticky změnili ekologickou strukturu, jejíž konfigurace v minulosti trvala miliony let. Porovnání fosilních potravních sítí s těmi dnešními nám pomůže posoudit rozsah této změny.