براز متحجر يكشف أسرار سيطرة الديناصورات على كوكب الأرض

كانت الديناصورات الأقدم ديناصورات غير ملحوظة ولاعبة صغيرة في قارة عملاقة مزدحمة بالزواحف القديمة الأخرى عندما تطورت لأول مرة منذ حوالي 230 مليون سنة.

ولكن بعد مرور 30 مليون سنة، وكانت الديناصورات تهيمن على الكوكب بجميع أشكالها وأحجامها، في حين انقرضت العديد من نظيراتها من الزواحف. ويظل سبب نجاحها في التطور لغزًا طويل الأمد، لكن بحثًا جديدًا يشير إلى أن بعض الإجابات على هذا السؤال قد تكون موجودة فيما تركته وراءها: فضلات الديناصورات.

"قال مارتن كفارنستروم، المؤلف الرئيسي لـ دراسة عن نشأة الديناصورات نُشرت يوم الأربعاء في مجلة Nature وعالم الحفريات في جامعة أوبسالا في السويد: "نحن نعرف الكثير عن حياتهم وانقراضهم ولكننا لا نعرف كيف نشأوا.

ولفهم العمالقة المنقرضين بشكل أفضل، قام كفارنستروم وزملاؤه بالتحقيق في الحفريات المهملة المعروفة باسم البروماليت: بقايا من الجهاز الهضمي - ويعرف أيضًا باسم براز الديناصورات وقيئها.

وقد درسوا أكثر من 500 حفرية جُمعت على مدى 25 عامًا من حوالي 10 مواقع في الحوض البولندي، وهي منطقة في جنوب بولندا. يعود تاريخ البقايا إلى فترة زمنية تمتد من أواخر العصر الترياسي المتأخر إلى أوائل العصر الجوراسي، من حوالي 247 مليون سنة إلى 200 مليون سنة مضت.

قال كفارنستروم: "(البروماليت) تحتوي على الكثير من المعلومات الحفرية القديمة، لكنني لا أعتقد أن علماء الحفريات قد اعترفوا بذلك حقًا ونظروا إليها في الغالب على أنها أشبه بالمزحة؛ فأنت تجمع بعض الكوبروليتات لأنها مضحكة"، في إشارة إلى البراز المتحجر. وقد وجد الباحثون أن البراز والقيء المتحجرين - المعروفين علميًا باسم الكوبروليت والرجرجيتاليت على التوالي - قد ازداد حجمهما وتنوعهما بمرور الوقت، مما يشير إلى ظهور حيوانات أكبر حجمًا وأنظمة غذائية مختلفة.

ومن خلال دراسة شكل البروماليتات ومحتوياتها وربطها بالهياكل العظمية المتحجرة وآثار الأقدام التي عُثر عليها في المواقع، تمكن الباحثون من تحديد وتصنيف الحيوانات التي أنتجتها على الأرجح.

وقد سمح ذلك للباحثين بفهم عدد ونوع وحجم الديناصورات، وكذلك الحيوانات الفقارية الأخرى، التي كانت موجودة في المناظر الطبيعية في وقت معين. وقد سمح هذا التحليل، الذي استغرق 10 سنوات لإكماله، للفريق بتجميع أسباب بروز الديناصورات.

الوحي من البراز القديم

في بعض الحالات، كان من الممكن إجراء تقييم بصري لنوع الديناصور المسؤول عن البروماليت بناءً على حجم الحفرية وشكلها - من المحتمل أن يكون الكوبروليت الحلزوني الشكل قد جاء من حيوان ذي أمعاء حلزونية - ولكن في حالات أخرى كثيرة، كان من الضروري إجراء مسح ثلاثي الأبعاد مفصل للهيكل الداخلي للبروماليت باستخدام معدات متخصصة لفهم ما تحتويه الحفريات.

يمكن لبقايا الجهاز الهضمي القديمة "أن تبدو وكأنها شيء تركه كلبك في الحديقة ومن الواضح جداً ما هي. وفي حالات أخرى، وخاصةً الحيوانات العاشبة، يكون التعرف عليها أكثر صعوبة."

قام الفريق بمسح البنية الداخلية للحفريات في المرفق الأوروبي للإشعاع السنكروتروني في غرونوبل بفرنسا. وتولد هذه المنشأة الضخمة، وهي عبارة عن سنكروترون على شكل حلقة يبلغ محيطها 844 مترًا (2800 قدم)، أشعة سينية أكثر سطوعًا بمقدار 10 تريليون مرة من الأشعة السينية الطبية، وتسمح للعلماء بدراسة المادة على المستوى الجزيئي والذرّي.

"إنه يشبه إلى حد ما جهاز التصوير المقطعي المحوسب في المستشفى. إنه يعمل بنفس الطريقة، ولكن بطاقة أعلى بكثير. نحن بحاجة إلى ذلك للحصول على هذه الدقة العالية جدًا والتباين الجيد أيضًا".

احتوت الكوبروليتات على بقايا أسماك وحشرات ونباتات، وأحيانًا حيوانات مفترسة أخرى. وكانت بعض البقايا محفوظة بشكل جميل، بما في ذلك خنافس صغيرة وأسماك نصف مكتملة. واحتوت الكوبروليتات الأخرى على عظام سحقتها الحيوانات المفترسة.

وقال لورانس هـ. تانر، عالم الحفريات في قسم العلوم البيولوجية والبيئية في كلية لو موين في نيويورك: "توفر حفريات الهياكل العظمية وآثار الأقدام والبروماليت من مواقع في بولندا سلسلة من اللقطات الزمنية المنفصلة التي توضح الانتقال من عالم به عدد قليل من الديناصورات إلى عالم هيمنت فيه هذه الديناصورات". لم يشارك تانر في هذه الدراسة.

وكتب تانر في تعليق نُشر إلى جانب البحث: "إن استخدام تقنيات هذه الدراسة في مواقع أخرى من شأنه أن يوفر سياقًا أكثر عالمية ويبني صورة دقيقة".

إعادة بناء صعود الديناصورات

توصل المؤلفون إلى خمس مراحل لتفسير صعود الديناصورات: كانت أسلافها آكلة للحوم وتأكل النباتات والحيوانات. تطورت إلى أول الديناصورات آكلة اللحوم والنباتات، أو الديناصورات العاشبة.

وجاءت نقطة التحول الرئيسية عندما أدى النشاط البركاني المتزايد إلى ظهور مجموعة أكثر تنوعًا من النباتات لتتغذى عليها، تلا ذلك ظهور الديناصورات العاشبة الكبيرة والأكثر تنوعًا.

وأدت هذه المرحلة بدورها إلى تطور الديناصورات آكلة اللحوم العملاقة التي أحبها مخرجو الأفلام وكتب الطفولة في بداية العصر الجوراسي قبل 200 مليون سنة. وقد استمرت سيادة الديناصورات إلى أن قضى كويكب ضرب قبالة ساحل ما يعرف الآن بالمكسيك قبل 66 مليون سنة على الديناصورات بالانقراض.

وأشارت الدراسة إلى أنه قبل هذا البحث الأخير، تم اقتراح نظريتين لتفسير الانتقال من عالم تهيمن عليه الزواحف غير الديناصورات إلى عالم كانت الديناصورات فيه صاعدة.

اقترح أحد النموذجين أن الديناصورات تطورت لتتفوق جسديًا على منافسيها، وفقًا للدراسة. فوضعية الديناصورات المستقيمة الناتجة عن وضع أطرافها الخلفية تحت جسمها مباشرة، بالإضافة إلى الكاحلين المرنين، جعلتها أكثر رشاقة وكفاءة من منافسيها التطوريين مثل الزواحف ذات الأرجل المفلطحة. وبدلًا من ذلك، يعتقد بعض الباحثين أن الديناصورات كانت بالصدفة أكثر قدرة على التكيف مع التغيرات الدراماتيكية في المناخ التي حدثت في نهاية العصر الترياسي.

وقال كفارنستروم إن البحث المستند إلى الحفريات البولندية يشير إلى أن الجمع بين الفرضيتين يقدم تفسيرًا أكثر ترجيحًا، مع "تفاعل معقد بين عدة عمليات" مما يعني أن الديناصورات كانت أكثر قدرة على التكيف مع كيفية تغيير التحولات البيئية التي غيرت الغذاء المتاح.

على سبيل المثال، وجدت الدراسة أن بقايا الطعام المستخرجة من البروماليتات التي تنتمي إلى الديناصورات ثنائية الديناصورات، وهي من أقارب الثدييات القديمة ذات الرأس على شكل سلحفاة، تشير إلى أن هذا المخلوق كان يتبع نظامًا غذائيًا محدودًا، حيث كان يتغذى بشكل أساسي على الصنوبريات. وقد اختفى من السجل الأحفوري منذ حوالي 200 مليون سنة مضت.

من ناحية أخرى، يبدو أن الديناصورات كانت تأكل مجموعة واسعة من النباتات. فعلى سبيل المثال، وجد الفريق أن محتويات الكوبروليت من أول الديناصورات العاشبة الكبيرة، الصربودومورفات، احتوت على كميات كبيرة من سرخس الأشجار ولكن أيضًا العديد من أنواع النباتات الأخرى والفحم. ويشتبه الفريق في أن الفحم ساعد في إزالة السموم من السرخس الذي يمكن أن يكون ساماً.

وقال جرزيغورز نيدويدزكي، كبير مؤلفي الدراسة وعالم الحفريات في قسم علم الأحياء العضوية؛ التطور والتنمية، إن السبب وراء نجاح الديناصورات في التطور هو رسالة لا تزال سارية حتى اليوم: "تناول الخضراوات وعش لفترة أطول".