ردپای جلبک دریایی در رژیم غذایی دایناسورهای کرتاسه

تصویر دایناسوری که در کنار خط ساحلی چرا می‌کند، عجیب اما قابل تصور است: پس از توفانی سهمگین، ساحلی انباشته از جلبک‌های دریایی در حال پوسیدن و ماهی‌های غرق‌شده، برای مدتی کوتاه به انباری از غذا تبدیل می‌شود. امروزه بسیاری از پستانداران و پرندگان ساحلی از این نعمت‌های ناگهانی دریا بهره می‌برند. شواهد شیمیایی تازه نشان می‌دهد که بیش از ۱۰۰ میلیون سال پیش، دایناسورها و دیگر جانوران دوره کرتاسه نیز همین کار را می‌کردند.

انبارهای غذایی ساحلی: توفان‌ها، جلبک دریایی و دایناسورهای گرسنه

دیرینه‌شناسان مدت‌هاست درباره این پرسش بحث می‌کنند که در گذشته‌های بسیار دور، خشکی و دریا تا چه اندازه به هم پیوند داشته‌اند. دریای درون‌قاره‌ای غربی، بازوی عظیمی از اقیانوس که در میانه دوره کرتاسه آمریکای شمالی را به دو بخش تقسیم می‌کرد، نوارهای طولانی ساحلی پدید آورد؛ جاهایی که قلمروهای خشکی و دریا به هم می‌رسیدند. این حاشیه‌ها مرزهایی ثابت نبودند. آن‌ها محیط‌هایی پویا بودند که در آن جزر و مد و توفان‌ها مواد آلی را از دریا به ساحل می‌آوردند و فرصت‌هایی برای جانوران خشکی فراهم می‌کردند تا از غذای منشأگرفته از دریا استفاده کنند.

گروهی از پژوهشگران که نتایج کار خود را در نشریه فرانتیرز در بوم‌شناسی و تکامل منتشر کرده‌اند، بررسی کردند که آیا این تبادل، آنچه بوم‌شناسان آن را یارانه یا پشتیبانی دریایی می‌نامند، ردپایی قابل اندازه‌گیری در مینای دندان فسیل‌شده بر جا گذاشته است یا نه. ایده از نظر مفهومی ساده است: جلبک‌های دریایی و دیگر گیاهان دریایی اثر انگشت ایزوتوپی کربنی متفاوتی نسبت به بیشتر گیاهان خشکی دارند. اگر این کربن دریایی وارد زنجیره‌های غذایی خشکی شده باشد، دندان جانوران ساحلی باید نشانه‌ای متمایز از آن را نشان دهد.

خواندن رژیم غذایی در مینای دندان: δ13C و ثبت فسیلی

پنج نمونه از مجموعه سازند کلاورلی پس از نمونه‌برداری تخریبی برای بررسی ترکیب ایزوتوپی و تحلیل سایش لیزری. نمونه‌ها از چپ به راست شامل سه نمونه دندان کروکودیلیان، دندان چهارم متعلق به داینونیکوس آنتیروپوس و در نهایت، در دورترین سمت راست، دندان ساروپلتا ادواردسی هستند. نمونه‌ها روی خمیر چسبنده نصب شده‌اند که به یک لام شیشه‌ای متصل است و برچسب‌های نمونه زیر آن‌ها قرار دارد. 

برای ردیابی منشأ کربن در رژیم‌های غذایی باستانی، دانشمندان نسبت دو ایزوتوپ پایدار کربن، یعنی کربن ۱۲ و کربن ۱۳ را اندازه‌گیری می‌کنند. این نسبت به صورت δ13C بیان می‌شود. گیاهانی که در محیط‌های دریایی غذا می‌سازند، معمولاً مقادیر δ13C بالاتری نسبت به بخش عمده گیاهان خشکی دارند. از آنجا که مصرف‌کنندگان ترکیب ایزوتوپی غذای خود را به ارث می‌برند، مینای دندان می‌تواند مانند کپسول زمانی بادوامی از رژیم غذایی عمل کند.

گروه پژوهشی مینای دندان مجموعه‌ای از فسیل‌ها را نمونه‌برداری کرد که از محوطه‌هایی گردآوری شده بودند که زمانی در کنار دریای درون‌قاره‌ای غربی و دیگر حاشیه‌های ساحلی قرار داشتند؛ این داده‌ها با نمونه‌هایی از محیط‌های داخلی و محصور در خشکی مقایسه شد. فسیل‌ها به دو بازه از دوره کرتاسه تعلق داشتند: آلبین پیشین، حدود ۱۱۳ تا ۱۰۷ میلیون سال پیش، و سنومانین پیشین، حدود ۱۰۰ تا ۹۶ میلیون سال پیش. مینای پودرشده برای δ13C تحلیل شد و سپس در میان مکان‌ها و آرایه‌های مختلف با هم مقایسه شد.

یک دندان بزرگ کروکودیلیان از سازند وایان. نمونه در کنار خط‌کش سانتی‌متری، داخل جعبه نمونه و روی کارت اطلاعات نمونه نشان داده شده است. 

الگوها آشکار شدند. فسیل‌های به‌دست‌آمده از رسوبات ساحلی به طور پیوسته مقادیر δ13C بالاتری نسبت به فسیل‌های رسوبات داخلی داشتند. این الگو در عرض‌های جغرافیایی مختلف و در هر دو برش زمانی بررسی‌شده برقرار بود. نکته مهم این است که این تفاوت به یک گروه خاص محدود نبود. ماهی‌ها، کروکودیلیان‌ها، لاک‌پشت‌ها و دایناسورهای محوطه‌های ساحلی همگی امضای کربنی غنی‌شده را نشان دادند؛ نشانه‌ای که حاکی از رسیدن کربن منشأگرفته از دریا به سطوح گوناگون شبکه غذایی است.

جلبک دریایی به عنوان پشتیبان سطح پایین و اثرات موجی بوم‌شناختی

دندان تروپود از مجموعه عضو موسنتوچیت، روی یک بلوک فومی در کنار کارت مقیاس. 

چه چیزی می‌توانست منبعی پایدار از کربن دریایی فراهم کند که هم در سواحل فراوان باشد و هم در سطوح پایین زنجیره غذایی قرار گیرد، به گونه‌ای که بر مصرف‌کنندگان زیادی اثر بگذارد؟ پژوهشگران استدلالی قوی به سود ماکروجلبک‌های دریایی مطرح می‌کنند؛ همان چیزی که معمولاً جلبک دریایی نامیده می‌شود. جلبک‌های دریایی در حجم زیاد در امتداد سواحل تولید می‌شوند، به‌آسانی تجزیه می‌شوند و می‌توانند به‌وسیله جزر و مد و توفان‌ها به داخل خشکی حمل شوند. گیاه‌خواران ساحلی امروزی اغلب رژیم غذایی خود را با جلبک‌های به ساحل‌افتاده تکمیل می‌کنند. سیگنال‌های ایزوتوپی تازه نشان می‌دهد که گیاه‌خواران ساحلی باستانی نیز رفتاری مشابه داشته‌اند.

البته همه گونه‌ها از این روند پیروی نکردند. تنونتوسوروس تیلتّی، گیاه‌خواری گسترده در این مطالعه، حتی در جاهایی که دیگر فسیل‌های ساحلی تأثیر دریایی را نشان می‌دادند، مقادیر δ13C معمولِ مصرف گیاهان خشکی را نشان داد. این تضاد تفسیر غذایی را تقویت می‌کند، زیرا نشان می‌دهد یک فرایند دیاژنتیکی واحد پس از دفن، همه فسیل‌های ساحلی را به طور یکنواخت تغییر نداده است. در عوض، به نظر می‌رسد این سیگنال تفاوت‌های واقعی بوم‌شناختی را ثبت کرده باشد.

دندان تنونتوسوروس تیلتّی از مجموعه سازند کلاورلی در یک ویال شیشه‌ای نمونه. 

پیامدهای گسترده‌تر این یافته قابل توجه است. اگر جوامع دایناسورهای ساحلی به صورت فصلی یا فرصت‌طلبانه به پشتیبانی‌های دریایی وابسته بوده‌اند، این موضوع بر برآورد جریان انرژی، وضعیت بدنی و حتی رفتار مهاجرتی آن‌ها اثر می‌گذارد. ورودی‌های دریایی می‌توانند شبکه‌های غذایی خشکی را در برابر خشکسالی و کمبودهای فصلی مقاوم‌تر کنند و خط پایه ایزوتوپی را که پژوهشگران برای استنباط روابط تغذیه‌ای به کار می‌برند تغییر دهند.

دیدگاه کارشناس

"این مقاله یک ایده ساده اما نیرومند را تقویت می‌کند: اکوسیستم‌های باستانی به شیوه‌هایی به هم پیوسته بودند که ما تازه اکنون در حال کمّی‌سازی آن‌ها هستیم"، دکتر میرا سانتوس، دیرینه‌بوم‌شناس دانشگاه لیسبون که در این مطالعه مشارکت نداشته است، می‌گوید. "با خواندن ایزوتوپ‌های حفظ‌شده در مینای دندان، به شواهد مستقیمی از جریان منابع در مرز خشکی و دریا دست می‌یابیم. این جریان‌ها ممکن است برای بقا و پراکنش برخی گونه‌ها در اقلیم‌های گلخانه‌ای میانه دوره کرتاسه حیاتی بوده باشند."

سانتوس می‌افزاید که گسترش نمونه‌برداری به عرض‌های جغرافیایی بالاتر و پایین‌تر و نیز به دوره‌های زمانی دیگر مانند ژوراسیک و سنوزوئیک آغازین، روشن خواهد کرد که الگوی پشتیبانی دریایی تا چه اندازه عمومی بوده است. او می‌گوید: "اگر پشتیبانی‌های مبتنی بر جلبک دریایی جهانی بوده باشند، می‌توانند نگاه ما را به دیرینه‌محیط‌های ساحلی و تاب‌آوری آن‌ها دگرگون کنند."

جمع‌بندی

اثر انگشت‌های ایزوتوپی حفظ‌شده در مینای دندان، پنجره‌ای به سوی شبکه‌های غذایی ساحلی باستانی می‌گشایند. آن‌ها نشان می‌دهند که کربن منشأگرفته از دریا، احتمالاً از جلبک‌های دریایی، وارد رژیم غذایی خشکی شده و نشانی قابل اندازه‌گیری بر جانورانی از ماهی‌ها و کروکودیل‌ها تا دایناسورهای بزرگ بر جا گذاشته است. این بینش، خط ساحلی را نه صرفاً مرزی میان دو جهان جدا از هم، بلکه کانونی بوم‌شناختی بازتعریف می‌کند که در آن اقیانوس و خشکی منابع خود را مبادله می‌کردند. با تحلیل دندان‌های فسیلی بیشتر و گسترش نمونه‌برداری جغرافیایی، دانشمندان روشن‌تر خواهند کرد که دریا چند بار و با چه شدتی حیات خشکی باستانی را تغذیه کرده است. در حال حاضر، نتیجه شگفت‌انگیز ساده است: سواحل انبار غذا بودند و دایناسورها گاهی آنچه را آب به ساحل می‌آورد، می‌خوردند.