REKLAMA


 

REKLAMA


 

Rostra belemnitów pochodzące z iłów jury środkowej Wyżyny Krakowsko--Częstochowskiej (rodzaje Hibolithes – 2 okazy z lewej, i Pachybelemnopsis – okaz z prawej, rodzina Mesohibolitidae) Rostra belemnitów pochodzące z iłów jury środkowej Wyżyny Krakowsko--Częstochowskiej (rodzaje Hibolithes – 2 okazy z lewej, i Pachybelemnopsis – okaz z prawej, rodzina Mesohibolitidae)

Przypominały współczesne kalmary i mątwy. Żyły już około 200 milionów lat temu. Dziś możemy nie tylko prześledzić historię ich życia. Belemnity są też źródłem informacji o klimacie w dawnych epokach geologicznych


Wierzbowski_Hubert

Autorem tekstu jest Hubert Wierzbowski
Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa
e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.  

 

Dr hab. Hubert Wierzbowski jest pracownikiem Programu Zmian Klimatu i Środowiska PIG-PIB. Zajmuje się paleoklimatologią jury i kredy, geochemią izotopów trwałych w skałach osadowych i sedymentologią.

 


Rostra belemnitów są to wydłużone, wrzecionowate lub przypominające kształtem pociski elementy szkieletów kopalnych głowonogów z rzędu Belemnitida, które są określane zbiorczą nazwą belemnity. Belemnity żyły w morzach jurajskich i kredowych, od około 66 do około 200 milionów lat temu. W Polsce jurajskie rostra belemnitów można znaleźć m.in. w iłach, gezach i wapieniach Wyżyny Krakowsko-Częstochowskiej i obrzeżeniach Gór Świętokrzyskich, natomiast kredowe w marglach, wapieniach i opokach okolic Annopola czy w kredzie piszącej Mielnika. Niekiedy występują one również w redeponowanym materiale skandynawskim, głównie piaskach i żwirach, które zostały przeniesione przez lodowce w czwartorzędzie i pochodziły z rozkruszania starszych skał.

 

Życie w głębinach

 

Kopalne belemnity przypominały kształtem współczesne kalmary i mątwy. Były to aktywnie pływające głowonogi, które posiadały dziesięć ramion służących do łapania zdobyczy i zaopatrzonych w przyssawki bądź haczyki, jamę płaszczową oraz lejek służący do wyrzutu wody, a więc pełniący funkcję narządu ruchu, płetwy, parę skrzeli, worek atramentowy i dobrze rozwinięte oczy. Belemnity miały również szkielet wewnętrzny zbudowany z aragonitowych (odmiana polimorficzna węglanu wapnia) proostrakum i fragmokonu oraz kalcytowego (odmiana polimorficzna węglanu wapnia) rostrum. Ciężkie rostra stanowiły przeciwwagę dla wypełnionego powietrzem fragmokonu, zapewniając belemnitom stateczność i pływalność w pozycji zbliżonej do horyzontalnej. W przeciwieństwie do rostrów fragmokony i proostraka belemnitów rzadko się zachowują w zapisie kopalnym. Przyjmuje się, że, w przeciwieństwie do wielu współczesnych kalmarów żyjących w toni wodnej, belemnity były w większości przypadków organizmami nektobentonicznymi, funkcjonującymi przy dnie i unikającymi wód bardzo płytkich. Podobny styl życia cechuje współczesne mątwy.

 

Pierścienie czasu

 

Rostra belemnitów od dawna przykuwają uwagę nie tylko zbieraczy skamieniałości i hobbystów interesujących się geologią, ale także paleontologów, geochemików i paleoklimatologów. Zbudowane są z wydłużonych kryształów kalcytu, które przyrastały koncentrycznie od środka rostrum. Z uwagi na stopniowe przyrastanie rostrów w ich budowie wewnętrznej po przecięciu można zaobserwować pierścienie podobne do słojów drzew. W pierścieniach rostrów, które się dobrze zachowują w stanie kopalnym, zapisana jest cała historia życia tych zwierząt.

 

Rekonstrukcja wyglądu i budowy wewnętrznej dolnokredowego belemnita Conobelus pseudoheres sp. nov. (wg Lukenedera, 2005)

 

Jak dowiodły badania, oprócz widocznych makroskopowo grubszych pierścieni w rostrach występują mikropierścienie przyrostowe. U badanych rostrów belemnitów ze środkowej jury mają one średnicę od 3 do 90 μm (średnia około 16 μm) i najprawdopodobniej odpowiadają przyrostom dobowym. Wskazuje na to podobna dobowa cykliczność formowania się pierścieni przyrostowych w szkieletach współczesnych głowonogów, która jest związana ze zmianami oświetlenia. Analiza mikropierścieni przyrostowych umożliwiła prześledzenie tempa i cykliczności wzrostu oraz długości życia belemnitów. Jak wykazały badania środkowojurajskich belemnitów z Wyżyny Krakowsko-Częstochowskiej, ich tempo wzrostu było duże po wykluciu się z jaja, we wczesnym okresie juwenilnym oraz w stadium dorosłym, przed osiągnięciem dojrzałości płciowej. Wyraźny spadek tempa wzrostu belemnitów jest zapewne charakterystyczny dla okresu tarła, po którym belemnity ginęły. Zaobserwowana cykliczność (2-8 dób) w grubości mikropierścieni można wiązać z okresami większej i mniejszej aktywności w zdobywaniu pokarmu lub cyklicznością formowania się przegród w wypełnionym powietrzem fragmokonie, która wpływała na metabolizm belemnitów. Analiza liczby pierścieni wskazuje, iż badane belemnity żyły nie dłużej niż półtora roku, przy czym średni czas życia wynosił około jednego roku. Krótka długość życia belemnitów nie jest zaskoczeniem, gdyż podobną długością życia charakteryzuje się większość współczesnych głowonogów, np. kalmary, mątwy i pospolite ośmiornice, które szybko rosną po wykluciu się z jaja, a giną po około roku, po osiągnięciu dojrzałości płciowej i odbyciu tarła.

 

Co kryją rostra

 

Oprócz cykli przyrostowych w rostrach belemnitów zapisane są informacje o temperaturach i chemizmie dawnej wody morskiej. Wiąże się to z faktem, iż frakcjonowanie niektórych pierwiastków oraz izotopów trwałych w kalcycie budującym rostra w stosunku do tych samych składników w otaczającej wodzie morskiej jest w przybliżeniu stałe i niezależne od temperatury (np. izotopów trwałych węgla i strontu), podczas gdy zawartość innych składników zmienia się wraz z temperaturami otaczającej wody (np. stosunki magnez/wapń i stront/wapń, skład izotopowy tlenu).

 

Mikropierścienie przyrostowe powstałe w cyklach dobowych, uwidocznione po trawieniu, na przekroju rostrum belemnita Hibolithes jurensis, który pochodzi z iłów jury środkowej Wyżyny Krakowsko-Częstochowskiej

 

W pierwszym przypadku analizy geochemiczne rostrów mogą dostarczyć informacji o składzie dawnej wody morskiej, np. stosunkach izotopowych rozpuszczonego węgla nieorganicznego, na który składają się jony HCO3-, CO22- i cząsteczkowy CO2. Wynika to z faktu, iż rozpuszczony węgiel nieorganiczny jest źródłem grup węglanowych w węglanie wapnia wytrąconym bezpośrednio z wody morskiej lub przez organizmy żyjące w morzu. Skład izotopowy rozpuszczonego węgla nieorganicznego wody morskiej pozostaje z kolei w zależności od dopływu i odpływu węgla do i z oceanów, wskazując na produktywność wody oraz zaburzenia globalnego obiegu węgla w przyrodzie. Istotne w tym przypadku są tzw. wydarzenia węglowe, tj. okresu wzrostu bądź spadku zawartości ciężkiego izotopu 13C, które dobrze notują się w zapisie izotopowym rostrów belemnitów. W oparciu o skład izotopowy węgla rostrów belemnitów środkowo- i górnojurajskich z Platformy Rosyjskiej udało się przykładowo stwierdzić i ustalić ramy czasowe globalnego wydarzenia wzrostu zawartości ciężkiego izotopu 13C w morzach na przełomie jury środkowej i późnej. Wzrost ten wiąże się zapewne z ograniczeniem w tym okresie dopływu do oceanów materii organicznej, dostarczanej przez rzeki i wzbogaconej w lekki izotop 12C, na skutek zalania części lądów przez wody w trakcie podniesienia się globalnego poziomu mórz, które wtedy wystąpiło. Świadczy to o zaburzeniu obiegu węgla w skali globalnej.

 

Składniki izotopowe lub chemiczne morskiego kalcytu, które zmieniają się wraz z temperaturą wody, z której minerał ten się wykrystalizował, są niezwykle ważnym źródłem informacji o klimacie i jego zmianach w dawnych epokach geologicznych. Rostra belemnitów są powszechnie wykorzystywane w badaniach klimatu jury i kredy, ponieważ zwierzęta te były szeroko rozprzestrzenione w morzach i oceanach, a rostra zachowują się w dobrym stanie w osadach kopalnych. Na podstawie składu izotopowego tlenu rostrów belemnitów można m.in. obliczać temperatury dawnej wody morskiej, aczkolwiek na ostateczny wynik mogły mieć również wpływ zmiany zasolenia. Analizy składu izotopowego tlenu rostrów belemnitów umożliwiły przykładowo potwierdzenie teorii o fluktuacjach klimatu jury. Dowiodły one istnienia okresu bardzo ciepłego w najmłodszej wczesnej jurze (w wieku toardzkim, od około 182 milionów lat temu), po którym nastąpiło ochłodzenie klimatu obejmujące większość jury środkowej (wiek aaleński do batońskiego, tj. od około 174 do około 166 milionów lat temu), po którym nastąpiło kolejne ocieplenie, które zachodziło stopniowo na przełomie środkowej i późnej jury (w trakcie wieku kelowejskiego i oksfordzkiego, tj. na przestrzeni od około 166 do około 157 milionów lat temu). Zapis tego ostatniego ocieplenia można zaobserwować na podstawie badań składu izotopowego rostrów belemnitów z pogranicza jury środkowej i górnej platformy rosyjskiej. Ciepło – zimno

 

Fluktuacje klimatu jury nie były tak silne jak w trzecio- i czwartorzędzie. Oprócz zmian izotopowych notowanych m.in. w rostrach belemnitów objawiają się one zmianami rozprzestrzenienia faun organizmów morskich i zmianami flory lądowej bądź zmianami typu osadów. Przykładowo w trakcie chłodniejszego okresu jury środkowej osadzały się w środkowej Polsce iły, a w cieplejszym okresie jury późnej wapienie. Chłodniejszy okres jury środkowej nie był na tyle chłodny, aby powstały globalne zlodowacenia, notuje się jednakże w tym czasie istnienie okresowej pokrywy lodowej bądź dryfującego lodu w pobliżu dawnego bieguna północnego na Syberii. W morzach borealnych tego okresu występowała ponadto uboga i endemiczna fauna głowonogów, w tym belemnitów, świadcząca o trudnych warunkach bytowych.

 

Zmiany temperatury wód dennych morza środkoworosyjskiego na przełomie jury środkowej i późnej obliczone na podstawie składu izotopowego tlenu rostrów belemnitów. Szare kółka – dane pochodzące z rostrów belemnitów z rodziny Cylindroteuthidae, czarne romby – dane pochodzące z rostrów belemnitów z rodziny Mesohibolitidae. Wyżej wymienione dane wskazują na silny wzrost temperatury wód dennych dawnego morza rozciągającego się na tym obszarze w trakcie wieku oksfordzkiego. Aczkolwiek wzrost ten może być lekko zawyżony na skutek postępującego wysłodzenia zbiornika i zależny od przyczyn lokalnych, takich jak spłycanie basenu, koreluje on z zapisem izotopowym innych obszarów i innymi wskaźnikami paleoklimatycznymi, co dowodzi, że spowodowany jest, przynajmniej po części, globalnym ociepleniem klimatu

 

Ilustracje z archiwum autora

 

 

Chcesz wiedzieć więcej?

Lukeneder A. (2005). First nearly complete skeleton of the Cretaceous duvaliid belemnite Conobelus. Acta Geologica Polonica 55, 147-162.
Wierzbowski H. (2013). Life span and growth rate of Middle Jurassic mesohibolitid belemnites deduced from rostrum microincrements. Volumina Jurassica 11, 1-18.
Wierzbowski H., Rogov M.A., Matyja B.A., Kiselev D., Ippolitov A. (2013). Middle-Upper Jurassic (Upper Callovian-Lower Kimmeridgian) stable isotope and elemental records of the Russian Platform: Indices of oceanographic and climatic changes. Global and Planetary Change 107, 196-212.


© Academia nr 1 (41) 2015

 

 

Oceń artykuł
(1 głosujący)

Tematy

agrofizyka antropologia kultury antropologia społeczna archeologia archeometalurgia architektura Arctowski arteterapia astrofizyka astronomia badania interdyscyplinarne behawioryzm biochemia biologia biologia antaktyki biologia płci biotechnologia roślin borelioza botanika chemia chemia bioorganiczna chemia fizyczna chemia spożywcza cywilizacja demografia edukacja ekologia ekologia morza ekonomia energia odnawialna etnolingwistyka etnomuzykologia etyka ewolucja fale grawitacyjne farmakologia filozofia finansowanie nauki fizyka fizyka jądrowa gender genetyka geochemia środowiska geoekologia geofizyka geografia geologia geologia planetarna geoturystyka grafen historia historia idei historia literatury historia nauki historia sztuki humanistyka hydrogeologia hydrologia informatyka informatyka teoretyczna internet inżynieria inżynieria materiałowa język językoznawstwo kardiochirurgia klimatologia kobieta w nauce komentarz komunikacja kosmologia kryptografia kryptologia kulinaria kultoznawstwo kultura lingwistyka literatura literaturoznawstwo matematyka medycyna migracje mikrobiologia mineralogia mniejszości etniczne mniejszości narodowe modelowanie procesów geologicznych muzykologia mykologia na czasie nauka obywatelska neurobiologia neuropsychologia nowe członkinie PAN 2017 ochrona przyrody orientalistyka ornitologia paleobiologia paleontologia palinologia parazytologia PIASt politologia polityka społeczna polska na biegunach prawo protonoterapia psychologia psychologia zwierząt Puszcza Białowieska robotyka rozmowa „Academii” seksualność smog socjologia szczepienia sztuka technologia wieś w obiektywie wulkanologia zastosowania zdrowie zoologia zwierzęta źródła energii żywienie

Komentarze

O serwisie

Serwis naukowy prowadzony przez zespół magazynu Academia PAN.Academia Zapraszamy do przysyłania informacji o badaniach, aktualnie realizowanych projektach naukowych oraz imprezach popularyzujących naukę.

 

Dla użytkowników: Regulamin

Pliki cookies

Informujemy, że używamy ciasteczek (plików cookies) w celu gromadzenia danych statystycznych, emisji reklam oraz prawidłowego funkcjonowania niektórych elementów serwisu. Pliki te mogą być umieszczane na Państwa urządzeniach służących do odczytu stron, a korzystając z naszego serwisu wyrażacie Państwo zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.

Więcej informacji o celu używania i zmianie ustawień ciasteczek w przeglądarce: TUTAJ

Wydanie elektroniczne

Kontakt

  • pisz:

    Redakcja serwisu online
    Academia. Magazyn Polskiej Akademii Nauk
    PKiN, pl. Defilad 1, pok. 2110
    (XXI piętro)
    00-901 Warszawa

  • dzwoń:

    tel./fax (+48 22) 182 66 61 (62)

  • ślij:

    e-mail: academia@pan.pl