چگونه دایناسورهای ساروپود به عظیم‌ترین حیوانات روی زمین تبدیل شدند؟

از میان تمام جانورانی که روی زمین حکمرانی کردند، دایناسورهای گردن بلند و درازدم موسوم به ساروپود بی‌رقیب بودند. هیچ موجود دیگری روی خشکی به ابعاد عظیم آن‌ها نمی‌رسید. این دایناسورها از دایناسورهای دیگر مثل هادروسورهای منقار اردکی و سراتوپسین‌های شاخ‌دار تا آنکیلوسورهای زره‌پوش و تیرانوسورهای شکارچی هم بزرگ‌تر بودند. حتی سنگین‌ترین پستانداران خشکی مثل ماموت‌ها و جانوران کرگدن مانند که دو برابر سنگین‌تر از بزرگ‌ترین فیل‌های کنونی بودند، در برابر بزرگ‌ترین ساروپودها بسیار سبک به شمار می‌رفتند.

به نوشته‌ی وب‌سایت ساینتیفیک امریکن، از دید تکاملی، ابعاد عظیم و منحصر‌به‌فرد، ساروپودها را به گونه‌هایی غیرمعمول تبدیل می‌کرد. تکامل پر از نمونه‌های همگرایی است که بر اساس آن شاخصه‌ی یکسانی بیش از یک بار به صورت مستقل در گروه‌های مختلف جانداران زنده به تکامل می‌رسد. نمونه‌ی کلاسیک این همگرایی، پرواز قدرتی است که در میان پرندگان، خفاش‌ها، پتروسورها و حشره‌ها به تکامل رسیده اما استخوان‌ها یا ساختارهای مشخص تشکیل‌دهنده‌ی بال‌ها در میان این گروه‌ها تفاوت دارد و منشأ تکاملی مستقل آن‌ها را نشان می‌دهد.

در رابطه با ویژگی‌های پیچیده مثل خونگرمی، چشم‌هایی با قابلیت تحرک و تمرکز، حرکت روی دو پا، از بین رفتن اندام زیرین یا استفاده از ابزار و زایمان، همگرایی تکاملی پدیده‌ی بسیار رایجی به حساب می‌آید. همگرایی در قلمروی گیاهان هم گسترده است: برای مثال، گیاهان گوشت‌خوار حداقل چندین بار، ریشه‌ها و حالت شاخه‌ای گیاهان بیش از یک بار به تکامل رسیدند. با توجه به رایج بودن همگرایی در طبیعت، منحصر‌به فرد بودن اندازه‌ی ساروپودها پدیده‌ی خاصی به شمار می‌رود. هیچ جانور دیگری روی خشکی‌ها حتی به یک‌سوم وزن بزرگ‌ترین ساروپودها نرسید؛ اما چه عاملی ساروپودها را از دیگر جمعیت جانوران متمایز می‌کرد؟

دیرینه‌شناس‌ها، به لطف اکتشافات ساروپودها در طول چند دهه‌ی گذشته، تلاش می‌کنند به پرسش فوق پاسخ دهند. تحلیل‌های سوابق فسیلی نشان می‌دهند، دایناسورها دقیقاً کجا و چه زمانی به موجودات غول‌پیکر تبدیل شدند و معیارهایی به آن‌ها اجازه داد در طی تقریباً ۱۵۰ میلیون سال به ابعاد بسیار عظیمی تکامل پیدا کنند. آن‌ها همچنین نشان می‌دهند که با وجود فسیل‌های عظیم ساروپودها، هنوز فسیل‌های عظیم‌تری در انتظار کشف شدن هستند.

اثبات چگونگی تکامل ساروپودها به ابعاد بسیار بزرگ دشوار است، زیرا از لحاظ تاریخی سوابق فسیلی بدی از خود به جا گذاشته‌اند. این سوابق حتی از بسیاری از جانوران خشکی و دریا بدتر هستند. اولین گام در فرایند تبدیل شدن به فسیل، دفن شدن است و ساروپودهای عظیم هم به رویداد بزرگی نیاز داشتند تا بتواند رسوب‌های زیادی را روی بدن آن‌ها انباشته کند. رانش زمین یا سیل‌های سریع معمولاً به تعداد دفعات کمی در یک دهه یا یک قرن رخ می‌دهند در حالی که سیل‌های فصلی جریان‌های کوچک‌تر و رودخانه‌ها صرفاً می‌توانستند جانوران کوچک‌تری را دفن کنند.

از طرفی فرایند رانش زمین و سیل‌ها‌ی شدید، بخش‌های شکننده‌ی اسکلت جانوران را پراکنده کردند. ساروپودها ساختار اسکلتی نابرابری داشتند که از استخوان‌های پایین‌تنه‌ی متراکم به ضخامت تنه‌ی درخت تا مهره‌هایی با کیسه‌های هوای مشابه کندوی زنبور و جمجمه‌های کوچک به نازکی کاغذ تشکیل شده‌ بودند.

عنصر انسانی هم مانند مانعی برای حفظ فسیل‌های ساروپود عمل کرده است. یک دیرینه‌شناس می‌تواند در مأموریت اکتشافی می‌تواند تنها تعداد محدودی از استخوان‌های یک ساروپودها را پیدا کند یا در مدت زمانی یکسان تعداد بیشتری از اسکلت موجودات کوچک‌تر را جمع‌آوری کند. از طرفی پژوهشگرها برای بررسی ساروپودها باید مدت‌های منتظر بمانند تا یک استخوان ساروپود را بررسی کنند. در نتیجه، با توجه به زمان و سرمایه‌گذاری محدود، ساروپودها گاهی نادیده گرفته می‌شوند.

با وجود تمام موانع، سوابق فسیلی ساروپودها و درک ما از آن‌ها در طی چند دهه‌ی گذشته بهبود یافته است. در طی بخش زیادی از قرن بیستم، ساروپودهای جدیدی کشف شدند. در دهه‌ی ۱۹۹۰، موقعیت کمی تغییر کرد و با محبوبیت دایناسورها، دیرینه‌شناس‌ها حفاری‌های بیشتری را انجام دادند. تقریبا در آغاز هزاره‌ی سوم، اکتشافات ساروپودی به سرعت افزایش یافتند. در طی دهه‌ی گذشته، پژوهشگرها نزدیک به ده گونه‌ی جدید را در سال معرفی کردند. برای دسترسی به سابقه‌ی فسیلی بهتر از ساروپودها می‌توانیم تکامل ابعاد عظیم آن‌ها را مطالعه کنیم.

برای اینکه بدانیم چرا ساروپودها استثنایی بودند، باید در ابتدا درک کنیم چه زمانی، کجا و چگونه به این مسیر راه یافتند. در حال حاضر نزدیک به ۲۵۰ گونه‌ی ساروپود از سراسر جهان شناخته شده‌اند و پژوهشگرها اکتشاف‌های مهمی را در مناطق بکرتری مثل جنوبگان و مناطق شناخته‌شده مثل استرالیا و آمریکای شمالی انجام دادند.

بر اساس اکتشافات جدید می‌دانیم که ابعاد کلی بدن ساروپودها اندکی تغییر کرده است. برخی از آن‌ها مانند زرافه باریک و برخی دیگر مانند فیل‌ها بدن پهنی داشتند. برخی از آن‌ها گردن‌هایی هم‌اندازه با دمشان داشتند در حالی که در برخی دیگر، تعادلی بین گردن و دم دیده نمی‌شد. پاهای جلویی برخی ساروپودها از پاهای عقبی‌شان بلندتر بود و همین ویژگی ظاهری باوقار به آن‌ها می‌بخشید.

تنوع فرم بدنی ساروپودها، مقایسه‌ی تکامل ابعاد بدن آن‌ها از لحاظ طول و ارتفاع را دشوار می‌سازد، بنابراین زیست‌شناس‌ها برای مقایسه‌های معقول‌تر به توده‌ی بدنی یا وزن روی می‌آورند. توده‌ی بدنی دارای همبستگی با شاخصه‌های زیستی مهمی مثل نرخ سوخت‌وساز، نرخ رشد، ابعاد لانه، طول عمر و محدوده‌ی زیستگاه است. به این صورت با محاسبه‌ی توده‌ی بدنی می‌توان به ایده‌هایی درباره‌ی ویژگی‌های این جانوران منقرض‌شده رسید.

ساروپودها در طی تاریخ تکاملی طولانی خود در ابعاد مختلفی به تکامل رسیدند. یکی از بزرگ‌ترین ساروپودها با وزن ۵۰ تن متریک، پاتاگوتایتان و کوچک‌ترین ساروپود با طول ۶ متر و وزنی در ابعاد گاو، ماگیاروساروس بود. اولین ساروپودها در حدود ۲۰۰ میلیون سال پیش با ابعادی در حد یک کرگدن به تکامل رسیدند.

اغلب ساروپودها در مقایسه‌ با بزرگ‌ترین پستانداران خشکی دارای ابعاد استثنایی نبودند. برای مثال دیپلودوکوس، ساروپود دراز دم، در حدود ۱۵۵ میلیون تا ۱۴۵ میلیون سال در غرب آمریکای شمالی می‌زیست. گونه‌ی دیپلودوکوس همچنین با عنوان «دیپی» هم شناخته می‌شود که نسخه‌هایی از آن در موزه‌های سراسر جهان نگه‌داری می‌شود. وزن این گونه در زمان حیات ۱۴ تن بود که از بزرگ‌ترین ماموت‌ها یا پستانداران کرگدن مانند گذشته کمتر بود. وزن دیپی در واقع به توده‌ی بدنی یک ساروپود متوسط نزدیک بود. سه‌چهارم ساروپودها مانند دیپی دارای وزنی کمتر از بزرگ‌ترین پستانداران بودند.

بزرگ‌ترین ساروپودها با دندان‌ها و سرها و تناسب بدنی متفاوت به تکامل رسیدند. این مسئله نشان می‌دهد که این دایناسورهای گیاه‌خوار از گیاه‌های مختلفی تغذیه می‌کردند و در زیستگاه‌های متفاوتی زندگی می‌کردند. به بیان دیگر، سنگین‌ترین ساروپودها موقعیت زیست بومی متفاوتی با یکدیگر داشتند.

ابعاد بزرگ‌ترین ساروپودهای شناخته شده، پرسش‌های جالبی را درباره‌ی محدودیت‌های تکامل مطرح می‌کند: چگونه بزرگ‌ترین جانوران به خشکی راه یافتند؟ و چرا بزرگ‌تر از این نشدند؟ پژوهش‌های بیومکانیکی، پاسخ‌هایی را ارائه می‌دهند. با افزایش ضخامت استخوان پایین‌تنه برای پشتیبانی از وزن جانور بزرگ، جابه‌جایی هم کاهش می‌یابد، بنابراین حد بالایی برای ضخامت استخوان‌ها وجود دارد.

پژوهش روی استخوان انواع مختلف ساروپودها نشان می‌دهد چگونه این گونه‌ها به این ابعاد استثنایی رسیدند. همان‌طور که درخت‌ها دارای حلقه‌هایی برای تخمین سن و سوابق رشد هستند، استخوان دایناسورها هم حلقه‌هایی دارند که سن جانور مهره‌دار و سرعت و مدت رشد آن را تعیین می‌کنند. مهره‌داران کنونی، استراتژی‌های رشد متنوعی دارند. خزنده‌هایی مثل تمساح‌ها، مارمولک‌ها و لاک‌پشت‌ها سرعت رشد نسبتاً پایینی دارند در حالی که پستاندارهای بزرگ مثل وال آبی به سرعت رشد می‌کنند. اگر ساروپودها با سرعت‌های آهسته‌ی خزندگان کنونی رشد می‌کردند احتمالاً یک قرن یا بیشتر طول می‌کشید تا به ابعاد بسیار بزرگ برسند. در حالی که بر اساس حلقه‌های استخوانی، رشد بسیار سریع بوده است به‌گونه‌ای که در سنین بین ۲۰ تا ۵۰ سالگی به ابعاد بزرگی می‌رسیدند.

ساروپودها نیاز داشتند به‌سرعت رشد کنند زیرا با اینکه گونه‌های بزرگسال از دست شکارچیان در امان بودند، نوزادهایشان طعمه‌های آسانی به شمار می‌رفتند و باید بر سر منابع با دیگر دایناسورها و حیوانات رقابت می‌کردند. برخلاف پستاندارهای بزرگی مثل وال‌ها که سال‌ها زمان صرف پرورش نوزادهایشان می‌‌کنند، ساروپودها روش اولویت کمیت به کیفیت را برای تولید مثل داشتند به‌طوری‌که تعداد زیادی تخم می‌گذاشتند و سپس آن‌ها را رها می‌کردند.

بر اساس سوابق فسیلی حداقل برخی گروه‌های ساروپودها در کلونی‌ها لانه داشتند و لانه‌ی خود را نزدیک به یکدیگر می‌ساختند. این لانه‌ها به قدری نزدیک به‌هم بودند که گونه‌های بالغ نمی‌توانستند از میان آن‌ها عبور کنند و به این ترتیب از مراقبت والدین محروم می‌شدند. هرچقدر نوزاد سریع‌تر رشد می‌کرد، احتمال بقای آن در برابر شکارچی بیشتر بود.

سرعت رشد انواع مختلف ساروپودها با یکدیگر متفاوت بود. از آنجا که ساروپودها از همان ابتدا با ابعاد بزرگ به تکامل رسیدند، در طول نوسان‌های رشد سالانه سریع‌تر رشد می‌کردند در حالی که رشد آن‌ها در طی فصل‌های نامطلوب مانند اغلب جانورها متوقف می‌شد. ساروپودها با مهاجرت به مناطقی که غذا در کل سال در دسترس بود، به رشد پایدارتری رسیدند. آن‌ها احتمالاً مسافت‌های زیادی را طی می‌کردند؛ بنابراین، مهاجرت هم می‌تواند عامل رسیدن ساروپودها به ابعاد بزرگ باشد.

پژوهشگرها تازه در آغاز راه پی بردن به دلیل عظمت ساروپودها قرار دارند. پاسخ به این معما به نظر پیچیده می‌رسد و هیچ راه واحدی برای توجیه وجود بزرگ‌ترین گونه‌های روی زمین وجود ندارد. ساروپودها هم مانند اغلب دایناسورها دارای مجموعه‌ای از ویژگی‌ها بودند که در خزندگان کنونی، پرنده و پستانداران هم دیده می‌شوند. برخی ویژگی‌های خزنده‌مانند ساروپودها احتمالاً باعث تکامل آن‌ها به ابعاد بسیار بزرگ شده است.

ساروپودها همچنین دارای دندان‌های ساده‌ای بودند که باعث می‌شد نتوانند غذا را بجوند. این ویژگی به این معنی است که آن‌ها غذا را به سرعت هضم می‌کردند. عدم جویدن همچنین به این معنی است که این حیوانات به ماهیچه‌های آرواره‌ای عظیم نیازی نداشتند در نتیجه سرهایشان کوچک ماند. این ترکیب باعث تکامل گردن‌های بلند شد که به آن‌ها اجازه می‌داد بدون حرکت زیاد به غذاها دسترسی پیدا کنند. همچنین تخم‌گذاری و عدم توجه به نوزادها به ساروپودها اجازه می‌داد بیشتر انرژی و منابع را صرف رشد خود کنند.

ساروپودها همچنین به‌صورت مستقل با ریه‌های پرنده‌مانند با کیسه‌های هوا به تکامل رسیدند و همین مسئله باعث می‌شد بهینه‌تر تنفس کنند. گردن بلند و سرهای کوچک، نبود مراقبت والدین و بدن‌هایی مملو از هوا ثابت می‌کنند چرا ساروپودها بزرگ‌تر از دیگر جانداران روی خشکی بودند، اما تمام این داده‌ها نشان نمی‌دهند چرا ۳۶ رسته از آن‌ها از دیگر رسته‌ها از لحاظ ابعادی پیشی گرفتند.

داده‌های مربوط به ساروپودها بسیار الهام‌بخش است. این داده‌ها مرزهای زیست‌شناسی را چندین مرتبه جابه‌جا کردند. با کشف هر سابقه‌ی فسیلی امیدواریم به داده‌های تکاملی دست پیدا کنیم که به ساروپودها اجازه دادند به عظیم‌ترین جانوران روی زمین تبدیل شوند.