Nová štúdia: Najstaršie dôkazy o konzumácii ovocia vtákmi pochádzajú z obdobia pred 120 miliónmi rokov

Prvé vtáky živiace sa ovocím mohli naštartovať evolúciu rastlín, ktoré sú dominantné aj v súčasnosti.

V najnovšej štúdii, zverejnenej v odbornom časopise eLife, sa medzinárodný tím vedcov vydal po stopách najstarších vtákov, aby rozlúštil záhadu spoločnej evolúcie vtákov a rastlín. Najstarším dosiaľ známym živočíchom, ktorý sa živil ovocím, bol druh vtáka, nazývaný Jeholornis, ktorý žil pred 120 miliónmi rokov, počas obdobia kriedy. Jeholornis mohol prispieť k rozšíreniu rastlín, ktoré sú dominantné aj v súčasnosti.

Čo majú spoločné vtáky a rastliny?

Vtáky a rastliny majú blízky vzťah, ktorý sa vyvíjal niekoľko miliónov rokov. Najväčší rozmach rôznorodosti druhov zažili vtáky pred 135 miliónmi rokov. O čosi neskôr si rastliny začali vyvíjať nové rozmanité druhy plodov v podobe ovocia, ktoré vtáky konzumujú, čím pomáhajú rastlinám rozmnožovať sa. Trus plodožravých (fruktivorných) vtákov obsahuje semená rastlín, ktoré sa týmto spôsobom šíria ďalej. Ako sa však ich vzťah začal, zostávalo až doteraz záhadou.

Vedci sa preto rozhodli skúmať fosílie najstarších druhov vtákov. Jedným z nich je aj druh, nazývaný Jeholornis, ktorý žil v Číne v období kriedy pred 120 miliónmi rokov. Paleontológovia objavili zachované semená rastlín vnútri jeho fosílnych pozostatkov. Vedcov začala trápiť otázka, či sa Jeholornis živil semenami alebo ovocím. Táto dilema sa zdá byť nepodstatná, no vo svetle evolúcie rastlín je kľúčová. Semenožravé vtáky (granivorné) rozlúsknu alebo rozdrvia škrupinu a získavajú živiny priamo zo semien. Tie sa nezachovajú a rastlina sa nemôže ďalej reprodukovať. Plodožravé vtáky prehltnú semená vcelku, tie prejdú ich tráviacim traktom neporušené a môžu následne vyklíčiť. Ak by Jeholornis patril do druhej skupiny, bol by prvým dielikom skladačky spoločnej evolúcie vtákov a rastlín.

V tejto súvislosti treba spomenúť tiež fakt, že práve v období kriedy sa začali rastliny výraznejšie meniť. Nahosemenné rastliny (kam patria cykasy, ihličnany, ginko) začali ustupovať a dominantné miesto zabrala krytosemenná flóra (semená rastlín sú ukryté v dužinatom plode, pozn. redakcie), ktorá je rozšírená i v súčasnosti. Súvisí to aj s expanziou rôznych druhov ovociu podobných štruktúr, ktoré mohli byť potravou rozličných živočíchov. Dosiaľ však vedcom chýbal presvedčivý dôkaz, ktorý by potvrdzoval, že živočíchy sa skutočne živili ovocím.

„Ovocie je úžasný zdroj, ktorý každý z nás pozná, a rastliny, ktoré ich produkujú, sú všade. No nebolo to tak vždy. Keď prídeme na to, ako a kedy začali vtáky konzumovať ovocie, zistíme, prečo sú dnes tieto druhy rastlín v našej krajine také dominantné,“ vysvetľuje paleontologička a spoluautorka štúdie Jingmai O´Connor v tlačovej správe Field Museum v Chicagu.

Jeholornis – záhadný vták

Jeholornis bol jeden z prvých predchodcov moderných vtákov. Na rozdiel od nich mal podobne ako Archeopteryx z obdobia jury predĺžený kostnatý chvost.

Medzi vedcami sú rozšírené dve hypotézy o jeho stravovaní. Prvá z nich predpokladá, že bol granivorný. Fosília Jeholornisa, ktorú vedci opísali už v roku 2002, obsahovala množstvo rastlinných zvyškov v oblasti brušnej dutiny vyhynutého tvora. Obsah žalúdka vedci identifikovali ako semená a prišli k záveru, že to bola aj jeho hlavná potrava. O takmer 20 rokov neskôr hypotézu prehodnotili a naznačili, že sa Jeholornis mohol živiť celými plodmi a semená sa v útrobách vtáka zachovali preto, že majú odolnejšie škrupiny.

„Objasnenie týchto dvoch hypotéz je dôležité, pretože konzumácia ovocia by mohla viesť k spoločnej evolúcii (rastlín a vtákov, pozn. redakcie), zatiaľ čo konzumácia semien nie,“ vysvetľuje rozdiel medzi vedeckými perspektívami spoluautorka štúdie paleontologička z Oxfordskej univerzity Han Hu v tlačovej správe Field Museum. Nepoškodené semená rastlín, ktoré sa vyskytovali v truse plodožravých vtákov, mohli neskôr vyklíčiť. Rastliny sa tak mohli ďalej šíriť a vyvíjať. Avšak ak by vtáky semená rozdrvili v žalúdku a strávili, nové rastliny by nemohli vzniknúť.

Aby vedci rozlúštili túto záhadu, pozreli sa bližšie na vtáčie exempláre uložené v múzeách a podrobnejšie preskúmali ich lebky.

Vedci sa pozreli vyhynutému vtákovi na zúbky

Skeny lebky ukázali, že Jeholornis mal množstvo spoločných čŕt s dinosaurami, ktoré však už moderné vtáky nevykazujú. Zobák s minimalizovanými zubami bol podobný súčasným vtákom, a preto naznačuje, že sa živil aj ovocím.

Vedci vytvorili 3D rekonštrukciu lebky Jeholornisa a porovnali ju s lebkami vtákov s rozličným druhom potravy. Na porovnanie si zvolili päť skupín vtákov: 1. semenožravé (granivorné), ktoré čistia a drvia plody zobákom (papagáje), 2. semenožravé (granivorné), ktoré čistia plody od obalov, ale nedrvia semená zobákom (spevavce), 3. vtáky, ktoré používajú na spracovanie semien najmä svalnatý žalúdok, 4. plodožravé (fruktivorné), 5. vtáky živiace sa inými zdrojmi potravy (napríklad mäsožravce a všežravce).

Analýza ukázala, že lebka a čeľusť Jeholornisa bola odlišná od vtákov drviacich semená. Jeholornis mal v zobáku malé pozostatky zubov, ktoré sa mohli ľahko poškodiť, ak by vták použil zobák na lúpanie tvrdých škrupín. Stravovacie návyky však nie je možné zistiť len z tvaru lebky, a preto vedci skúmali aj zažívací trakt týchto vyhynutých živočíchov.

Riešenie sa ukrýva v žalúdku

Tráviaca sústava vtákov sa skladá z dvojdielneho žalúdka – žľaznatého a svalnatého. V žľaznatom sa potrava chemicky natrávi a odtiaľ putuje do svalnatého žalúdku, kde sa mechanicky spracuje sťahovaním silnej svaloviny. Vtáky zámerne prehĺtajú drobné kamienky (gastrolity), ktoré im napomáhajú rozomieľať potravu. Uvedený typ tráviacej sústavy je rozšírený medzi vtákmi bez ohľadu na jej typ.

Pri skúmaní fosílií vedci zistili, že obsah žalúdka Jeholornisa má dve podoby. Odborníci našli buď jedincov, ktorí mali riedko rozmiestnené a úplne neporušené semená v útrobách, alebo takých, ktorí mali v žalúdku drobné kamienky napomáhajúce im drviť potravu. Ich žalúdok neobsahoval žiadne zvyšky semien. Vedci predpokladajú, že prvá skupina vtákov konzumovala celé ovocie i so semenami.

Kľúčovým zistením bolo, že odborníci neobjavili žiaden exemplár, ktorý by mal súčasne zachované semená aj gastrolity vo svalnatom žalúdku. Zachované semená neboli ani obrúsené či inak poškodené v dôsledku drvenia a mletia.

Jeholornis sa pravdepodobne živil rôznou potravou v rozličných obdobiach roka. Keď bolo ovocie dostupné, tak na ňom hodoval a strávil ho celé i so semenami, ktoré následne nepoškodené vylúčil. Keď nebolo ovocie, jedol niečo iné, tvrdšie, na čo mu slúžil svalnatý žalúdok. Vedci zatiaľ nevedia, čo ďalšie vyhynutý vták ešte jedol. Vylučujú však, že by mohol chytať ryby či iné vodné živočíchy. Tvar jeho čeľuste a lebky sa podobá všežravým vtákom, takže je možné, že siahol tiež po rozmanitých zdrojoch potravy. Sezónne zmeny v stravovaní vtákov sú všeobecne známe a rozšírené. Vedci predpokladajú, že stravovaciu flexibilitu konzumácie ovocia je možné vysledovať až do najskorších štádií evolúcie vtákov.

„Vtáky môžu drasticky zmeniť proporcie svojho tráviaceho systému, aby sa prispôsobili akejkoľvek strave v konkrétnom období,” dopĺňa paleontologička O’Connor.

V posledných rokoch sa objavujú ďalšie štúdie o vyhynutých vtákoch (Sapeornis, Eogranivora), ktoré naznačujú, že ovocie mohlo predstavovať ich primárny zdroj potravy. Zatiaľ nie je dostatok dôkazov, ktoré by tieto hypotézy potvrdili. Vedci v štúdii nevylučujú, že Jeholornis bol jedným z viacerých druhohorných vtákov, ktorý konzumoval ovocie.

Let ako skvelá adaptácia pre rastliny

Fosílie Jeholornisa otvárajú vedcom okno do minulosti. Ich prostredníctvom môžu lepšie porozumieť tomu, ako vtáky pomáhali pri šírení plodonosných rastlín. Odborníci v štúdii tvrdia, že rastliny začali produkovať dužinaté plody so semenami ukrytými vnútri ako adaptáciu, ktorej cieľom bolo zaistiť ďalšie šírenie semien. Do určitej miery sa takto prispôsobili aj nahosemenné rastliny (napríklad ginká), no najviac túto stratégiu uplatňujú krytosemenné rastliny.
Obsah žalúdka nájdeného Jeholornisa tvorili pravdepodobne semená ginka. V oblasti severovýchodnej Číny, kde tento vyhynutý tvor žil, sa vyskytovali nahosemenné i krytosemenné rastliny. Vedci preto predpokladajú, že Jeholornis sa živil plodmi oboch skupín rastlín. Dôkazy o konzumácii ovocia potvrdzujú, že prvé vtáky jedli dužinaté plody a rastliny využili vtáky, aby šírili ich semená ďalej. Ich vzťah sa začal už veľmi dávno, pravdepodobne počas obdobia skorej kriedy.

Jeholornis bol zdatný letec, a preto mohol rozšíriť semená na dlhé vzdialenosti. Vtáky a netopiere sú úspešnejšie pri získavaní výživnej potravy, ktorá je rozptýlená v priestore a často sa nachádza na ťažko dostupných miestach. Vedci predpokladajú, že práve ovocná strava mohla vyvinúť evolučný tlak na Jeholornisa, aby sa v lietaní zlepšoval.

„Nemôžete navždy sedieť len na jednom strome a jesť jeho plody, musíte sa vedieť pohybovať po okolí a identifikovať zdroje tak, že vyletíte do výšky a pozriete sa, kde sú,“ dopĺňa paleontologička O´Connor.

„Prvé plodožravé vtáky, ktoré môžeme vnímať aj ako mobilné rozptyľovače semien, naznačujú potenciálnu rolu interakcií vtákov a rastlín počas suchozemskej revolúcie v období kriedy,“ vysvetľuje vedkyňa Hu. Krytosemenné rastliny boli v tomto období dominantnými. Vtáky, ktoré šírili trusom ich semená, im týmto spôsobom mohli pomôcť expandovať. Jedinečný vzťah medzi rastlinami a vtákmi mohol začať Jeholornis a jemu podobné plodožravé vtáky.

Zdroj: DOI: 10.7554/eLife.74751, Field Museum, Eurakalert, DOI: 10.1016/j.cretres.2017.10.031, Zoologický slovník