Wystawa Giganci czasów prehistorycznych Łódź, 5 28 listopada 2004 roku Materiały dla nauczycieli biologia Opr. Karol Sabath (pracownik warszawskiego Muzeum Geologicznego Państwowego Instytutu Geologiczny oraz Muzeum Ewolucji Instytutu Paleobiologii PAN im. R. Kozłowskiego; współautor podręczników do biologii do LO wydawnictwa Operon, członek komitetu redakcyjnego Biologii w Szkole, redaktor serwisu internetowego www.ewolucja.org); informacje o amonitach: Adrian Kin z organizowanego w Łodzi Muzeum Paleontologicznego Stowarzyszenia Przyjaciół Nauk o Ziemi Phacops". Konsultacja: prof. dr hab. Andrzej Elżanowski (Katedra Zoologii Uniwersytetu Wrocławskiego). Informacje ogólne Wystawa obejmuje 15 modeli wymarłych gadów nie tylko dinozaurów wykonanych w większości przez cenionego polskiego paleorzeźbiarza Krzysztofa Kuchnio; więcej jego prac można zobaczyć w parkach dinozaurowych w Münchehagen koło Hanoweru (Niemcy) i w Bałtowie koło Ostrowca Świętokrzyskiego, które wypożyczyły modele na wystawę. Eksponatom towarzyszą opisy, zawierające nazwę zwierzęcia wraz z tłumaczeniem jej dosłownego znaczenia, informacje o rozmiarach (długość i szacowana masa ciała), wieku geologicznym względnym (epoka) i bezwzględnym (w milionach lat) oraz miejscu występowania szczątków (współcześnie i na mapie paleogeograficznej świata danej epoki), a także ciekawostki. Poniżej przedstawiono propozycje zagadnień z zakresu nauczania biologii (zob. też materiały do geografii zwłaszcza informacje paleobiogeograficzne dotyczące poszczególnych okresów oraz uwagi dotyczące wielkich wymierań w kontekście aktualizmu/katastrofizmu geologicznego), jakie można atrakcyjniej niż w klasie przybliżyć uczniom. Uzupełniono też informacje o eksponatach o ich przynależność systematyczną. Ponadto prezentowane są odlewy szkieletów dinozaurów (ze zbiorów Muzeum Ewolucji Instytutu Paleobiologii PAN im. R. Kozłowskiego w Warszawie, dokumentujące trofea Polsko- Mongolskich Wypraw Paleontologicznych na Pustynię Gobi). Świat mórz pokrywających w mezozoiku większość ziem polskich przybliżają efektowne okazy amonitów jurajskich z kolekcji Adriana Kina (Stowarzyszenie Phacops ), a także tropy tekodontów i dinozaurów z Polski (Grzegorz Niedźwiedzki z Uniwersytetu Warszawskiego). Muzeum Przyrodnicze Uniwersytetu Łódzkiego wypożyczyło na wystawę kości kopalnych i współczesnych olbrzymów wielkich ssaków morskich (płetwala błękitnego) i lądowych (słonia indyjskiego, hipopotama i mamuta). Grupy szkolne mogą nie tylko otrzymać materiały dydaktyczne (niniejszy informator dla nauczyciela, arkusze pracy dla uczniów z pytaniami, rysunkami i mapkami), ale tak że obejrzeć poświęcony erze mezozoicznej półgodzinny odcinek serialu Akademickiej Telewizji Edukacyjnej Uniwersytetu Gdańskiego Historia naturalna Polski.
1. Amonity Amonity (Ammonoidea) są grupą wymarłych morskich głowonogów mezozoicznych. Ich nazwa pochodzi od charakterystycznego kształtu muszli, przypominającego baranie rogi egipskiego boga Amona. Aragonitowa skorupa większości amonitów była zwinięta w jednej płaszczyźnie (planispiralnie), chociaż istniały liczne formy zwinięte nieregularnie (czyli w wielu płaszczyznach). Wielkość amonitów wahała się od 1 cm do ponad 3 m średnicy. Wszystkie eksponowane na wystawie okazy wielkich amonitów jurajskich i kredowych znalezione zostały w Polsce i są częścią zbiorów paleontologicznych Stowarzyszenia Przyjaciół Nauk o Ziemi Phacops. Perisphinctes andelotensis średnica 42 cm Perisphinctes maximus (Young et Bird) średnica 41 cm Perisphinctes ingens (Young et Bird) średnica 43 cm Perisphinctes cf. alatus średnica 40 cm Perisphinctes parandieri (de Loriol) średnica 47 cm Perisphinctes cuneicostatus średnica 41 cm Lewesiceras peramplum (Mantell 1822) średnica 73 cm górna kreda (110 milionów lat temu), okolice Puław Lewesiceras peramplum morfotyp mantelli (Mantell 1822) średnica 50 cm górna kreda (110 milionów lat temu), okolice Puław Euaspidoceras cf. perarmatum (Sowerby) średnica 53 cm Phylloceras sp. (Suess 1865) średnica 71 cm Procerites sp. (Siemiradzki 1898) średnica 60 cm środkowa jura (165 milionów lat temu), Jura Krakowsko-Wieluńska Ringstedia sp. średnica 60 cm górna jura (150 milionów lat temu), Góry Świętokrzyskie Zaraiskites zaraiskensis (Michalski) średnica 44 cm górna jura (145 milionów lat temu) z okolic Tomaszowa Mazowieckiego Na wystawie znajduje się również jeden okaz kopalnego łodzika. Łodziki (Nautiloidea) to głowonogi, które istnieją w niemal niezmienionej formie już od 250 milionów lat, czym zasłużyły sobie na miano żyjących skamieniałości. Cenoceras cf. intermedius (Sowerby), średnica 38 cm środkowa jura (165 milionów lat temu), Jura Krakowsko-Wieluńska Drugim eksponowanym okazem z grupy reprezentowanej dzi ś przez żyjące skamieniałości jest przedstawiciel stawonogów z grupy Xiphosura skrzypłocz, który jest unikatowym okazem, ze względu na rzadkość występowania w osadach mezozoicznych na całym świecie; pochodzi z jednego z najsłynniejszych stanowisk paleontologicznych na świecie. Mesolimulus walchi (Demarest 1822) długość 17 cm górna jura (145 milionów lat temu), Solnhofen (Niemcy) 2
2. Ewolucja gadów Pierwsze owodniowce ( gady ) powstały w karbonie, nieco poniżej ukazanego wycinka czasu geologicznego. Pierwotny pokrój ciała kręgowców lądowych (czworonogów) w mało zmodyfikowanej formie zachował się u płazów ogoniastych, jaszczurek czy krokodyli. Spośród pokazanych eksponatów można go omówić na przykładzie dimetrodona (ciało spoczywające na brzuchu, z długim ogonem, krótkie kończyny o nasadach rozstawionych na boki, boczne wygięcia kręgosłupa podczas ruchu zmodyfikowana rybia lokomocja). Przodkami owodniowców są pierwotne karbońskie Reptiliomorpha, takie jak antrakozaury i sejmurie. Ich szkielet wykazuje już wiele cech owodniowców, ale nie wykształciły jeszcze kluczowego przystosowania owodniowców: błony płodowych umożliwiających rozwój jaj na lądzie i rezygnację ze stadium wodnej larwy (kijanki). Większość współczesnych owodniowców należy do linii diapsydowej (w pierwotnie anapsydowej czaszce bez otworów prócz nozdrzy i oczodołów pojawiły się u nich dwie pary okien skroniowych otworów mieszczących mięśnie szczęk górne i dolne okna skroniowe). Wielka radiacja adaptacyjna gadów diapsydowych przypada głównie na erę mezozoiczną. Linia ta wyłoniła spośród siebie m.in. lepidozaury (gady łuskonośne, takie jak jaszczurki i węże) oraz archozaury ( gady naczelne, takie jak krokodyle, gady lataj ące, czyli pterozaury, oraz dinozaury, oraz wywodzące się z nich ptaki). Zmodyfikowanymi diapsydami były też mezozoiczne gady morskie: ichtiozaury, plezjozaury czy mozazaury (te ostatnie to kuzyni waranów). Jeszcze w późnym karbonie z pierwotnych owodniowców wyodrębniły się synapsydy, do których należą przodkowie ssaków. Wczesne, przedssacze synapsydy (karbon trias) określane były tradycyjnie jako gady ssakokształtne, ale obecnie zakres pojęcia gadów ogranicza się do gałęzi obejmującej żółwie, diapsydy i ich najbliższych krewnych. W czaszce synapsydów za oczodołami powstaje jedna para okien skroniowych, odpowiadających położeniem dolnym oknom diapsydów. W ewolucji synapsydów różnicują się zęby (pojawiają się duże kły, niewielkie siekacze z przodu, oraz zęby policzkowe stopniowo przybierające postać bardziej złożoną niż typowe dla gadów nieco zakrzywione stożki; u mezozoicznych ssaków pojawiają się już wieloguzkowe trzonowce i przedtrzonowe). Ewolucja triasowych synapsydów zwanych cynodontami obejmowała stopniowy rozrost kości zębowej w żuchwie kosztem zaniku pozostałych. Kość stawowa żuchwy weszła w skład ucha środkowego jako młoteczek, wraz z kością kwadratową czaszki (kowadełko) uzupełniając jedyną kostkę słuchową pozostałych owodniowców, czyli kolumienkę (strzemiączko). Wymagało to powstania nowego stawu żuchwowego między kością zębową a kością łuskową czaszki. Znane są triasowe formy kopalne (Diarthrognatus) o przejściowym, złożonym (gadzim i ssaczym) stawie szczękowym, w którym funkcjonują jeszcze obydwa połączenia, między kośćmi kwadratową i stawową, jak i między kośćmi łuskową i zębową. Czaszka dimetrodona zilustrowana na planszy opisowej pozwala opisać stan wyjściowy dla ewolucji ssaków. Warto też zwrócić uwagę na charakterystyczny wachlarz skórny na grzbiecie, rozpięty na wyrostkach ościstych kręgów i służący zapewne jako powierzchnia wymiany ciepła z otoczeniem, usprawniająca ektotermiczny mechanizm regulacji temperatury ciała. U późniejszych synapsydów doszło do wykształcenia endotermii. Stałocieplność (homeotermia) uzyskana dzięki endotermii wymaga jednak szybszego metabolizmu (a więc zwiększenia efektywności pobierania pokarmu stąd presja na doskonalenie i specjalizację uzębienia) oraz redukcji strat ciepła (przez powstanie warstwy termoizolacyjnej włosów). Odporność na wahania temperatury typowe dla kontynentalnego klimatu permsko triasowego Pangei zapewniła synapsydom dominację w ekosystemach lądowych na całym świecie. Dopiero wymieranie triasowo jurajskie w połączeniu z ociepleniem i łagodnieniem klimatu sprawiło, że synapsydy ustąpiły miejsca archozaurom, zwłaszcza dinozaurom, dysponującym już wówczas sprawniejszą lokomocją. Wczesne ssaki, endotermiczne i owłosione, ale słabo radzące sobie z chłodzeniem ciała i mające prymitywnie rozstawione kończyny, zostały na cały mezozoik zepchnięte do niszy drobnych nocnych owadożerców, gdzie ich metabolizm oraz dobry słuch (3 kosteczki słuchowe) i węch oraz dotyk (włosy czuciowe wibrysy) dawały im przewagę nad archozaurami. 3
W triasie doszło do zróżnicowania się pierwotnych archozaurów (tzw. tekodontów). Niektóre z nich np. znajdowane w Krasiejowie na Opolszczyźnie wodne, gawialopodobne fitozaury czy opancerzone roślinożerne aetozaury wkrótce wymarły. Inne odniosły wielkie ewolucyjne sukcesy. Krokodyle wykształciły w mezozoiku szereg form przystosowawczych typowo morskich, z płetwą ogonową, typowo lądowych, smukłych i biegających na uniesionych kończynach, a także ziemnowodnych, które przetrwały do dziś. Pterozaury były pierwszymi aktywnie latającymi kręgowcami i osiągnęły największe rozmiary spośród latających zwierząt (12 m rozpiętości skrzydeł). Dinozaury opanowały nisze lądowych roślinożerców i drapieżników, stając się na 150 mln lat dominującymi kręgowcami lądowymi, osiągając przy tym niekiedy rekordowo duże rozmiary. Jedna z grup wyspecjalizowanych dinozaurów drapieżnych, ptaki, przetrwała wielkie wymieranie kredowe i stanowi dziś najliczniejszą gatunkowo gromadę kręgowców lądowych. Reprezentantem pterozaurów jest pterodaktyl. Warto przypomnieć, że nie jest on dinozaurem, a pierwszy okaz Pterodactylus antiquus został opisany naukowo przez Cuviera już pod koniec XIX w., zanim nauka poznała dinozaury. Wczesne pterozaury, ramforynchowce (trias jura), miały jeszcze długi kostny ogon i liczne długie zęby. Bardziej ewolucyjnie zaawansowane pterodaktylowce (późna jura kreda) miały zredukowany ogon i wykazywały tendencję do redukcji uzębienia (np. późnokredowy Pteranodon był bezzębny). Jest to tendencja przypominająca tę, jaka zaszła równolegle u ptaków (wczesne formy, jak Archaeopteryx, były długoogoniaste i uzębione, natomiast w kredzie nastąpiła redukcja ogona i zastąpienie zębów dziobem liczne formy o pośredniej anatomii znane są np. z wczesnej kredy Chin). Wynikało to z doboru naturalnego wspierającego zmniejszenie masy ciała. Inne podobieństwa anatomiczne pterozaurów i ptaków to pneumatyczne kości (występowały one także u dinozaurów) i rozrost móżdżku, odpowiadającego za koordynację ruchów i zachowanie równowagi. Mimo tych podobieństw, wymuszonych przez przystosowanie do podobnego tryby życia (konwergencja), należy pamiętać, że ptaki nie pochodzą od pterozaurów i opanowały lot niezależnie. Porównanie skrzydeł pterodaktyla, nietoperza i ptaka doskonale nadaje si ę do wyjaśnienia pojęć homologii i analogii. Choć, jak wszystkie kończyny przednie czworonogów, zbudowane są z homologicznych kości (jednej kości ramiennej, dwóch kości przedramienia, kości nadgarstka, śródręcza i palców), co wynika ze wspólnego pochodzenia od przodka owodniowców dysponującego taką pięciopalcową kończyną, w każdej z grup kręgowców latających doszło do niezależnego przekształcenia kończyny w skrzydło, a więc jako skrzydła są to narządy analogiczne. U pterozaurów doszło do wydłużenia IV palca ręki (odpowiednik naszego serdecznego), na którym napięta jest błona lotna wzmocniona łącznotkankowymi pręcikami. U nietoperzy wydłużyły się cztery palce (od drugiego do piątego), a wiotka błona lotna rozpinana jest także przez kończyny tylne i ogon. U ptaków wreszcie brak błony lotnej, a powierzchnię nośną stanowią pióra (występujące już u dinozaurów, pierwotnie jako izolacja termiczna). Palce uległy zrośnięciu i redukcji (pierwotna ptasia kończyna przednia miała trzy palce z pazurami, jak widać to np. u archeopteryksa i niektórych form z wczesnej kredy Chin; przypominała bardzo kończynę przednią dromeozaurów (por. deinonych na wystawie). Pterodaktyle znajdowane w drobnoziarnistych wapieniach litograficznych w Solnhofen (Bawaria) mają zwykle mniejsze rozmiary niż okaz pokazany na wystawie pospolitsze spośród 6 gatunków rodzaju Pterodactylus mają do metra rozpiętości skrzydeł. Podobnie jak w przypadku znalezionego tamże praptaka z odciskami piór, zachowują się niekiedy odciski części miękkich pterozaurów, np. błony lotnej. 3. Radiacja adaptacyjna dinozaurów Dinozaury (Dinosauria) to najbardziej znana grupa gadów mezozoicznych (era mezozoiczna trwała od ok. 250 mln do 65 mln lat temu). Do dziś opisano ich kilkaset rodzajów. Ich szczątki znane są ze wszystkich kontynentów, łącznie z Antarktydą. W Europie spotykane są głównie w Anglii (pierwsze znaleziska szczątków iguanodonów i megalozaurów, dla których w 1842 roku Richard Owen wymyślił nazwę dinozaury), Francji (pierwsze znaleziska jaj dinozaurów w Prowansji w połowie XIX wieku, Belgii (słynne znalezisko kilkudziesięciu iguanodonów w kopalni w Bernissart na przełomie stuleci), Niemczech (plateozaury z triasu; jurajskie kompsognaty i praptaki w s łynnym ze 4
wspaniale zachowanych skamieniałości w okolicach bawarskiego Solnhofen) i na Półwyspie Pirenejskim (także szczątki prymitywnych ptaków). Dinozaury zamieszkiwały także ziemie polskie. Ich tropy znaleziono w osadach jurajskich północnego obrzeżenia Gór Świętokrzyskich. Niedawno w Krasiejowie na Opolszczyźnie odkryto nagromadzenie kości kręgowców z triasu, w którym odkryto blisko spokrewnione z dinozaurami silezaury ( śląskie jaszczury ). Jak wszystkie zwierzęta, dinozaury noszą łacińskie nazwy systematyczne, złożone z nazwy rodzajowej i gatunkowej (np. Diplodocus longus). Diplodok należy z kolei do rodziny Diplodocidae ( diplodokowatych ), do podrzędu zauropodów i do rzędu gadziomiednicznych w obrębie dinozaurów (por. tabela systematyczna niżej). Bywało, że niektórym dinozaurom (a najczęściej rozmaitym fragmentom ich szkieletu) różni badacze nadawali różne nazwy. W takim przypadku decyduje pierwszeństwo opublikowania nazwy (zasada priorytetu). Dlatego np. Brontosaurus zmienił nazwę na Apatosaurus, gdyż została ona użyta 2 lata wcześniej; mimo popularności brontozaura musiał on stać się apatozaurem... Nie wszystkie dinozaury były olbrzymami, ale niektóre ustanowiły do dziś niepobite rekordy wielkości (w kategoriach: największe zwierzę lądowe, największy drapieżca lądowy, oraz najdłuższe zwierzę wszech czasów). Na drugim biegunie znajdują się zwierzęta wielkości kury. Wszystkie dinozaury zaczynały zresztą życie jako niewielkie pisklęta wykluwające się z jaj o skorupce podobnej do ptasiej. Dinozaury były zwierzętami typowo lądowymi (choć zapewne umiały pływać, jak większość kręgowców), chodzącymi na dwóch lub czterech nogach, podpierających tułów pionowo, jak u ssaków i ptaków, a nie rozstawionych na boki jak u typowych gadów. Jak o tym świadczą skamieniałe tropy dinozaurów, stawiały one stopy blisko linii środkowej. Z kolei brak bruzdy po wleczeniu ogona wskazuje, że dinozaury unosiły zazwyczaj ogon w powietrzu jako przeciwwagę głowy i szyi. Kończyny większości dinozaurów były pięcio-, cztero- lub trójpalcowe (ręce tyranozaurów były zaledwie dwupalcowe, a niedawno opisanego mongolskiego mononyka (Mononykus) nawet jednopalczaste). Kończyny tylne dinozaurów drapieżnych mają typowo ptasią budowę, choć czasem z pewnymi modyfikacjami (np. sierpowaty szpon deinonycha unoszony nad pod łoże). Palce zakończone były rogowymi pazurami, które u dinozaurów ptasiomiednicznych zwykle przybieraj ą postać tępych kopyt. Skóra dinozaurów (której skamieniałe odciski czasem się zachowują) była pokryta nieregularnymi łuskami ułożonymi obok siebie jak u krokodyli, czy na stopach ptaków, a nie zachodzącymi na siebie dachówkowato (jak u węży i jaszczurek). Skóra niektórych dinozaurów drapieżnych (teropodów) była upierzona. Nie znamy oczywiście ubarwienia dinozaurów. Wszelkie rekonstrukcje dają tu więc upust fantazji czy intuicji twórców. Przypuszcza się, że kolorystyka dinozaurów mogła być bogatsza niż dzisiejszych wielkich kręgowców lądowych ssaków, które są na ogół daltonistami; krewniakami dinozaurów są przecież barwniejsze ptaki i gady. Nie wszystkie wielkie wymarłe gady zalicza się do dinozaurów. Specjaliści określają tak tylko konkretną grupę zwierząt, mających wspólne cechy w budowie szkieletu. Dinozaury należą do archozaurów, wraz z krokodylami i wieloma wymarłymi gadami. Archozaury, należące obok lepidozaurów (m.in. jaszczurki i węże) do diapsydów, powstały i zróżnicowały się na główne rzędy na przełomie ery paleozoicznej i mezozoicznej (mniej więcej ćwierć miliarda lat temu). Dinozaury dzielimy na dwa rzędy na podstawie budowy miednicy: gadziomiedniczne (Saurischia) i ptasiomiedniczne (Ornithischia). Pierwsze mają kości łonowe miednicy skierowane w przód, jak u krokodyli, drugie w tył, równolegle do kości kulszowej, jak u ptaków (w przód skierowany jest tylko tzw. wyrostek przedłonowy). Wiąże się to z układem mięśni kończyn tylnych i postawą ciała. Paradoksalnie, ptaki pochodzą od dinozaurów gadziomiednicznych (a nie ptasiomiednicznych!); u niektórych dinozaurów drapieżnych, np. welociraptora, kość łonowa kieruje się ku tyłowi. Dinozaury te mają także wiele innych ptasich cech w budowie szkieletu od ptasich stóp (zostawiających więc ptasie ślady) po obecność widełek (zrośniętych obojczyków) i worków powietrznych w kościach. Niedawne odkrycia potwierdziły też występowanie piór u rozmaitych grup dinozaurów drapieżnych. Tak bliskie pokrewieństwo dinozaurów z ptakami sprawia, że naukowcy (zwłaszcza systematycy kladystyczni) mają skłonność traktować je jako jedną grupę (uznając ptaki za wyspecjaliowane latające dinozaury). Dinozaury gadziomiedniczne dzielą się na drapieżne 5
teropody i roślinożerne zauropodomorfy. Te ostatnie obejmują prozauropody jedne z najstarszych znanych dinozaurów, oraz olbrzymie zauropody największe zwierzęta lądowe wszech czasów. Dinozaury ptasiomiedniczne, które były wyłącznie roślinożerne, dzielą się na tyreofory pancerne ankylozaury i stegozaury oraz ornitopody. Do ornitopodów należą m.in. iguanodonty i hadrozaury (dinozaury kaczodziobe). U progu okresu kredowego wyłoniły się z nich marginocefale, obejmujące dinozaury grubogłowe (pachycefalozaury) i rogate (ceratopsy). 4. Wymarcie dinozaurów Wymieranie jest nieodłącznym elementem ewolucji, podobnie jak specjacja (powstawanie nowych gatunków). Przez całą Erę Gadów (mezozoik ) jedne gady, w tym dinozaury, wymierały, inne się pojawiały. Rozmaite grupy dinozaurów osiągają maksimum swego rozwoju w różnych okresach. Wyjaśnienia wielkiej zmiany fauny na granicy ery mezozoicznej i kenozoicznej, tradycyjnie określanej mianem wymierania kredowo-trzeciorzedowego (K/T; w najnowszym międzynarodowym podziale stratygraficznym zastąpiono jednak trzeciorzęd paleogenem i neogenem por. materiały dydaktyczne do geografii), są rozmaite. W szczególności wygaśnięcie dinozaurów doczekało się około setki hipotez na temat jego przyczyn. Wiadomo jednak dosyć, by odrzucić niektóre z popularnych pomysłów: dinozaury nie wymarły dlatego, że były grupą źle przystosowaną (zwłaszcza w porównaniu ze ssakami) albo zdegenerowaną, czy starczą. Dinozaury prosperowały znakomicie przez 160 milionów lat od początku wygrywając konkurencję ze ssakami. Pod koniec ery mezozoicznej wiele grup dinozaurów przeżywa rozkwit, pojawiają się nowe, coraz doskonalsze przystosowania dinozaury nie wymarły z powodu konkurencji ssaków (nie było wtedy dużych ssaków o podobnych niszach ekologicznych co dinozaury), ani z powodu wyjadania ich jaj przez naszych praszczurów (musiałaby to być zmowa o zasięgu światowym); dinozaury za pewne nie wymarły na skutek nasilania się ich patologii, kataru siennego, czy otrucia (jak skutek agonii w wyniku zatrucia alkaloidami roślinnymi interpretowano pozycję z czaszką odrzuconą do tyłu, która jest charakterystyczna dla wielu skamieniałych szkieletów dinozaurów także tych najstarszych, ani też cienienia skorupek jaj. Brak na to dowodów empirycznych. Wiarygodna hipoteza próbująca wyjaśnić wyginięcie dinozaurów musi brać pod uwagę, że jednocześnie z nimi zniknęły inne wielkie gady (latające i morskie), ale także wiele gatunków ssaków i ptaków, a nawet morskich, planktonicznych otwornic (których skamieniałe skorupki dały początek kredzie piszącej, od której wzięła się nazwa ostatniego okresu ery mezozoicznej). Ostatnio zwolenników mają głównie dwie hipotezy: a) poważnych zmian klimatycznych, związanych z wędrówką kontynentów (a więc i zmianami układu prądów morskich) i bardzo intensywnym wulkanizmem w Indiach; b) katastrofy kosmicznej w postaci kolizji z planetoidą lub kometą (krater sprzed około 65 mln lat o średnicy ok. 200 km odkryto na meksykańskim półwyspie Jukatan, jeszcze większy pod dnem Oceanu Indyjskiego). Więcej o najnowszych scenariuszach zagłady dinozaurów można przeczytać np. na stronie http://polityka.onet.pl/162,1182965,1,0,2468-2004-36,artykul.html (Polityka nr 36/2004). Inne użyteczne adresy internetowe: Muzeum Ewolucji Instytutu Paleobiologii PAN www.paleo.pan.pl Lekcje internetowe w Muzeum Geologicznym PIG w Warszawie edu.pgi.gov.pl/muzeum/ Parku Jurajski w Bałtowie k. Ostrowca Świętokrzyskiego www.parkjurajski.pl. planowane muzeum w Krasiejowie www.dinopark.pl 6
Spis okazów i informacje o poszczególnych gatunkach kopalnych gadów pokazanych na wystawie Po nazwie spolszczonej i łacińskiej (z podaniem nazwiska autora danego taksonu) wraz z tłumaczeniem etymologii podano przynależność systematyczną, szacunkowe rozmiary ciała, wiek geologiczny (względny i bezwzględny) oraz miejsce występowania skamieniałości danego gatunku. dimetrodon (Dimetrodon grandis Case 1907) wielki o zębach dwóch rozmiarów rodzina: sfenakodonty (Sphenacodontidae) rząd: pelikozaury (Eupelycosauria, Pelycosauria) podgromada: synapsydy, gady ssakokształtne (Synapsida) długość: ok. 2,5 m; masa ciała: ok. 150 kg wczesny perm (ok. 280 mln lat temu); Ameryka Północna (Teksas, USA) celofyz (Coelophysis bauri Cope 1889) pusty kształt [Georga] Baura rodzina: celofyzy (Coelophysidae) nadrodzina: ceratozaury (Ceratosauria) podrząd: dinozaury drapieżne, teropody (Theropoda) rząd: dinozaury gadziomiedniczne (Saurischia) długość: ok. 2,5 m; masa ciała: ok. 30 kg późny trias (ok. 220 mln lat temu); Ameryka Północna (Teksas, USA) scelidozaur (Scelidosaurus harrisonii Owen 1868) nożny jaszczur Harrisona rodzina: scelidozaury (Scelidosauridae) nadrodzina: stegozaury (Stegosauria) podrząd: tyreofory (Thyreophora) długość: ok. 4 m; masa ciała: ok. 250 kg wczesna jura (ok. 200 mln lat temu); Europa (Anglia) i Ameryka Północna (Arizona, USA) kentrozaur (Kentrosaurus aethiopicus Hennig 1915) spiczasty jaszczur etiopski (=afrykański) rodzina: stegozaury (Stegosauridae) nadrodzina: stegozaury (Stegosauria) podrząd: tyreofory (Thyreophora) długość: ok. 5 m; masa ciała: ok. 450 kg późna jura (ok. 160 mln lat temu); Afryka (Tanzania) diplodok (Diplodocus longus Marsh 1878) długa podwójna belka rodzina: diplodoki (Diplodocidae) nadrodzina: diplodokokształtne (Diplodocomorpha) podrząd: zauropody (Sauropoda), zauropodomorfy (Sauropodomorpha) rząd: dinozaury gadziomiedniczne (Saurischia) długość: ok. 25 m; masa ciała: ok. 10-12 ton (na wystawie model młodego osobnika) późna jura (ok. 150 mln lat temu); Ameryka Północna (Kolorado i Utah, USA) 7
pterodaktyl (Pterodactylus grandis Cuvier 1824) wielki latający palec rodzina: pterodaktylowate (Pterodactylidae) podrząd: pterodaktylowce (Pterodactyloidea) rząd: gady latające (Pterosauria) rozpiętość skrzydeł: ok. 2,5 m; masa ciała: ok. 3 kg późna jura (ok. 150 mln lat temu); Niemcy (Bawaria) deinonych (Deinonychus antirrhopus Ostrom 1969) straszny szpon przeciwważny rodzina: dromeozaury (Dromaeosauridae) nadrodzina: maniraptory (Maniraptora) podrząd: dinozaury drapieżne, teropody (Theropoda) rząd: dinozaury gadziomiedniczne (Saurischia) długość: ok. 3 m; masa ciała: ok. 70 kg wczesna kreda (ok. 120 mln lat temu); Ameryka Północna (Montana, Oklahoma, Utah, Wyoming, USA) iguanodon (Iguanodon lakotaensis Weishampel & Bjork, 1989) ząb legwana z formacji Lakota rodzina: iguanodony (Iguanodontidae) nadrodzina: iguanodonty (Iguanodontia) podrząd: ornitopody (Ornithopoda) długość: ok. 10 m; masa ciała: ok. 5 ton wczesna kreda (ok. 120 mln lat temu); Ameryka Północna (Dakota Południowa, USA); inne gatunki, np. Iguanodon bernissartensis znane także z Europy (Anglia, Belgia) styrakozaur (Styracosaurus albertensis Lambe 1913) jaszczur z zadziorami włóczni z prowincji Alberta podrodzina: centrozaury (Centrosaurinae) rodzina: ceratopsy (Ceratopsidae) nadrodzina: dinozaury rogate (Ceratopsia) podrząd: marginocefale (Marginocephalia) długość: ok. 5,5 m; masa ciała: ok. 3,5 t późna kreda (ok. 80 mln lat temu); Ameryka Północna (prowincja Alberta, Kanada) centrozaur (Centrosaurus apertus Lambe 1904) [okaz w centrum handlowym] jaszczur z ostrzami i otworami podrodzina: centrozaury (Centrosaurinae, Ceratopsinae) rodzina: ceratopsy (Ceratopsidae) nadrodzina: dinozaury rogate (Ceratopsia) podrząd: marginocefale (Marginocephalia) długość: ok. 5,5 m; masa ciała: ok. 4 t późna kreda (ok. 80 mln lat temu); Ameryka Północna (prowincja Alberta, Kanada) sajchania (Saichania chulsanensis Maryańska 1977) piękna z Chulsan rodzina: ankylozaury (Ankylosauridae) nadrodzina: ankylozaury (Ankylosauria) podrząd: tyreofory (Thyreophora) 8
długość: ok. 7 m; masa ciała: ok. 2 t późna kreda (ok. 80 mln lat temu); Azja (Mongolia) pachycefalozaur (Pachycephalosaurus wyomingensis Gilmore 1931) grubogłowy jaszczur z Wyoming rodzina: pachycefalozaury (Pachycephalosauridae) nadrodzina: dinozaury grubogłowe (Pachycephalosauria) podrząd: marginocefale (Marginocephalia) długość: ok. 8 m; masa ciała: ok. 1,5 t późna kreda (ok. 70 mln lat temu); Ameryka Północna (Wyoming, Montana i Dakota Południowa, USA) euoplocefal (Euoplocephalus tutus Lambe 1902) bezpieczna dobrze opancerzona głowa rodzina: ankylozaury (Ankylosauridae) nadrodzina: ankylozaury (Ankylosauria) podrząd: tyreofory (Thyreophora) długość: ok. 6 m; masa ciała: ok. 2 t późna kreda (ok. 70 mln lat temu); Ameryka Północna (Montana, USA i Alberta, Kanada) triceratops (Triceratops horridus Marsh 1889) przerażające trójrogie oblicze podrodzina: chasmozaury (Chasmosaurinae) rodzina: ceratopsy (Ceratopsidae) nadrodzina: dinozaury rogate (Ceratopsia) podrząd: marginocefale (Marginocephalia) długość: ok. 9 m; masa ciała: ok. 6 t (na wystawie modele młodych osobników) późna kreda (ok. 67 mln lat temu); Ameryka Północna (Kolorado, Wyoming, Montana, Dakota Południowa w USA; prowincje Alberta i Saskatchewan, Kanada) Ponadto na wystawie zaprezentowano tropy z Gór Świętokrzyskich: Moyenisauropus natator Ellenberger 1974 Odciski stóp i przednich łap dinozaura ptasiomiednicznego wczesnego tyreofora Gromadzice, wczesna jura (195 milionów lat temu) Chirotherium barthii Kaup 1835 Ślad stopy gada naczelnego archozaura Witulin, wczesny trias (240 milionów lat temu) Isochirotherium herculis (Egerton 1890) Ślad stopy gada naczelnego archozaura Witulin, wczesny trias (240 milionów lat temu) 9
Zarys systematyki owodniowców opr. prof. Andrzej Elżanowski (Katedra Zoologii UWr) gadokształtne (Reptiliomorpha), od karbonu antrakozaury (Anthracosauroidea) sejmurie (Seymouriamorpha) owodniowce (Amniota), od karbonu synapsydy (Synapsida), od karbonu pelikozaury, karbon perm, m.in. Dimetrodon terapsydy (Therapsida), perm jura liczne grupy (drapieżne i roślinożerne) m.in. Cynodontia, perm jura (gł. trias) ssaki (Mammalia), od późnego triasu zauropsydy (Sauropsida) mezozaury (Mesosauridae), perm Gondwany gady (Reptilia) żółwie (Chelonia = Testudinata), od triasu diapsydy (Diapsida), od karbonu Euryapsida = Sauropterygia plakodonty (Placodontia), trias Europy notozaury (Nothosauria), trias Europy i Azji plezjozaury (Plesiosauria), jura kreda ichtiozaury (Ichthyosauria), trias kreda lepidozaury (Lepidosauria) sfenodonty (Sphenodontida), od późnego triasu tuatary (Sphenodon, Sphenodontidae) łuskonośne (Squamata), od początku triasu Iguania: legwany, agamy i kameleony Scleroglossa: pozostałe jaszczurki i węże archozaury (Archosauria), od triasu pierwotne archozaury ( tekodonty ), m.in. fitozaury i aetozaury krokodylowe (Crocodylia), od triasu aligatory (Alligatoridae) krokodyle (Crocodylidae) gawiale (Gavialidae) pterozaury (Pterosauria), trias kreda ramforynchowce (Rhamphorhynchoidea), trias jura pterodaktylowce (Pterodactyloidea), jura kreda dinozaury (Dinosauria) trias kreda gadziomiedniczne (Saurischia), trias kreda teropody (Theropoda) i ptaki (Aves) zauropodokształtne (Sauropodomorpha) prozauropody (Prosauropoda), gł. późny trias zauropody (Sauropoda): np. brachiozaury, diplodoki ptasiomiedniczne (Ornithischia), jura kreda tyreofory (Thyreophora) stegozaury (Stegosauria), gł. jura ankylozaury (Ankylosauria), dinozaury pancerne ornitopody (Ornithopoda), kreda iguanodonty (Iguanodontidae) kaczodziobe (Hadrosauridae) i inne marginocefale (Marginocephalia), kreda grubogłowe (Pachycephalosauria) rogate (Ceratopsia) 10
Propozycje dydaktyczne: Szkoła podstawowa i gimnazjum 1. Rysowanie dinozaurów (materiały: bloki rysunkowe, kredki lub farby) 2. Dyskusja: co wiadomo o wyglądzie dinozaurów? - polecenie: porównaj (narysuj) czaszkę dinozaura z rysunku na planszy opisowej z rekonstrukcją; - jak wygląd części miękkich można wywnioskować ze szkieletu można tu wspomnieć o technikach kryminologicznych, stosowanych także w archeologii do odtwarzania wyglądu twarzy na podstawie czaszki człowieka) - czy wiadomo jak ubawione były poszczególne dinozaury? Zaproponuj na rysunku w łasną kolorystykę. Dlaczego wybrałeś taki kolor/deseń? A jak to wygląda u współczesnych zwierząt. 3. Czym się różni paleontologia od archeologii? (archeolog bada szczątki ludzkie i zabytki kultury, interesują go wykopaliska sprzed setek lub tysięcy lat; paleontolog bada skamieniałości wymarłych organizmów sprzed milionów lat). 4. Czy paleontolodzy badają tylko dinozaury? (nie, o wiele więcej paleontologów bada np. mikroskamieniałości pyłki roślin, szkieleciki planktonu itp., które ułatwiają datowanie skał i odtwarzanie dawnego klimatu; np. kreda pisząca to skała zbudowana z opadłych na dno morza pancerzyków planktonu z czasów ostatnich dinozaurów). 5. Czy wszystkie wymarłe gady to dinozaury? (nie, nie są dinozaurami np. gady wodne ani latające, ani gady ssakokształtne; nazwą dinozaury naukowcy określają tylko przedstawicieli dwóch rzędów: dinozaurów gadzio- i ptasiomiednicznych). 6. Czy w Polsce żyły dinozaury? (tak w triasie na Opolszczyźnie, w jurze na północnym obrzeżeniu Gór Świętokrzyskich, ale łatwiej u nas o szczątki zwierząt morskich z czasów dinozaurów). Skąd o tym wiemy? (Krasiejów kości, Góry Świętokrzyskie tropy). 7. Jak wytropić dinozaura? Przypisywanie śladów poszczególnym zwierzętom na podstawie budowy kończyn i wieku geologicznego (należy powielić dla uczniów kartkę z rysunkami tropów; uczniowie wpisują nazwy zwierząt dopasowanych po oględzinach na wystawie) 8. Skąd się biorą nazwy dinozaurów i co znaczą? A jaka jest twoja naukowa nazwa łacińska i co znaczy (Homo sapiens człowiek rozumny ). 9. Zauważ, że w czasach dinozaurów inny niż dziś był układ lądów i mórz. Dinozaury żyły w innym świecie niż my nie było wtedy ludzi, małp, koni, psów, kotów ani... trawy (a np. kwiaty i motyle pojawiły się dopiero pod koniec ery dinozaurów),. 10. Pierwsze kręgowce wyszły na ląd pod koniec dewonu, mniej więcej 365 milionów lat temu. Wyobraź sobie, że całe późniejsze dzieje Ziemi to jeden rok. Kiedy pojawiły się pierwsze gady (w lutym), kiedy panowały gady ssakokształtne (wiosną); kiedy pojawiły się pierwsze dinozaury, pierwsze ssaki i pierwsze gady latające (pod koniec maja), kiedy żyły diplodoki i inne olbrzymie zauropody i kiedy powstały ptaki (pod koniec lipca), kiedy żyły tyranozaury, triceratopsy i kiedy wymarły dinozaury (ok. 20 października); kiedy powstały wieloryby, pierwsze konie i pierwsze małpy (w drugiej połowie listopada); kiedy upowszechniły się trawy, pojawiły się tygrysy szablozebe i duże trąbowce (w połowie grudnia); kiedy żył ostatni wspólny przodek człowieka i szympansa (około Bożego Narodzenia), kiedy zaczęła się epoka lodowcowa (przed południem 30 grudnia); kiedy żyli neandertalczycy (w Sylwestra wieczorem, ok. 21-23), kiedy pojawił się człowiek rozumny (w Sylwestra ok. 22), kiedy zakończyło się ostatnie zlodowacenie (ok. kwadransa przed północą), kiedy zbudowano piramidy (około 5 minut przed północą); początki państwa polskiego wypadają półtorej minuty przed północą, a człowiek może dożyć 10 sekund (dotychczasowe życie ucznia końcowych klas podstawówki w tej skali trwa około półtorej sekundy). 11. Jak wyglądały okolice Łodzi 100 milionów lat temu (morze z amonitami i gadami morskimi), a jak 100 tysięcy lat temu (zimna stepotundra z mamutami, nosorożcami włochatymi, reniferami itp.). 12. Dlaczego płetwalowi błękitnemu udało się osiągnąć rozmiary ciała większe niż największym dinozaurom? (woda pomaga mu unieść ciężar ciała, obfity wysokokaloryczny pokarm kryl). 11
Propozycje dydaktyczne: Liceum Biologia Poniżej przedstawiono przykładowe sugestie do wykorzystania podczas prowadzenia zajęć na wystawie (z wykorzystaniem dodatkowych materiałów edukacyjnych). Zajęcia na wystawie można powiązać np. z przeprowadzeniem lekcji internetowej o tropach dinozaurów lub o morzach jurajskich (amonity) ze strony Muzeum Geologicznego Państwowego Instytutu Geologicznego w Warszawie (http://edu.pgi.gov.pl/muzeum/). Zagadnienie: gady kopalne i ich radiacja adaptacyjna - czy wszystkie pokazane na wystawie gady to dinozaury? - kiedy żyły dinozaury? Jakie rodzaje skamieniałości po nich pozostały? - dzięki czemu udało im się dotrzeć na wszystkie kontynenty? - wskaż wspólne cechy kręgowców lądowych i dinozaurów; wskaż swoiste cechy gadów ssakokształtnych i latających; porównaj przedstawicieli dinozaurów, wskazując na adaptacyjne znaczenie różnic w budowie kończyn i uzębieniu - czemu zawdzięczały początkowy sukces ewolucyjny gady ssakokształtne i dlaczego później ustąpiły miejsca gadom naczelnym? Jakie preadaptacje do nocnego tryby życia odziedziczyły mezozoiczne ssaki? - wskaż wśród dinozaurów ekologiczne odpowiedniki trąbowców, antylop i nosorożców; jak wyglądały ekosystemy mezozoiczne. - skonstruuj tabelę, w której porównasz skład gatunkowy współczesnego ekosystemu (np. afrykańskiej sawanny) i ekosystemu późnojurajskiego lub kredowego. - porównaj pokazane na wystawie dinozaury rogate. To część radiacji adaptacyjnej późnokredowych północnoamerykańskich ceratopsów. Jaką rolę w tak intensywnej specjacji mógł odegrać dobór płciowy? Wskazówka: czemu mogły służyć modyfikacje czaszki marginocefali (dinozaurów rogatych i grubogłowych). - dlaczego dinozaury są tak popularne? Co w nich fascynuje kolejne pokolenia? Jak zmieniał się wizerunek dinozaurów od czasów ich odkrycia w I połowie XIX wieku? - przygotuj na podstawie literatury i internetu krótki referat na temat polskiego wkładu w badania dinozaurów; gdzie w Polsce zachowały się pozostałości pobytu dinozaurów, a gdzie można zobaczyć ich szkielety i rekonstrukcje? - przygotuj na podstawie literatury i internetu krótki referat na temat hipotez t łumaczących wielkie wymieranie kończące kredę które wyjaśnienia są najbardziej, a które najmniej przekonujące i dlaczego? Ile było wielkich wymierań? Jak z perspektywy przyszłego paleontologa będą wyglądać nasze czasy? 12