img

Teoria względności w paleontologii

img
T. BORSZCZ, M. BUGAJSKI
Teoria względności w paleontologii

Temat tego artykułu zapewne skojarzy się z Einsteinem. Słusznie! Wątek przewodni, który nas zainteresował, z pewnością wyda się nie mniej złożony jak jego teoria względności. A i jest dla nas zauważalna pewna analogia. Wynika ona z pobieżnych, “amatorskich” obserwacji w terenie. W rzeczywistości są one dość dobrze udokumentowanym faktem biologicznym, zarówno w dzisiejszych ekosystemach, jak i w zapisie kopalnym. Naukowcy nazywają ją “relatywną liczebnością gatunków” lub “nierównomiernym rozkładem liczebności”, która zaraz po badaniach samej bioróżnorodności (np. liczby gatunków) jest bardzo ciekawa. Tą paleontologiczną wersję teorii względności, jak to między sobą umownie określamy, napotkaliśmy m.in. podczas kilku grupowych wypraw terenowych do świętokrzyskiej Korytnicy. Zwłaszcza jesienią ubiegłego roku, gdy w czwórkę zbieraliśmy skamieniałości podążając śladami Sir Rodericka Murchisona.

Murchison był brytyjskim geologiem, badaczem ery paleozoicznej, który w 1843r. podczas swojej podróży do Rosji zatrzymał się w Korytnicy na wspólne poszukiwania fauny mioceńskiej z Ludwikiem Zejsznerem. Tym samym stał się kolejnym badaczem, po uprzednich publikacjach Zejsznera i Puscha, który dał światowy rozgłos temu miejscu już na bardzo wczesnym etapie rozwoju paleontologii. Żeby nie polegać wyłącznie na terenowych wrażeniach i luźnych przemyśleniach, które też przecież mogą być “względne”, a na pewno wybiórcze, prezentujemy wykres częstości występowania poszczególnych gatunków ślimaków i jeżowców. W tym pierwszym przypadku, jest to zdecydowanie najliczniejsza grupa makroskamieniałości w Korytnicy.

Carcharodon megalodon, Korytnica, Polska
Carcharodon megalodon, Korytnica, Polska

U podnóża Góry Łysej, około 25km w linii prostej na południe od Kielc, w miejscu dzisiejszych pól ornych, w trakcie epoki geologicznej znanej jako miocen, rozciągała się rozległa zatoka korytnicka. A precyzyjniej, jedna z systemu kilku przyległych zatok. Były one wypełnione wodami basenu Paratetydy, czyli ciepłego, nieistniejącego już aktualnie morza. Zajmowało ono znaczną część dzisiejszej Europy, w tym prawie całe zapadlisko przedkarpackie, aż po Góry Świętokrzyskie i Wyżyny: Śląską i Krakowską.

Zbiór skamieniałości, głównie mięczaków
Zbiór skamieniałości, głównie mięczaków (śr. dł. okazu 1cm)

Na obszarze dzisiejszej Korytnicy wody te wlały się na obszar kopalnej doliny w trakcie tzw. transgresji morskiej (podnoszenia poziomu morza), utworzonej w skałach starszego podłoża, które tworzy Góry Świętokrzyskie. W przeszłości geologicznej  Korytnica była miejscem życia wielu morskich organizmów, które pozostawiły łatwo dostrzegalne skamieniałości sprzed około 15 mln lat, z piętra dziejów Ziemi nazywanego przez geologów badenem lub langiem (wcześniej opol i torton, odpowiednio).

Obecność rumoszu i głazowisk z różnorodnymi drążeniami (zob. zdjęcie), będącymi zapisem kopalnych wybrzeży, w drugiej połowie ubiegłego wieku pozwoliła prof. Radwańskiemu na precyzyjne prześledzenie zarysu ówczesnej linii brzegowej, skądinąd erozyjnej. Jednocześnie umożliwiła usytuowanie dzisiejszych pól ze skamieniałościami w szerszym kontekście paleogeograficznym.

Skamieniałości znalezione w kilka minut z < 1m2
Skamieniałości znalezione w kilka minut z < 1m2

Co niezwykłe, na obszarze kilkunastu kilometrów kwadratowych istnieje zapis kopalnego gradientu środowiska zatoki. Począwszy od przybrzeżnych skalistych klifów, głazowisk i siedlisk, interpretowanych jako lasy namorzynowe, przez strefy litoralne, powierzchnie abrazyjne, również pływowe, łąki brunatnic i traw morskich, ławice ostrygowe, podmorskie grzbiety, wyspy i półwyspy, po otwartą zatokę i jej przedpole. Na dodatek, na nieco większym obszarze południowo-środkowej Polski, utrwaliła się sukcesja osadów znacznej części epoki neogeńskiej, poczynając od pokładów węgla brunatnego, poprzez osady brakiczne, morskie, aż po złoża gipsów, soli i siarki. Pierwsze wiadomości o odkryciach paleontologicznych w Korytnicy pochodzą już z końca XVIII wieku. Żyjący w czasach króla Augusta Poniatowskiego profesor historii naturalnej i chemii Jan Jaśkiewicz tak opisywał w dziele z 1787 roku swoje korytnickie odkrycia

znaydują się czasem zupełnie jeszcze nieodmienione ciała te wykopane, tak dalece że jeszcze swoy glanc i kolor zachowują, czasem się trafiają jak gdyby zwapnione, straciwszy swoy glanc zupełnie, ziemi tylko postać mające, i takie, w kruchey ziemi na polach zaoranych, za pługiem się odkrywają

Do dziś w kremowo-żółtych iłach korytnickich znaleziono grubo ponad tysiąc taksonów. Taksony, bo tak określamy wyższe jednostki w systematyce biologicznej organizmów, a najniższą nazywa się gatunkiem. Wśród tego tysiąca “z hakiem”, znacznie ponad 800 gatunków samych ślimaków, w tym >550 zostało już opisanych. Ponadto małże, które podobnie jak ślimaki w niektórych przypadkach do dzisiaj zachowały swój oryginalny koloryt. Stwierdzono również łódkonogi, ostrygi, koralowce, ramienionogi, mszywioły, otwornice, wieloszczety, nanoplankton wapienny, szkarłupnie, jak np. jeżowce czy liliowce, drążenia gąbek, szczątki głowonogów, pąkle, chitony (wielotarczowce), kraby, małżoraczki, rośliny w formie budowli litotamniowych i ryby, w tym rekiny.

Koralowiec osobniczy Flabellum
Koralowiec osobniczy Flabellum

Wśród tych ostatnich znajduje się król mioceńskich mórz, olbrzymi rekin Megalodon. Zęby tego przypuszczalnego przodka dzisiejszego żarłacza białego sporadycznie znajduje się w Korytnicy. Jako ciekawostkę warto wspomnieć, że według symulacji ugryzienie megalodona mogło wywierać nacisk niespełna 2000kg. U dorosłego osobnika znaczyło to cios z siłą wystarczającą, żeby zmiażdżyć samochód. Wyobrażenia dodaje podręcznikowa rekonstrukcja szczęki tego rekina, wewnątrz której, zmieściłaby się czteroosobowa rodzina. Z czasem Korytnica została dumnie nazwana przez naukowców i kolekcjonerów Perłą Miocenu. I to nie tylko ze względu na liczne skamieniałości mięczaków, które do dzisiaj zachowały oryginalną masę perłową, czyli glanc, jak to nazywał Jaśkiewicz. Podczas kilkugodzinnych poszukiwań można odnotować “standardowy” zestaw muszli należących do takich rodzajów jak Turritella, Clavatula, Venus, Natica.

Relacja gatunków ślimaków w Korytnicy
Relacja gatunków ślimaków w Korytnicy, wykreślono na podstawie > 550 gatunków ślimaków z pięciu monografii Bałuka (1975: Palaeontologia Polonica; 1995, 1997, 2003, 2006: Acta Geologica Polonica) oraz kilkunastu gatunków jeżowców (ponad połowy) z opracowań Mączyńskiej (1977, 1979: Acta Geologica Polonica). Nie wszystkie gatunki jeżowców mogły zostać uwzględnione, z uwagi na ich fragmentaryczny stan zachowania, który uniemożliwia oszacowanie liczby całych pancerzy przypadających na dany gatunek. Wszystkie opracowania źródłowe dostępne są w całości, bezpłatnie w Internecie: http://www.palaeontologia.pan.pl/ i https://geojournals.pgi.gov.pl/agp/

Ich pozyskiwanie przypomina podnoszenie muszli podczas spaceru na tropikalnej lub śródziemnomorskiej plaży, a nie zbieranie skamieniałości po deszczu, na polu, świeżo po jesiennej orce. Takie porównanie jest w pełni uzasadnione indo-pacyficznymi pokrewieństwami geograficznymi, ustalonymi przez naukowców badających korytnickie skarby. Poza dominującymi taksonami, natrafiliśmy kilka mniej częstych jak Murex czy Ancilla, jednak dalej nie daje nam to wyobrażenia o bogactwie ówczesnego życia. Ba! Nawet o krok nie zbliża nas to do wskazanych wcześniej setek gatunków, czyli niebywałej różnorodności kopalnego życia. Nie udało nam się też znaleźć ani jednej muszli należącej do współczesnego gatunku mięczaka, jak np. porcelanki. W Korytnicy, należą one do niezmiernej rzadkości, a występują od czasu. Przed wojną ksiądz, który je gromadził, w obawie o swoją kolekcję zakopał ją na polu wśród skamieniałych, mioceńskich przodków.

Relację gatunków jeżowców do ilości opróbkowanych okazów z miocenu Korytnicy
Relację gatunków jeżowców do ilości opróbkowanych okazów z miocenu Korytnicy

Zastanowiło nas z czego to wynika? Co prawda łączna ilość okazów znalezionych w kilka osób pozwalała w krótkim czasie wypełnić mały plecak, ale nadal czuliśmy niedosyt, a miejsce zdawało się z czasem raczej monotonne. Z podobną sytuacją spotkaliśmy się również w innych odsłonięciach miocenu, jak choćby w okolicach Chmielnika, gdzie zdecydowaną większość okazów stanowi jeden gatunek ślimaka (Granulolabium bicinctum), czy nieodległych: Zwierzyńca, Gołuchowa i Śladkowa. Przypuszczenia mieliśmy różne, począwszy od zmieniającej się z czasem techniki prac polowych, po intensywną eksploatację przez kolekcjonerów, krótki czas naszych poszukiwań i bądź co bądź wyrywkową ich naturę. Na kilka wskazówek natrafiliśmy, analizując zebrany materiał, w tym również pobraną do przesiania przez sita po przepłukaniu próbkę iłu i piasków.

Mając wcześniejsze doświadczenie, domyślaliśmy się bowiem, że część okazów została przykryta iłem/glebą i nie będzie widoczna na pierwszy rzut oka. Wiedzieliśmy też, że niektóre taksony lub ich elementy szkieletowe są niewielkich rozmiarów, przez co niewidoczne gołym okiem. Znaliśmy też jedną z hipotez, która może tłumaczyć nierównomierność liczebności wśród różnych gatunków tym, że zwyczajnie świat jest większy dla małych. Ma to sens, gdy się wie, że za zróżnicowaną liczebnością kryją się zróżnicowane wielkości ciała. Zauważyliśmy też, że część muszli jest bardziej podatna na uszkodzenia, zarówno powstające dzisiaj, jak i w odległej przeszłości. Ktoś inny spostrzegł, że niektóre muszle to same “ogryzki”, pozostałe po ataku stawonogów. Nie tłumaczy to jednak wszystkiego, a nawet nie odpowiada wprost na pytanie, czy ta Korytnica jest bogata, czy może jednak uboga w skamieniałości i monotonna?

Aporrhais dactylifera
Aporrhais dactylifera

Biorąc pod uwagę łączną ilość fauny w przepłukanej próbce iłu, mamy bez wątpienia do czynienia z bogactwem dawnego życia. Dzięki maceracji (rozmoczeniu) osadu mieliśmy możliwość pozyskania wielu świetnie zachowanych, niekiedy ślicznie ornamentowanych ślimaków, małży, jeżowców czy rybich otolitów (receptorów grawitacyjnych). Dzięki temu znacznie zwiększyła się nie tylko ilość, ale też różnorodność znalezionych okazów. Nie bez znaczenia w takich rozważaniach jest też kwestia dotycząca środowiska, które dla każdego organizmu może być mniej lub bardziej sprzyjające, podobnie jak dla jego potencjału fosylizacyjnego, czyli szansy na znalezienie/rozpoznanie go podczas wykopalisk. W ten sposób środowisko wytwarza pewnego rodzaju presję, na którą każdy gatunek inaczej reaguje, co może generować znaczące różnice w liczebności pomiędzy różnymi gatunkami w obrębie tego samego rodzaju. Dobrym przykładem są jeżowce z rodzaju Echinocyamus (zob. zdjęcie na wykresie). Jeden z gatunków, E. linearis występuje w Korytnicy masowo, kiedy pozostałe mają znacznie niższą frekwencję. Wśród nich jest nawet taki, który napotyka się okazjonalnie. Wiele wskazuje na to, że te jeżowce odnalazły niegdyś w Zatoce Korytnickiej idealne warunki rozwoju, podobnie jak wspomniane wcześniej ślimaki Turritella. M.in. dzięki temu znacząco zawyżają łączną ilość znalezionych okazów, w skali mikro i makro, odpowiednio. Sądząc zarówno po naszych obserwacjach, jak i przeczytanych publikacjach, ślimaki stanowią łącznie ok. 70% znajdowanej makrofauny, z czego znamienna większość to zaledwie kilka dominujących gatunków (zob. wykres). Istotny jest także aspekt cyklu życia danego organizmu. Jego efektem może być mała ilość tych gatunków, które żyją relatywnie długo (pozostawiając mniej skamieniałości), jak również tych o niskim “współczynniku dzietności”, jak potocznie można określić strategie rozrodcze nastawione na małą liczbę potomstwa.

Fragment wybrzeża ze skał mezozoicznych z drążeniami mioceńskich organizmów
Fragment wybrzeża ze skał mezozoicznych z drążeniami mioceńskich organizmów

Należy mieć też na uwadze podatność na uszkodzenia. Falowanie, transport prądami morskimi, drapieżniki, padlinożercy, bioturbatorzy i zapewne wiele innych czynników mogło zrobić swoje. Na stosunkowo ciężkich, gruboskorupowych ostrygach jak Crassostrea, lub podłużnych ślimakach Ancilla nie robiło to zapewne większego wrażenia. Te pierwsze były prawdopodobnie mniej podatne na przemieszczanie ze względu na swoją masę, drugie zaś posiadały opływowe kształty, pozwalające na poddanie się siłom powstałym podczas toczenia. Żyły tam jednak również organizmy o bardziej delikatnych muszlach, z których większość mogła już zostać starta w pył zanim przykrył je osad, lub znacznie uszkodzona, przez co jest atrakcyjna dla mniejszej liczby kolekcjonerów. Stosując, nazwijmy to umownie, “test pralki” (ang. tumbling) mielibyśmy odpowiedź na pytanie, która muszla miała większe szanse na przetrwanie w niezmienionym stanie, gdyby wziąć pod uwagę sam transport i czynnik mechaniczny. W przeciwieństwie do mięczaków, szkarłupnie posiadają szkielety wieloelementowe i dlatego przy braku nadzwyczajnych warunków pogrzebania osadem ulegają szybkiemu rozpadowi. Stąd np. niespełna połowa gatunków jeżowców z Zatoki Korytnickiej jest znana wyłącznie z izolowanych płytek pancerza, ich fragmentów, lub kolców.

Analizy tafonomiczne, czyli badania pośmiertnych losów obiektów, które dzisiaj obserwujemy jako skamieniałości, wskazały, że muszle mięczaków cechuje raczej przychylna historia prowadząca do ich zachowania. Lista wymienionych czynników wpływających na ilość i częstość znajdowanych okazów jest długa i bezspornie ciągle otwarta. Niewątpliwie te czynniki to miks różnych procesów biologicznych, chemicznych, fizycznych i metodycznych, nie wykluczając psychologicznych wśród tych ostatnich. Ciągle w kwestii tych ostatnich, ilość czasu spędzona w terenie na aktywnych poszukiwaniach, zespołowość poszukiwań, nieselektywna zbiórka i objętość próbek pobranych do zmacerowania i przejrzenia pod mikroskopem ma kolosalne znaczenie. Dobrze pokazały to opróbkowania ślimaków przez prof. Bałuka, które po zmacerowaniu wielu ton osadu ujawniły różnorodność ślimaków, jaką dzisiaj znamy z Korytnicy, nieczęsto spotykaną w innych równowiekowych osadach.

Hemiconus granularis z dziurą wydrążoną przez drapieżnego ślimaka
Hemiconus granularis z dziurą wydrążoną przez drapieżnego ślimaka

Stąd nasz i nie tylko nasz pogląd, że wszelkie informacje traktujące o częstotliwości występowania skamieniałości lub różnorodności gatunkowej należy przede wszystkim odnieść do ilości przebadanego materiału/obszaru i metody poszukiwań. Są taksony, które znaleźliśmy dopiero po kilku wyprawach do Korytnicy. Wiele innych znamy jedynie z publikacji, które każdorazowo mocno dopompowują przysłowiowy ‘balonik oczekiwań’. Bez wątpienia jednak dla tych kilku “nowych”, rzadszych form, warto przejechać kawał Polski i grzebać w ziemi wśród błota czy gruzu. Z jednej strony można w ten sposób uzupełnić własną kolekcję czy pozyskać materiał do badań, z drugiej – być może przyczynić się do odkrycia czegoś nowego, bo kto wie ile jeszcze zostało do odkrycia? W ten sposób - i tylko w ten - damy sobie szansę na szersze poznanie paleo-świata, być może jako pierwsi. Ta nasza “paleontologiczna teoria względności” wskazuje na pewien paradoks: to co pozornie monotonne i umiarkowanie atrakcyjne, kryje za sobą pełne bogactwo rodzajów i form, dalekie od przeciętności. Od nas samych zależy, czy wykażemy się cierpliwością, zaangażowaniem i systematycznością podczas poszukiwań, bo bez tego głównymi znaleziskami będą, jak to się zwykło mawiać pospoliciuchy.

T. BORSZCZ, M. BUGAJSKI

Polecane Artykuły

Gnieździska - nieczynny jurajski kamieniołom

Niezwykle ciekawe stanowisko zarówno dla geologów jak i paleontologów. Na ścianach kamieniołomu można obserwować granicę jura środkowa- jura późna, różne formacje skalne, piękną brekcję i inne.

2020-05-24
Kajetanów - odsłonięcie permu

Jedno z nielicznych odsłonięć permu w Polsce. Stary, trochę zapełznięty kamieniołom osadów permskich- cechsztynu. Stanowisko bardzo ciekawe lecz trudne.

2020-05-24
Skały - kultowe odsłonięcie dewonu

Kultowa miejscówka z fauną dewońską. Odsłonięcia w Skałach reprezentują dewon środkowy - eifel. Zawierają duże ilości bardzo dobrze zachowanej fauny.

2020-05-23