นักบรรพชีวินวิทยาเริ่มเรียนรู้ว่าอิกไทโอซอรัสวิวัฒนาการเป็นยักษ์ได้อย่างไรและทำไม
เทือกเขาแอลป์สวิสอาจดูเหมือนเป็นสถานที่แปลก ๆ ในการออกไปค้นหาชีวิตในมหาสมุทร ประเทศที่ไม่มีทางออกสู่ทะเลอยู่ไกลจากมหาสมุทร ซึ่งเป็นยอดเขาที่สูงที่สุดในเทือกเขาที่สูงถึง 14,000 ฟุตเหนือระดับน้ำทะเล และตามที่ตีพิมพ์ในวารสาร Journal of Vertebrate Paleontology ในปีนี้ ชั้นหินบนภูเขาเหล่านั้นได้ให้เศษซากของสัตว์เลื้อยคลานขนาดเท่าวาฬบางส่วนที่ว่ายอยู่ในทะเลเมื่อประมาณ 205 ล้านปีก่อน ในบรรดา ichthyosaurs รูปฉลามที่ใหญ่ที่สุด ซอเรียนที่อาศัยอยู่ในมหาสมุทรเหล่านี้เป็นยักษ์ใหญ่ตัวแรกของโลกซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของละครวิวัฒนาการที่นักบรรพชีวินวิทยาเพิ่งเริ่มเข้าใจ
ichthyosaurs ที่ยังไม่มีชื่อจากเทือกเขาแอลป์สวิสไม่ได้อยู่คนเดียว นักบรรพชีวินวิทยายังได้ค้นพบอิกไทโอซอร์ขนาดยักษ์จากแหล่งฟอสซิลในเนวาดา บริติชโคลัมเบีย และอังกฤษในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา หลายสายพันธุ์เหล่านั้นเข้าคู่กันหรือเกินกว่าอิคธิโอซอรัสที่ใหญ่ที่สุดที่เคยรู้จักมาก่อน โดยมีความยาวที่เทียบได้กับวาฬสีน้ำเงินสำหรับสัตว์เดินทะเลที่ใหญ่ที่สุดตลอดกาล การค้นพบใหม่เหล่านี้กำลังเขียนเรื่องราวเกี่ยวกับเวลาและสาเหตุที่ ichthyosaurs พัฒนาเป็นสายพันธุ์ยักษ์
เท่าที่นักบรรพชีวินวิทยาสามารถปะติดปะต่อกันได้ อิกธิโอซอรัสที่เก่าแก่ที่สุดมีความยาวประมาณ 6 ฟุต และวิวัฒนาการเมื่อประมาณ 249 ล้านปีก่อนในช่วงต้นของยุคไทรแอสซิก นี่เป็นช่วงเวลาที่ชีวิตบนโลกยังคงฟื้นตัวจากการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ที่สุดของโลก โดยมีสัตว์เลื้อยคลานเพิ่มจำนวนขึ้นเรื่อยๆ และกระจายไปสู่รูปแบบและช่องใหม่ๆ เริ่มต้นจากบรรพบุรุษที่อาศัยอยู่บนบก ichthyosaurs ได้ปรับตัวให้เข้ากับชีวิตในน้ำอย่างรวดเร็วและว่ายด้วยการเคลื่อนไหวร่างกายเหมือนงู และบางชนิดก็โตเร็วมาก นักบรรพชีวินวิทยา เมื่อปลายปีที่แล้วบรรยายถึงCymbospondylus youngorumอิกธิโอซอรัสที่น่าจะยาวกว่า 50 ฟุต—ประมาณขนาดของวาฬหลังค่อม—ซึ่งมีอายุประมาณ 244 ล้านปีก่อน แม้ว่าเวลาห้าล้านปีจะยาวนานในแง่สัมบูรณ์ แต่การอ่านบันทึกฟอสซิลอย่างใกล้ชิดบ่งชี้ว่า อิกธิโอซอรัสวิวัฒนาการขนาดมหึมาในเวลาเพียงเสี้ยววินาทีที่วาฬต้องทำเช่นเดียวกัน
แต่ในขณะที่วาฬที่ใหญ่ที่สุดหลายตัวเป็นตัวป้อนอาหารแบบกรองซึ่งมักจะออกหาเหยื่อขนาดเล็กเช่นเคย แต่อิคไทโอซอร์ขนาดยักษ์ก็ยังห่างไกลจากยักษ์ใหญ่ที่อ่อนโยน ดีน โลแม็กซ์ นักบรรพชีวินวิทยาจากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์กล่าว อิกธิโอซอรัสยักษ์เหล่านี้จำนวนมากเป็นเหมือนวาฬสเปิร์มหรือออร์กา นักล่าปลายแหลมที่มีฟันแหลมคมเต็มปาก พวกเขาว่ายในท้องทะเลที่เต็มไปด้วยเซฟาโลพอดโบราณ เช่น แอมโมไนต์ที่มีเปลือกขด แต่อิกไทโอซอรัสขนาดใหญ่สามารถกินปลาฉลาม สัตว์เลื้อยคลานในทะเลขนาดเล็ก และอิกธิโอซอรัสอื่นๆ ได้เช่นกัน
ichthyosaurs ตัวใหญ่สามารถพบได้ในน่านน้ำต่างๆ ในช่วงเวลาต่างๆ ระหว่าง 249 ถึง 90 ล้านปีก่อน แต่ Triassic จาก 251 ถึง 201 ล้านปีก่อน เห็นได้ชัดว่าเป็นความมั่งคั่งของยักษ์ใหญ่ที่ใหญ่ที่สุด “Ichthyosaurs ถึงขนาดสูงสุดในช่วงกลางถึงปลาย Triassic โดยมีค่าประมาณสูงสุดตั้งแต่ 82 ถึงมากกว่า 98 ฟุต” Lomax กล่าว นักบรรพชีวินวิทยามักพบเพียงเศษเสี้ยวของอิกไทโอซอร์ที่ใหญ่ที่สุด เช่น ฟันแยกหรือกระดูกสันหลัง แต่ยังพบยักษ์ที่ค่อนข้างสมบูรณ์ Shastasaurus sikanniensisจากบริติชโคลัมเบียถึงความยาว 68 ฟุตตราบใดที่วาฬสเปิร์มที่ใหญ่ที่สุดที่รู้จัก การค้นพบดังกล่าวทำให้นักบรรพชีวินวิทยาเกิดคำถามสำคัญเกี่ยวกับสาเหตุว่าทำไมอิกไทโอซอรัสขนาดใหญ่เหล่านี้จึงมีวิวัฒนาการ เรารู้ว่าอิคธิโอซอรัสมีขนาดใหญ่และเร็ว แต่อะไรทำให้พวกเขาทำเช่นนั้นได้?
จากการเป็นสิ่งมีชีวิตบนบก บางครั้งเราคิดว่าขนาดยักษ์เป็นสิ่งที่พิเศษหรือบางอย่างที่ต้องมีคำอธิบายพิเศษ สัตว์ใหญ่มีน้ำหนักมาก และต้องการอาหารเป็นจำนวนมาก แต่ชีวิตในน้ำนั้นแตกต่างกัน และการตัวใหญ่ก็มีข้อดีที่แตกต่างกันออกไป ในการศึกษารูปร่างและขนาดของอิกธิโอซอรัสในปี 2019พิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติลอนดอน นักบรรพชีวินวิทยา Susana Gutarra Díaz พบว่าร่างกายที่ใหญ่กว่านั้นให้โบนัสที่สำคัญในน้ำ จากการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างขนาดร่างกาย การลากขณะเคลื่อนตัวในน้ำ และพลังงานที่จำเป็นต่อการว่ายน้ำ Gutarra Díaz และผู้เขียนร่วมพบว่าการมีชีวิตที่มีขนาดใหญ่ทำให้อิคธิโอซอรัสพัฒนาเป็นรูปร่างที่กว้างกว่าที่จะเป็นไปได้
Gutarra Díaz กล่าวว่า “ในขณะที่สัตว์มีน้ำมากขึ้นเรื่อยๆ ร่างกายและแขนขาก็จะเพรียวขึ้น” การปรับตัวดังกล่าวทำให้น้ำไหลผ่านร่างกายของสัตว์ได้อย่างราบรื่นยิ่งขึ้นขณะว่าย นั่นเป็นสาเหตุที่สัตว์หลายชนิดในทะเล เช่น ฉลาม วาฬ และอิกไทโอซอรัส มีรูปร่างโดยรวมที่คล้ายคลึงกัน แต่การเคลื่อนตัวในทะเลอย่างมีประสิทธิภาพไม่ได้เป็นเพียงการพัฒนารูปร่างในอุดมคติสำหรับการว่ายน้ำเท่านั้น สัตว์ที่ว่ายน้ำต้องรับมือกับแรงลาก หรือผลกระทบของน้ำที่ต้านสัตว์ที่เคลื่อนที่ผ่านมัน ยิ่งลากมากเท่าไหร่ สัตว์ก็ยิ่งต้องใช้พลังงานมากเท่านั้นเพื่อเอาชนะมันและเคลื่อนตัวผ่านน้ำ การมีขนาดใหญ่ทำให้อิคธิโอซอรัสบางตัวสามารถแก้ไขปัญหาได้
อิคธิโอซอรัสที่ยาว 50 ฟุตจะมีปริมาตรภายในมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับพื้นที่ผิวของมันมากกว่าอิกไทโอซอร์ที่ยาว 10 ฟุต นั่นหมายความว่า อิกธิโอซอรัสขนาดใหญ่มีมวลกล้ามเนื้อมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับพื้นที่ผิวของพวกมัน หรือสัดส่วนของร่างกายที่มากขึ้นสามารถเคลื่อนไหวอย่างทรงพลังเพื่อเอาชนะการลากบนผิวหนังของพวกมัน กล่าวอีกนัยหนึ่ง อิกไทโอซอรัสตัวใหญ่ไม่ต้องทำงานหนักมากเพื่อว่ายน้ำอย่างรวดเร็ว 100 ฟุตเหมือนอิกไทโอซอร์ที่มีกล้ามเนื้อน้อยกว่าเมื่อเทียบกับพื้นที่ผิวของพวกมัน ขนาดมีความสำคัญมากกว่ารูปร่าง ซึ่งอธิบายได้ว่าทำไมอิคธิโอซอรัสขนาดใหญ่บางตัวจึงดูไม่ “เร็ว” เท่ากับญาติที่เล็กกว่าของพวกมัน อิกธิโอซอรัสขนาดใหญ่จำนวนมากไม่มีรูปร่างแบบ “หยดน้ำตา” แบบคลาสสิกซึ่งมักถูกคาดหวังไว้สำหรับสัตว์น้ำที่ได้รับการดัดแปลงอย่างดีเยี่ยม
การแลกเปลี่ยนทางชีวกลศาสตร์ดังกล่าวเสนอมุมมองว่าอิคธิโอซอร์เติบโตอย่างไร แต่สถานการณ์ใดที่ผลักดันให้สัตว์เลื้อยคลานเหล่านี้กลายเป็นเลวีอาธานเป็นอีกเรื่องหนึ่ง นักบรรพชีวินวิทยายังคงทำงานเพื่อทำความเข้าใจผลผลิตของมหาสมุทรในสมัยโบราณ ใยอาหาร วัฏจักรของสารอาหาร และปรากฏการณ์ทางธรรมชาติอื่นๆ มีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไรเพื่อให้เกิดการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตและระบบนิเวศที่อาจดูเหมือนไม่คุ้นเคยสำหรับเรา แต่ถึงแม้จะไม่มีหลักฐานโดยตรงเกี่ยวกับใยอาหารในมหาสมุทร ก็อาจมีคำตอบที่ง่ายกว่าสำหรับคำถามนี้
“ฉันคิดว่าเหตุผลสำคัญประการหนึ่งที่ทำให้อิคธิโอซอรัสมีขนาดมหึมา” โลแม็กซ์กล่าว “เป็นเพราะไม่มีใครทำอย่างนั้น” โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ที่กวาดล้างสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในทะเลไปประมาณ 95 เปอร์เซ็นต์ มหาสมุทรในส่วนก่อนหน้าของ Triassic เป็นเวทีสำหรับการฟื้นฟู ซึ่งเป็นพื้นที่เปิดโล่งสำหรับสิ่งมีชีวิตสัตว์เลื้อยคลานต่างๆ ที่เริ่มปรับตัวให้เข้ากับ ชีวิตในน้ำ Ichthyosaurs เป็นกลุ่มแรกที่ดำน้ำในทะเลที่ยังไม่มียักษ์อยู่ในนั้น “ก่อนการปรากฏตัวของอิกไทโอซอร์ขนาดยักษ์ นักล่าชั้นนำในทะเลคือปลาขนาดใหญ่และสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง” โลแม็กซ์ตั้งข้อสังเกต สิ่งมีชีวิตที่มีความยาวเพียง 20 ฟุตหรือมากกว่านั้น “Ichthyosaurs เปลี่ยนเกม”
