Ichthyosaurier: Mesozoikums delfinliknande marina reptiler

Släktet Ichthyosaurus beskrevs första gången 1699 från fossila fragment som upptäcktes i Wales. De första fossila ryggkotorna publicerades två gånger 1708. Det första kompletta ichthyosauriefossilet hittades 1811 av Mary Anning i Lyme Regis, längs Jurakusten. Hon upptäckte senare tre separata arter.

Det första stora fyndet

Mary Anning gjorde sin första stora upptäckt strax efter sin fars död när hon bara var tolv år gammal. År 1810 hittade hennes bror Joseph vad han trodde var ett krokodilkranium, men resten av djuret fanns inte kvar. Mary fortsatte att leta och ett år senare vittrade en storm bort en del av klippan och blottade en del av resten av skelettet från den 5,2 meter långa varelsen, som hon kunde gräva upp ur klippan och samla in med hjälp av lokala stenbrottsarbetare.^p33–41 Anning upptäckte senare ytterligare tre arter.

Tolkning

År 1821 publicerade William Conybeare och Marys gamle vän Henry De la Beche en artikel där de analyserade de exemplar som Mary och andra hade hittat. De drog slutsatsen att ichtyosaurier var en tidigare okänd typ av havsreptil, och de bestämde att det hade funnits minst tre arter.

Ichthyosaurier var reptiler som utvecklade fiskformade kroppsdrag. Några av deras egenskaper var unika: de hade enorma ögonglober, ibland mer än 25 cm i diameter. De hade stora händer (manus) med upp till 20 ben i en enda finger och upp till 10 fingrar per manus.

De hade strömlinjeformad form, paddlar, fiskliknande svansar och ingen hals. Ichthyosaurierna var i genomsnitt 2-4 meter långa, några få var mindre och vissa arter blev mycket större. De hade ett tumlare-liknande huvud och en lång, tandad nos. De var byggda för snabbhet, precis som dagens tonfiskar, men vissa ichtyosaurier verkar också ha varit djupdykare, precis som vissa moderna valar. Det har uppskattats att ichtyosaurierna kunde simma i hastigheter på upp till 40 kilometer i timmen. I likhet med moderna valar och delfiner var de luftandande.

Vikt

Enligt Ryosuke Motanis viktberäkningar vägde en 2,4 meter lång Stenopterygius omkring 163-168 kg, medan en 4 meter lång Ophthalmosaurus icenicus vägde 930-950 kg (1,03-1,04 ton).

Kroppsstorlek och ämnesomsättning

Forskare har funderat på om gamla reptiler som ichtyosaurier var varmblodiga eller kallblodiga. Experter från University of Plymouth har studerat många djur som dyker och håller andan, från insekter till valar. De fann att större djur kan hålla andan längre än mindre djur eftersom de kan lagra mer syre i förhållande till sin storlek, och de fann att denna skillnad var mycket större för varmblodiga djur än för kallblodiga djur. De menade att detta kunde vara orsaken till att moderna valar blev så stora. De drog slutsatsen att ichtyosauriernas, liksom valarnas, stora storlek innebar att de med större sannolikhet var varmblodiga än kallblodiga.

Konvergerande utveckling

Biologen Stephen Jay Gould sa att ichtyosaurien var hans favoritexempel på konvergent evolution. Dess likheter med fiskar är inte homologa, dvs. orsakade av gemensam härstamning, utan analoga, dvs. orsakade av urval i samma miljö:

"Denna havslevande reptil med landlevande förfäder konvergerade så starkt med fiskar att den faktiskt utvecklade en ryggfena och en svans på exakt rätt plats och med exakt rätt hydrologisk utformning. Dessa strukturer är desto mer anmärkningsvärda eftersom de utvecklades från ingenting - den marklevande reptilen hade ingen puckel på ryggen eller blad på svansen som kunde tjäna som föregångare".

Ögon

Ichtyosauriernas ögon är stora i förhållande till kroppens storlek, vilket tyder på att de jagade med synen även i svagt upplysta vatten eller på natten. Ichtyosaurier innehar faktiskt rekordet i ögonstorlek: det största var 264 mm i diameter (~10,4 tum), från arten Temnodontontosaurus platyodon. Detta är det största ögat som någonsin registrerats för något ryggradsdjur, även om det kolossala bläckfiskögat är ännu större. Ichtyosauriernas ögon skyddas av sklerotiska ringar. Dessa är cirkulära benplattor innanför de yttre kanterna av ögats hornhinna. Deras funktion är att ge ögat mekaniskt stöd. De är välbevarade i fossila ichthyosauriekranier.

Fenor

Till en början var de nedåtriktade svansbenen svåra att tolka. Senare under 1800-talet gjordes ett anmärkningsvärt fynd. Några exemplar av Mixosaurus och Stenopterygius var välbevarade i de svarta lerstenarna i Tyskland. Dessa fossil var bevarade i så fina sediment att fossilerna var nästan perfekta, med endast några få ben störda eller saknade. Konturerna av kroppsformen kunde ses som en tunn kolfilm.^p10 Även om mjukdelarna hade ruttnat bort för länge sedan lämnade de sina avtryck efter sig. För första gången kunde forskarna tydligt se att ichthyosaurus' svans var formad som en fisks svans. Och på ryggen hade den, likt en haj, en ryggfena.

Levande födelse

Man har alltid utgått från att ichtyosaurierna är levande födda, eftersom de med sina paddeln aldrig skulle ha kunnat manövrera sig på land för att lägga ägg som sköldpaddor gör. Som reptiler producerade de cleidoiska ägg, men de var helt och hållet vattenlevande och deras ägg utvecklades inuti modern. Ännu en gång kom bevisen från den tidiga juran i Tyskland, där flera fina exempel tydligt visar embryon inuti den vuxnes bröstkorg. Det finns andra exempel på att ungarna faktiskt föds.^p125 De kom ut med svansen först. Utan tvekan hade någon komplikation vid födseln dödat både mor och avkomma tillsammans.

En ny studie av den tidigaste ichthosaurien, Chaohusaurus, från nedre trias visar ett tidigt exempel på levande födsel. Ett anmärkningsvärt inslag var en bebis som var nära att dyka upp med huvudet före. Författarna kommenterar:

"Dess födelseposition med huvudet före... tyder starkt på att vivipariteten har ett jordiskt ursprung, i motsats till den traditionella uppfattningen. Den svansnära födelsepositionen hos härledda ichthyopterygians, som konvergerar med förhållandena hos valar och sjökor, är därför ett sekundärt kännetecken". De kommenterar: "Obligatoriska marina amnioter tycks ha utvecklats nästan uteslutande från viviparösa landföräldrar".

Med andra ord födde ichtyosaurier levande barn när de fortfarande bodde på land. Senare anpassade de sig till ett vattenliv.

Ichthyosaurierna dog ut under övre kritan, cirka 30 miljoner år före K/T-utdöendet. Det inträffade en anoxisk händelse i havet vid gränsen mellan det cenomanska och turoniska stadiet. De djupare lagren i haven blev anoxiska och förgiftade av vätesulfid (H₂ S). När livet dog ut i de lägre nivåerna (bentos) i havet, dog också rovdjuren i toppen av näringskedjan. De sista pliosaurierna och ichtyosaurierna dog ut.^p251

Ichthyosaurierna hade minskat i antal under en längre tid; de var inte längre den kraft de en gång var under övre trias och nedre jura. I mitten av juratiden trodde man att de alla tillhörde en enda klunga, Ophthalmosauridae. Under krittiden trodde man att endast tre släkten överlevde. Under de senaste drygt 50 åren har man trott att endast ett släkte, Platypterygius, var känt vid tiden för den anoxiska händelsen i övre kritan.

I en nyligen genomförd granskning har man dock tittat på de viktigaste samlingarna i västeuropeiska museer. I denna genomgång fann man bevis för fyra släkten av ichtyosaurier bara några miljoner år före utdöendet.

Dessa släkten har olika "födogrupper". De var:

• Platypterygius: ett topprovdjur
• Sisteronia: en "pierce-orienterad" ätare av mjuka och små byten.
• Cetarthrosaurus, en generalist
• en underdimensionerad Ophthalmosaur: en generalist som livnär sig på alla typer av mat.

Detta innebär att det fortfarande fanns en mångfald av ichtyosaurier några miljoner år före utdöendet. De kan ha överlevt ända fram till utdöendet.

Det är dock sant att ichtyosaurierna hade minskat från sin höjdpunkt. Under kritaperioden hade de säkert fler konkurrenter än under trias, och mer svårfångade byten. Teleostfiskarnas adaptiva spridning innebar att deras nya byten var snabbsimmande och mycket undvikande. Bland teleosterna fanns också snabbsimmande rovfiskar, som måste ha varit konkurrenter. Med tanke på vad vi vet nu måste den anoxiska händelsen i havet ha gjort slut på de sista ichtyosaurierna.

Ichthyosaurierna och Pliosaurierna ersattes i den marina ekologin av de jättelika mosasaurierna. Mosasaurierna var troligen jägare som jagade i bakhåll, och deras strategi att sitta och vänta visade sig vara den mest framgångsrika.