Viimeinen kurssikerta

Hei, ja tervetuloa aikamatkalle sadan miljoonan vuoden takaiseen Eurooppaan, eli: Ilarin pieni spatiotemporaalinen tutkielma peto- ja saalisdinosaurusten määrällisestä jakaumasta mesotsooisessa Euroopassa.

Geoinformatiikan menetelmäkurssi siivitti allekirjoittaneen melkoisiin paikkatietosfääreihin. Jo ennen viimeisiä kurssikertoja servereiden syvyyksissä lähti muhimaan jotain suurta, kuluneen kuukauden aikana sievoinen määrä ykkösiä ja nollia jo sinkoilikin ja koko kurssin lopputyöstä paisui melkoinen passion project. Dinoprojektin työnimikkeellä operoivaan uurastukseen on tähän mennessä uponnut varmasti lähemmäksi sata työtuntia, kantavana inspiraationa jonkinmoinen lapsenomainen viaton uteliaisuus aihepiiriä kohtaan, joka jo muksuna meikäläiseen varsin vahvasti leimaantui dinosauruskirjojen ja BBC:n dinodokkareiden myötä.  Itse kurssin lopputyöksi kuitenkin rajautui vain pieni osuus koko projektista: Alueeksi rajautui vain Eurooppa ja laaja-alaisemman tarkastelun sijaan keskittyy enemmänkin löytöpaikkoihin, aikakausiin, eri lahkoihin ja kallioperään. Tietokantojen penkominen ja QGIS:in naputtelu projektin parissa tuskin kuitenkaan jää tähän, vaan jatkuu niin pitkään kuin on jatkuakseen, ehkä päivitän uutta sisältöä vielä blogin jatkoksi, ehkä en.

Projektin pääasiallisena lähteenä toimii Paleobiology Database, sittemmin PBDB, voittoatavoittelematon kansalaisjärjestö, jonka tavoitteena on tarjota avointa taksonomista dataa kautta geologisten aikakausien globaalisti. PBDB:n aineistoista on noudettu data kaikista Euroopasta löydetyistä dinosaurusten fossiileista, yhteensä 3605 kappaletta. Aineiston noutotavan takia ja visualisointisyistä  kohdealueeksi on rajattu Manner-Eurooppa sekä Britteinsaaret. Venäjän, Huippuvuorten ja merentakaisten alueiden data on jätetty pois kartoista ja taulukoista, poislukien ensimmäisestä kartasta (Kuva 1.) Taustakarttana toimii pääasiallisesti Natural Earthin rasterit, ensisijaisesti 1:50 miljoonan Gray Earth.

Tutkimuskysymystä itsessään oli haastavaa määritellä, rajoittavina tekijöinä ollessa suhteellisen rajattu määrä dataa ja itsessään se, miten vähän loppupeleissä dinosauruksista, niiden käyttäytymisestä ja elinympäristöstä tiedetään, toistaiseksi. Yksi mahdollisista tutkimuskysymyksistä liittyi eri kokoisten lihansyöjädinosaurusten ja niiden saalisdinosaurusten alueelliseen jakautumiseen: esimerkkinä vaikka suurehkojen laumasaalistajien, kuten allosaurusten, alueellisen jakautumisen vertaaminen vaikka poikkeuksellisen suuriin petodinosauruksiin, kuten carcharodontosauruksiin, sekä mahdolliset eroavaisuudet niiden kuvitelluilta elinalueilta löytyneisiin saalisdinosauruksiin. Lisädatana näiden kanssa olisi voinut yhdistää vaikka dataa eri aikakausilla ja alueilla vallinneesta kasvustosta, esimerkiksi miten dinosaurusten lajijakauma eroaa alavammilla alueilla verratttuna metsäisiin alueisiin. Näiden pohdintojen pariin ei kuitenkaan vielä päästy, fossiilien ja tunnistettujen dinosaurusten rajatun määrän ollessa pääasiallinen este. Vaikka erityisen spesifit tarkastelukohteet jäivätkin toistaiseksi haaveeksi, mahdollisti lähtöaineisto kuitenkin laaja-alaisempaa tarkastelua dinosaurusten ajallisesta ja alueellisesta jakaumasta Euroopassa, sekä petodinosaurusten ja saalisdinosaurusten suhteellista jakaumaa aikakausittain ja alueittain, kallioperä- ja fossiloitumisympäristödataa ollessa myös sisällytettynä mukaan.

Kuva 1. Euroopasta löydetyt dinosaurukset maittain. Lähde: PBDB.

Tässäpä kaikki Euroopasta löydetyt Dinosauria ylälahkon fossiilit plotattuna valtioittain kartalla. Lukumäärällisesti ylivoimaisesti eniten fossiileja on löydetty Espanjasta, jossa löydökset ovat  voimakkaasti klusteroituneet koillis-Espanjaan kolmeksi selkeäksi alueeksi. Isossa-Britanniassa suurin osa löydöksistä on keskittynyt eteläiseen Englantiin ja Portugalissa länsirannikolle, Ranskassa ja Saksassa löydösten ollessa jakautuneena laajemmalle aluelle. Näille alueille on myös sijoittunut korkeimpien fossiililöydösten klusterit, joista yhtenä huomattavimpana on mm. Koillis-Espanjan Tremp muodostelma. Läntinen Eurooppa on edustettuna kartalla voimakkaammin, poikkeuksena Romanian ja Puolan keskittymät, sekä Venäjän löydäkset, jotka sijoittuvat laajalle alueelle aina Kiinan rajalle asti ja Kamchatkan niemimaalle. Pohjoismaista ainoat löydökset sijoittuvat Etelä-Ruotsin ja Sjællandin tuntumaan, Huippuvuorilta löytyen Norjan ainoat fossiilit. Suomesta surukseni ei vieläkään ole löytynyt yhtäkään dinosaurusta, johon syy pitkälti selittyneekin seuraavalla kartalla:

Kuva 2. Eurooppalaiset dinosaurukset aikakausittain. Lähde: EGDI, PBDB

Tässäpä Euroopan dinosauria-lahkon fossiililöydökset pisteaineistona aikakausittain, sekä löytöjen mukaiset kallioperät. Kallioperäaineistona on käytetty EuroGeoSurvey:n (EGDI) yleiseurooppalaista IGME 5000-kallioperäaineistoa, joka on saatavilla avoimena WMS-tasona. Lähtöaineistosta on haarukoitu kallioperäalueet joista on löydetty dinosaurusten fossiileja, ja eri alueet on summattu samaksi tasoksi aikakausittain. Valtaosasta löydöksien sijainneista löytyi kallioperädataa, vaikkakin osa alueista oli niin pieniä etteivät ne välttämättä erotu pisteiden alta. Aikakausijaotellut fossiilit ja kallioperät natsaavat aikalailla täydellisesti, josta onkin pääteltävissä että totta tosiaan, liitukauden fossiileja on löydettävissä liitukautisesta kallioperästä (mikäli kallioperä mahdollistaa fossiloitumisen, eli on sedimenttikivipohjaista.) Kartta havainnollistaa mielenkiintoisesti Euroopan eri sedimenttikallioperien muotoutumista temporaalisella skaalalla, luoden mielenkiintoisia kallioperän vaihettumia esimerkiksi eteläisessä Englannissa tai Etelä-Ranskassa.

Mesotsooinen aikakausi oli geologinen ajanjakso 251 –65 miljoonaa vuotta sitten. Dinosaurusten valtakaudeksi mielletty ajanjakso on jaettu kolmeen kauteen, trias-, jura- ja liitukauteen. Triaskausi kattaa mesotsooisesta aikakaudesta 252–201 miljoonaa vuotta sitten, jurakausi 206–144 miljoonaa vuotta sitten ja liitukausi 144-66 miljoonaa vuotta sitten, joka päättyi liitukauden joukkosukupuuttoon, päättäen lentokyvyttömien (non-avian) dinosaurusten aikakauden.

Triaskautisia fossiileja Euroopasta on löytynyt tällä päivämäärällä (29.3.2021) 296 kappaletta, jurakautisia 1011 ja liitukautisia 2383. Triaskautisien fossiilien suurin keskittymä sijaitsee Etelä-Saksassa, jurakautisten fossiilien suurimman keskittymän sijaitessa Etelä-Englannissa, ja liitukauden fossiilien ollessa runsaimpia Koillis-Espanjassa. Englannissa, Ranskassa ja Saksassa on eritoten havaittavissa selkeää vaihettumaa aikakausien välillä, havainnollistaen hyvin mannerlaattojen liikkeiden tuomia muutoksia itse kallioperän muodostumisessa sekä itse dinosaurusten sijoittumisessa. Ohessa vielä yleisempien sedimentoitumisympäristöjen taulukko (Taulukko 1.).

Taulukko 1. Yleisimmät sedimentoitumisympäristöt. Lähde: PBDB

 

Seuraavassa osuudessa dinosauria-ylälahko jakautuikin viiteen erilliseen taksonomiseen alalahkoon: Teropodeihin, sauropodomorfaan, ornitopodeihin, thyreophoraan ja marginocephaliaan. Kyseiset viisi taksonomista alalahkoa kattoivat pitkälti miltei koko dinosauria-ylälahkon ja hallitsivat mesotsooista aikakautta aina liitukauden loppuun asti. Myöhäis-triaskauden herrerasauridae ja prosauropoda-alalahkot, sekä triaskauden heterodontosauridae-alalahko on karsittuna pois niiden harvinaisuuden ja verrattain lyhyen olemassaolon takia. Teropodejen lahkoon kuuluvat liskonlantioiset kahdella takaraajalla kävelevät, pääosin petodinosaurukset, kuten tyrannosaurit, spinosaurit ja raptorit kattavat dromeosaurit. Sauropodomorfiin kuului taasen liskonlantioiset nelijalkaiset kasvissyöjädinosaurukset, kuten pitkäkaulaiset sauropodit. Ornitopodeihin kuului linnunlantioiset kasvissyöjädinosaurukset, kuten Euroopassa yleiset iguanodonit. Thyreophora-lahkoon lukeutuvat taasen linnunlantioiset panssaridinosaurukset, kuten stegosaurit ja marginocephalia-lahkoon muut, ns. rajakalloiset linnunlantioiset kasvissyöjädinosaurukset, kuten ceratopsidit.

Kokonaisuudessaan teropodit kattavat noin 40 prosenttia kaikista Euroopasta löydetyistä dinosaurusten fossiileista: Trias- ja jurakaudella petodinosaurukset kattavat kullakin aikajaksolla 40 prosenttia kaikista löydetyistä dinosaurusten fossiileista, liitukaudella petodinosaurusten osuuden ollessa taas hieman alhaisempi, 32 prosenttia.  Määrällisesti liitukaudelle ajoitettuja fossiileja on Euroopasta löydetty runsaimmin, yhteensä 2398 kappaletta, antaen luotettavinta tarkastelupohjaa peto/saalisjakaumalle. Jurakaudelle ajoitettuja fossiileja on noin tuhat kappaletta ja triaskautisia kolmisensataa.

Kuva 3. Teropodit aikakausittain, 1259 fossiilia. Lähde: PBDB

Kuva 4. Sauropodomorpha aikakausittain, 923 fossiilia. Lähde: PBDB

Kuva 5. Ornitopodit aikakausittain, 770 fossiilia. Lähde: PBDB

Kuva 6. Thyreophora 218 fossiilia ja Marginocephalia 18 fossiilia, aikakausittain. Lähde: PBDB

 

Ornitopodien alalahkoon kuuluvien iguanodontia-osalahkon dinosaurukset ovat yksiä yleisimpiä Euroopasta löydettyjä fossiileja. 88 Euroopasta löydetystä iguanodontia-osalahkon fossiileista valtaosa sijoittuu Länsi-Eurooppaan ja ajoittuu varhaisliitukaudelle. Nämä keskikokoiset ja keskisuuret dinosaurukset olivat laumaeläimiä, kykenivät kulkemaan sekä neljällä että kahdella jalalla, ja olivat yksiä hallitsevimpia kasvissyöjiädinosauruksia varhaisliitukaudella. Runsaslukuisena laumadinosauruksena iguanodontiat toimivat mainiona tarkastelukohteena kasvissyöjädinosaurusten elinalueista, sekä saalis-petodynamiikkojen tarkasteluun. Alla olevat kartat (Kuva 7, 8) ovat koostettu löydetyistä iguanodontia-lahkon fossiileista aikakausittain, sekä samalta aikakaudelta iguanodontian hypoteettisten reviirien alueelta löydetyistä teropodeista.

Aikakausiin jaoteltuna varhaisliitukauden peto/saalisjakauma näyttää seuraavanlaiselta:

Berriasian-vaiheelle on ajoitettu Euroopassa yhteensä 238 dinosaurusta, joista 76 ovat teropodeja, jakauman ollessa 32 prosenttia. Valangian-vaiheella yhteensä on ajoitettu 132 dinosaurusta, joista 38 teropodeja, jakauman ollessa 28%. Hauterivian-vaiheelle on ajoitettu vain 30 dinosaurusta, joista 13 teropodeja, jakauman ollessa 43%. Barremian-vaiheelle on ajoitettu yhteensä 341 dinosaurusta, 144 ollessa teropodeja ja jakauma 42%. Aptian-vaiheelle on ajoitettu 301 dinosaurusta, joista 113 teropodeja, ja jakauma 37,5%. Olettamuksenani oli, että yksittäisiltä aikakausilta ja tarkemmilta tarkastelujaksilta jakauma vaihtelisi voimakkaammin ja olisi alttiimpi poikkeamien tuomille heitoille, mutta näin ei näyttäisi olevan.  Temporaalisella skaalalla, sekä suurella että pienelläkin, jakauma pitäytyy orjallisesti 30-40 prosentin tuntumassa. Koko mesotsooisen aikakauden peto/saalisdinosaurusten jakauma globaalisti onkin tarkalleen 40 prosenttia, PBDB:n aineistoihin ollessa kirjattuina kokonaisuudessaan 17570 dinosaurusta, joista 7090 on teropodeja.

Kuva 7. Varhaisliitukauden Iguanodontia-osalahkon dinosaurukset. Lähde: PBDB

Kuva 8. Varhaisliitukauden teropodit Iguanodontia-lahkon elinalueilla. Lähde: PBDB

 

Euroopan fossiilirikkaista alueista tarkempaan tarkasteluun valikoitui Koillis-Espanja, jonne on keskittynyt useita merkittäviä fossiilikeskittymiä Euroopassa, kuten Trempin ja La Huérguinan geologiset muodostumat. Merkittävän alueesta ei tee ainoastaan suuri keskittymä fossiileja, vaanM myöskin se, että miltei kaikki alueen fossiileista ajoittuvat liitukaudelle, mahdollistaen spekuloinnin siitä, millainen eläimistö ja ympäristö alueella vallitsi aikakautena. Korkeusprofiili on itse visualisoitu European Environment Agencyn korkeusrasterilla sekä hillshadella.

Runsas määrä alueen fossiileista on ajoitettu Barremian-vaiheelle, 129,4-125,0 miljoonaa vuotta sitten, jolloin Iberian niemimaata ja manner-Eurooppaa erotti matala meri. Alueen fossiileista suurella osalla sedimentoitumisympäristö on ollut juurikin rantavyöhykkeen tuntumassa, kuten lahtia, laguuneja ja tulvatasankoja, sekä poikkeamana yksittäinen korkean fossiilimäärän suo (Taulukko 2.) Eri aikakausina alueella vallinnut ja muuttuva rantavyöhyke havainnollistuukin hyvin seuraavista kartoista, mutta on havaittavissa myös muista.

Koillis-Espanjan Barremian-vaiheen fossiilien jakauma alalahkoittain seuraa melko tarkalleen yleistä lahkojakaumaa: Teropodeja alueelta on löytynyt 189 kappaletta, ornitopodeja 124, sauropodeja 57 ja thyreophoria 17, viitaten melko tasapainoiseen elinympäristöön peto- ja saalisdinosauruksien välillä. Jokaisesta saalisdinosauruksien löytösijainnista on löytynyt myös petodinosauruksia ja suuremmissa klustereissa peto/saalisjakauma on tasapainoinen. Koillis-Espanjan Barremian-vaiheen fossiileista 48 prosenttia edustaa teropodeja, myötäillen suuntaa-antavasti mesotsooisen aikakauden ja varhaisliitukauden peto/saalisjakaumaa myös alueellisesti. Karttasarjan viimeisessä kuvassa vielä alueen dinosaurukset lahkoittain, sekä sisällytetty alueen IGME5000-kallioperäkartta.

Kuva 9. Koillis-Espanjan Teropodit varhaisliitukauden Barremian-vaiheelta. Lähde: PBDB

Kuva 10. Koillis-Espanjan Ornitopodit varhaisliitukauden Barremian-vaiheelta. Lähde: PBDB

Kuva 9. Koillis-Espanjan Sauropodit ja Thyreophorat varhaisliitukauden Barremian-vaiheelta. Lähde: PBDB

Kuva 10. Koillis-Espanjan kallioperäkartta (IGME5000) Barremian vaiheen dinosauruksilla. Lähde: PBDB, EGDI

Projektini ylivoimaisesti suurin tavoite jäi kuitenkin toteutumatta: PBDB:n datan kätköistä löytyi kunkin dinosauruksen muinaiset sijaintitiedot, paleokoordinaatit. Näiden avulla voisin rekonstruoida muinaisten mannerlaattojen liikkeitä ja dinosaurusten alueellista jakautumista eri aikakausittain, rakentaa miltei 200 miljoonaa vuotta kattavan karttasarjan aina ensimmäisistä triaskauden protodinosauruksista aina liitukauden joukkotuhoon asti.  PaleoMap PaleoAtlas tarjosi rasterisarjan muinaisista mannerlaatoista, jonka lopulta osasin onnistuneesti georeferoida pohjakartan päälle. Paleokoordinaatit kuitenkin heittivät miltei kaikki dinosaurukset keskelle merta (Kuva 11, 12). Sijainnit eivät natsanneet millään aikakaudella, eikä minkäänkään valtion dinosaurusten kanssa. Latasin myös GPlates-ohjelmiston, jossa plottasin muinaiset mannerlaattarasterit pallopinnalle ja tallensin ja toin QGIS:istä paleokoordinaateiksi tallennetut dinosaurukset GPlatesiin (Kuva 13.) Epäilen että kyse on eroista projektioissa, jotka saattaisivat olla korjattavissa, tai virhemarginaalit edes minimoitavissa mikäli PaleoAtlaksen karttojen käyttämä projektio olisi tuotu ilmi missään, mutta ei. Tällä kertaa ja toistaiseksi en ole tarpeeksi taitava paikkatieteilijä ratkoakseni omatoimisesti tälläistä pulmaa, mutta vielä joskus.

Kuva 11. Liitukauden lopun (66 Ma.) dinosaurukset, nykyiset ja paleokoordinaatit. Lähde: PBDB

Kuva 12. Liitukauden lopun (66 Ma.) dinosaurukset, nykyiset ja paleokoordinaatit, georeferoitu. Lähde: PBDB, PaleoAtlas

Kuva 13. Epäonnistunut kartta GPlatesissa. Lähde: PaleoAtlas

 

Lähteet:

EuroGeoSurvey: European Geological Data Infrastructure (EGDI)

European Evironment Agency: https://www.eea.europa.eu/data-and-maps/data/digital-elevation-model-of-europe (Noudettu 14.3.2021)

Natural Earth: https://www.naturalearthdata.com/ (Noudettu 20.2.2021)

The Paleobiology Database: https://paleobiodb.org/#/

PaleoMap PaleoAtlas: https://www.earthbyte.org/paleomap-paleoatlas-for-gplates/ (Noudettu 10.3.2021)