Niedawne badania sugerują, że wyjątkowe skamieniałości z chińskiej formacji Yixian zachowały się w wyniku naturalnych procesów sedymentacyjnych, a nie działalności wulkanicznej, co stanowi rewizję wcześniejszych założeń naukowych.
Około 120–130 milionów lat temu, w erze dinozaurów, w lasach i jeziorach strefy umiarkowanej w dzisiejszych północno-wschodnich Chinach istniał żywy ekosystem. Różnorodne skamieniałości z tego okresu pozostały w dużej mierze nienaruszone aż do lat 80. XX wieku, kiedy mieszkańcy wsi zaczęli odkrywać wyjątkowo dobrze zachowane okazy, które osiągały wysokie ceny od kolekcjonerów i muzeów, wywołując gorączkę kopalnego złota. Skala tych wykopalisk stała się tak rozległa, że można je zobaczyć z kosmosu – prawdopodobnie największe wykopaliska paleontologiczne na planecie.
Formacja Yixian: skarbnica życia prehistorycznego
W latach 90. stało się jasne, że region znany jako Formacja Yixian już tak domem dla wyjątkowo dobrze zachowanych skamieniałości dinozaurów, ptaków, ssaków, owadów, żab, żółwi i innych[{” attribute=”” tabindex=”0″ role=”link”>species. Unlike the skeletal and often fragmentary fossils unearthed elsewhere, many specimens included internal organs, feathers, scales, fur, and stomach contents, indicating an unusual and sudden preservation process. Among these finds were a cat-size mammal and a small dinosaur locked in mortal combat, stopped in mid-action when they died.
The site also yielded the world’s first known non-avian feathered dinosaurs, some so intact that scientists could determine the feathers’ colors. The discoveries revolutionized paleontology, clarifying the evolution of feathered dinosaurs and confirming that modern birds are their descendants.
Reassessing Fossil Preservation Theories
Previously, it was hypothesized that the remarkable preservation of these fossils could be attributed to a sudden burial by volcanism, perhaps like the waves of hot ash from Mt. Vesuvius that entombed many citizens of Pompeii in A.D. 79. As a result, the Yixian deposits have been popularly dubbed the “Chinese Pompeii.”
However, a new study published in the Proceedings of the National Academy of Sciences has debunked this theory. Instead, it suggests the creatures were preserved by more mundane events including collapses of burrows and rainy periods that built up sediments that buried the dead in oxygen-free pockets. Earlier studies have suggested that multiple Pompeii-type events took place in pulses over about a million years. The current study uses newly sophisticated technology to date the fossils to a compact period of less than 93,000 years when no notable events occurred.
“These are probably the most important dinosaur discoveries of the last 120 years,” said study coauthor Paul Olsen, a paleontologist at the Columbia Climate School’s Lamont-Doherty Earth Observatory. “But what was said about their method of preservation highlights an important human bias. That is, to ascribe extraordinary causes, i.e. miracles, to ordinary events when we don’t understand their origins. These [fossils] to tylko migawka codziennych zgonów w normalnych warunkach, w stosunkowo krótkim czasie”.
Rewolucyjne odkrycia i techniki
Skamieniałości z formacji Yixian występują w dwóch podstawowych odmianach: nienaruszone, doskonale wyartykułowane szkielety 3D ze złóż powstałych głównie na lądzie oraz spłaszczone, ale bardzo szczegółowe tusze znalezione w osadach jeziornych, niektóre zawierające tkanki miękkie.
Aby określić wiek skamieniałości, główny autor badania, Scott MacLennan z Uniwersytetu Witwatersrand w Republice Południowej Afryki, przeanalizował maleńkie ziarenka mineralnego cyrkonu, pobrane zarówno z otaczających skał, jak i samych skamieniałości. W ramach nich zmierzył stosunek radioaktywnego uranu do ołowiu, stosując nową, niezwykle precyzyjną metodę zwaną spektroskopią masową z rozcieńczaniem izotopów, termojonizacją i jonizacją chemiczną (CA-ID-TIMS). Skamieniałości i otaczający je materiał niezmiennie datowane są na 125,8 miliona lat temu, co obejmuje okres krótszy niż 93 000 lat, chociaż dokładna liczba nie jest jasna.
Dalsze obliczenia wykazały, że te ramy czasowe obejmowały trzy okresy kontrolowane przez zmiany orbity Ziemi, gdy pogoda była stosunkowo wilgotna. Spowodowało to gromadzenie się osadów w jeziorach i na lądzie znacznie szybciej, niż wcześniej sądzono. Wiele zmarłych stworzeń zostało szybko pochowanych, a tlen, który normalnie napędzał rozkład, został odcięty. Efekt uszczelniający był najszybszy w jeziorach, co skutkowało zachowaniem tkanek miękkich.
Naukowcy wykluczają wulkanizm z wielu powodów. Niektóre wcześniejsze badania sugerowały, że stworzenia były otoczone laharami, szybko poruszającymi się, przypominającymi beton zawiesinami błota spływającymi z wulkanów po erupcjach. Ale lahary są niezwykle brutalne, powiedział Olsen i potrafią rozrywać na kawałki każdą żywą lub martwą rzecz, jaką napotkają, więc to wyjaśnienie nie działa.
Inni twierdzą, że odpowiedzialne są za to wypływy piroklastyczne – szybko poruszające się fale palącego się popiołu i trujących gazów, niczym Wezuwiusz. Powalili mieszkańców Pompejów, a następnie owinęli ciała ochronnymi warstwami materiału, które zachowały je w takim stanie, w jakim były w chwili śmierci. Nawet gdy szczątki uległy rozkładowi, w popiołach pozostały puste przestrzenie, z których badacze wykonali realistyczne odlewy gipsowe. Szczątki są charakterystycznie zwinięte w tak zwanych pozycjach bojowych, torturowane zgięte wpół i z mocno podciągniętymi kończynami, gdy krew wrzała, a ciała zgniatały się w wybuchowym upale. Ofiary współczesnych pożarów przyjmują podobne pozy.
Chociaż w formacji Yixian znajdują się warstwy popiołu wulkanicznego, lawy i intruzji magmy, pozostałości tam nie odpowiadają szczątkom nieszczęsnych Pompejanów. Po pierwsze, pióra, futro i wszystko inne prawie na pewno spłonęłoby w strumieniu piroklastycznym. Po drugie, dinozaury i inne zwierzęta nie zajmują pozycji bokserskich; raczej wiele z nich ma ręce i ogony owinięte wokół ciała, jakby spały, być może śniły sny o dinozaurach, gdy znalazła je śmierć.
Dowody wskazują zamiast tego na nagłe zapadnięcie się nory – twierdzą badacze. Rdzenie skał otaczające szkieletowe skamieniałości składają się zazwyczaj z grubych ziaren, ale ziarna bezpośrednio wokół i wewnątrz szkieletów są zwykle znacznie drobniejsze. Naukowcy interpretują to w ten sposób, że przez pewien czas w pobliżu było wystarczająco dużo tlenu, aby bakterie lub owady mogły zniszczyć przynajmniej skórę i narządy zwierząt, a kiedy to nastąpiło, drobne ziarna znajdujące się w otaczającym materiale preferencyjnie przedostawały się do środka i wypełniały puste przestrzenie ; kości bardziej odporne na próchnicę pozostały nienaruszone. Nawet dzisiaj zapadnięcia się nor są częstą przyczyną śmierci ptaków takich jak pingwiny, powiedział Olsen. Zatrzymana w czasie bitwa ssak-dinozaur mogła równie dobrze mieć miejsce, gdy ssak wdarł się do nory dinozaura, aby spróbować zjeść go lub jego dzieci, powiedział.
Jeśli chodzi o to, co spowodowało zawalenie się nory, to spekulacje – dodał. Jedna myśl: większe dinozaury (których szczątki nie pojawiają się tutaj, ale prawie na pewno były w pobliżu) mogły zmiażdżyć nory po prostu biegając po okolicy. Wyjątkowo deszczowe czasy mogły pomóc w destabilizacji gruntu.
Implikacje dla innych potencjalnych lokalizacji
Olsen wierzy, że formacja Yixian nie jest wyjątkowa. „Po prostu nigdzie indziej nie prowadzono tak intensywnego kolekcjonowania w takim środowisku” – stwierdził. Chiny próbowały ograniczyć sprzedaż paliw kopalnych w celach zarobkowych, ale rynek nadal kwitnie, a ogromne zasoby rządowe przeznaczane są na rozwój turystyki wokół stanowisk skamieniałości.
Zauważył, że osobistym Świętym Graalem Olsena są pierzaste dinozaury, ale są one niezwykle rzadkie nawet w najbogatszych złożach. „Trzeba wykopać, powiedzmy, 100 000 ryb, aby znaleźć jednego pierzastego dinozaura, a nikt nie kopie na skalę Yixian” – powiedział. Olsen powiedział, że we wschodnich Stanach Zjednoczonych kilka miejsc, w których kiedyś panowało środowisko podobne do Yixian, mogło dostarczyć takich skamieniałości. Należą do nich kamieniołom położony na granicy Karoliny Północnej i Wirginii, w którym znalazł tysiące doskonale zachowanych owadów; miejsca w Connecticut, w których niewielkie wykopaliska okazały się obiecujące; oraz dawny kamieniołom w North Bergen w stanie New Jersey, obecnie wciśnięty pomiędzy autostradą a centrum handlowym, w którym w przeszłości hodowano bajecznie zakonserwowane ryby i gady. Systematyczne wykopaliska takich miejsc mają mniej więcej wielkość łazienki – dodał.
„To wymaga ogromnego wysiłku, który jest kosztowny. A ziemia jest na tych obszarach cenna” – stwierdził. „Więc nikt tego nie robi. Przynajmniej jeszcze nie.
Współautorami badania są Sean Kinney i Clara Chang z Obserwatorium Ziemi Lamont-Doherty oraz naukowcy z Instytutu Geologii i Paleontologii w Nanjing, Instytutu Paleontologii i Paleoantropologii Chińskiej Akademii Nauk oraz Uniwersytet Princeton.
Odniesienie: „Niezwykle szybka, ale niekatastrofalna konserwacja dinozaurów o spłaszczonych piórach i trójwymiarowych dinozaurów z wczesnego okresu Kreda of China” autorstwa Scotta A. MacLennana, Jingeng Sha, Paula E. Olsena, Seana T. Kinneya, Clary Chang, Yanana Fanga, Jun Liu, Bennetta B. Slibecka, Elaine Chen i Blair Schoene, 4 listopada 2024 r., Postępowanie Narodowej Akademii Nauk.
DOI: 10.1073/pnas.2322875121
