Ewolucja œrodowisk l¹dowych kajpru Górnego Œl¹ska jako biotopów krêgowców
— nowy projekt badawczy
Grzegorz Racki
1 Trias, jako okres zawarty miêdzydwoma wielkimi wymieraniami, by³ cza-sem zasadniczej przebudowy fauny l¹dowej. Miejsca nowym ekspansywnym „dynastiom”, takim jak archozaury (gady naczelne) i wywodz¹ce siê z nich dino-zaury, ustêpowa³y w szczególnoœci pa-leozoiczne grupy krêgowców — gady ssakokszta³tne i p³azy tarczog³owe (Benton, 2004). Odkrycia paleontologiczne dokonane przez zespó³ Jerzego Dzika w górnym triasie w Krasiejo-wie, a szczególnie te najnowsze w Lipiu Œl¹skim ko³o Lisowic i w WoŸnikach, maj¹ zaskakuj¹co du¿e znaczenie dla poznania ewolucji takich wa¿nych grup gadów, jak dinozauromorfy (Silesaurus), prymitywne dinozaury dra-pie¿ne (teropody) i ostatni reprezentanci linii rozwojowej gadów ssakokszta³tnych — najwiêksze ze znanych dot¹d roœlino¿erne dicynodonty (Dzik i in., 2000, 2008a, 2008b; Dzik & Sulej, 2007; NiedŸwiedzki & Sulej, 2008). Œl¹skie znaleziska bogatych i zró¿nicowanych zespo³ów w cmen-tarzyskach typu Lagerstätten okazuj¹ siê mieæ trudn¹ do przecenienia wartoœæ dla badañ tej ewolucyjnej restruktu-ryzacji, choæby tylko dla poznania wci¹¿ bardzo niejas-nych pocz¹tków rozwoju dinozaurów podczas trwaj¹cego co najmniej 30 milionów lat interwa³u u schy³ku triasu (patrz Benton, 2004; Langer & Benton, 2006; Brusatte i in., 2008; Dzik i in., 2008a, b; Mazurek & S³owiak, 2009).
Kontynentalna sukcesja górnego triasu Górnego Œl¹ska, obejmuj¹ca w g³ównej mierze pozbawione skamienia³oœci, drobnoziarniste, pstre utwory silikoklastyczne z wk³adka-mi ewaporatowywk³adka-mi i wêglanowywk³adka-mi, jest wci¹¿ niedosta-tecznie poznana pod wzglêdem stratygraficznym. W pierwszej kolejnoœci wynika to z braku sformalizowanego schematu litostratygraficznego; ubóstwo skamienia³oœci rzutuje zaœ na niepewnoœæ datowañ biostratygraficznych. Najbardziej wiarygodnym narzêdziem stratygraficznym s¹ niew¹tpli-wie dane palinologiczne (podsumowanie w: Bilan, 1991), jednak¿e stopieñ zachowania materia³u py³kowego w œro-dowiskach kontynentalnych wykazuje znaczn¹ zmiennoœæ. W sumie prowadzi to do w¹tpliwych korelacji stratygra-ficznych — konsekwencj¹ tego stanu rzeczy s¹ kontrower-sje na temat wieku ww. znalezisk, np. ró¿nie datowany palinostratygraficznie profil Lipia Œl¹skiego (noryk — Szulc i in., 2006; wczesny retyk — Dzik i in., 2008a, b). Podobne rozbie¿noœci dotycz¹ interpretacji œrodowiska depozycji i procesów prowadz¹cych do powstania pok³adu kostnego w Krasiejowie (osady jeziorne czy rzeczne — Dzik i in., 2000; Szulc, 2005; Dzik & Sulej, 2007; Gruszka & Zieliñski, 2008).
Pozycja wiekowa wymienionych unikatowych stano-wisk krêgowców o wielkiej randze naukowej jest zatem wci¹¿ niejasna, co czyni niepewnym wszelkie dalej id¹ce wnioskowania, np. na temat rozwoju linii ewolucyjnych. Sytuacja taka narzuci³a potrzebê podjêcia
interdyscypli-narnych badañ nad osadami górnego triasu Œl¹ska w ca³ym pasie wychodni, na przestrzeni ponad 80 km. Nadrzêdnym celem trzyletniego projektu Instytutu Paleobiologii PAN, wspartego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wy¿-szego kwot¹ 473 tys. z³., jest w³aœnie wszechstronne opraco-wanie sukcesji kajpru œl¹skiego w ujêciu stratygraficznym, sedymentologicznym i geochemiczno-mineralogicznym. Do prac zostali zaanga¿owani specjaliœci z wielu oœrodków krajowych i zagranicznych, przede wszystkim: Uniwersy-tetu Jagielloñskiego, UniwersyUniwersy-tetu Œl¹skiego, Instytutu Nauk Geologicznych PAN i Pañstwowego Instytutu Geo-logicznego. Prace terenowe, bêd¹ce kluczem do sukcesu projektu, koordynuje Joachim Szulc, a analizy mineralo-giczne — Jan Œrodoñ.
Podstawowym celem naukowym jest poznanie zapisu ewolucji ekosystemów l¹dowych jako œrodowisk ¿ycia krêgowców w tym kluczowym okresie dziejów biosfery. Planowane prace zapewni¹ ramy chronologiczne i œrodo-wiskowe dla rozwa¿añ ewolucyjnych, a zarazem zarysuj¹ perspektywy dalszych znalezisk nagromadzeñ kostnych. Sensacyjnoœæ dotychczasowych znalezisk wskazuje, i¿ nie mo¿na wykluczyæ odkrycia najbardziej prymitywnych ssa-ków, krokodyli, ¿ó³wi, jaszczurek, a mo¿e i praptaków. Ju¿ w trakcie prac rekonesansowych wiosn¹ 2009 r. rozpoznano kolejne stanowisko wielkich gadów w Zawierciu (ryc. 1, patrz Karwowska-Budziszewska i in., 2010), przypuszczal-nie jednowiekowe z Lipiem Œl¹skim (Szulc i in., 2006). Intensywna zmiennoœæ lateralna facji, bêd¹ca atrybutem œrodowisk l¹dowych, stwarza jednak problemy z korelacj¹ danych pochodz¹cych z profili obejmuj¹cych tylko nie-wielki interwa³ osadów górnego triasu. Niezbêdne jest roz-szerzenie kontekstu litostratygraficznego wspomnianych niewielkich (kilku–kilkunastometrowych) ods³oniêæ w sta-nowiskach fauny krêgowców poprzez wykonanie wierceñ. Obok kartograficznej dokumentacji wychodni kajpru, z wykorzystaniem metod fotointerpretacyjnych i geofi-zycznych, wyjœciowym elementem projektu s¹ w³aœnie prace wiertnicze, w tym reperowy otwór o planowanej g³êbokoœci 250 m (od przysp¹gowej partii jury po wapieñ muszlowy). Tak zintegrowane prace stratygraficzne umo-¿liwi¹ lepsze poznanie pionowej i obocznej zmiennoœci osadów górnego triasu oraz dostarcz¹ materia³ów do kom-pleksowego studium, obejmuj¹cego, poza badaniami sedy-mentologicznymi, analizy palino- i magnetostratygraficzne oraz geochemiczno-mineralogiczne, skupione na minera³ach ilastych.
Generalna sukcesja litofacjalna górnego triasu jest dobrze skorelowana ze zmianami klimatu w ca³ym obsza-rze pó³nocnej Perytetydy i te zdaobsza-rzenia s¹ obecnie tematem intensywnych, bardziej szczegó³owych badañ (np. karnic-kie zdarzenie pluwialne — Roghi i in., 2010). Trwa³a zmia-na warunków klimatycznych, zwi¹zazmia-na z dryftem obszaru œrodkowoeuropejskiego poza strefê subtropikalnej konwer-gencji, cechuje dopiero retyk, co znajduje swój zapis nie tylko w zmianach re¿imu depozycyjnego, ale tak¿e w dominacji procesów wietrzeniowych charakterystycznych dla klimatu wilgotnego, zapisanych w mi¹¿szych pokry-wach kaolinowych. Ciekawy w¹tek poznawczy to geneza 124
Przegl¹d Geologiczny, vol. 58, nr 2, 2010
1
Instytut Paleobiologii PAN, ul. Twarda 51/55, 00-818 War-szawa; racki@twarda.pan.pl
ró¿norodnych zespo³ów i ³awic wêglanowych, zawie-raj¹cych niekiedy liczne szcz¹tki kostne i struktury mikrobialne (wapienie woŸnickie; ryc. 2, 3), a wi¹-zanych z procesami pedogenicznymi i hydrotermal-nymi w czasach, gdy okoliczne tereny pokrywa³y bagniste rozlewiska, zasilane przez gor¹ce Ÿród³a (Szulc i in., 2006).
Dziêki pracom Szulca (2005) oraz Szulca i in. (2006) obiecuj¹co prezentuje siê aspekt klimato-stratygraficzny fluwialnych sukcesji kajpru œl¹skie-go, gdy¿ nastêpstwo kolejnych faz suchych i wilgotnych mo¿e stanowiæ dobr¹ podstawê korela-cji. Tego rodzaju za³o¿enia litostratygrafii górnego triasu s¹ niew¹tpliwie okazj¹ do jej aplikacji chro-nostratygraficznej, a przy okazji zostan¹ zweryfi-kowane pogl¹dy o wielkoskalowych lukach w górnym triasie Polski (Becker i in., 2008).
Realizo-125
Przegl¹d Geologiczny, vol. 58, nr 2, 2010
A
B
Ryc. 2. Zwietrza³a powierzchnia ³awicy muszlowca ma³¿owego z³o¿onego z du¿ych skorup z pow³okami mikrobialnymi (A) i lokalnymi inkrustacjami pirytowymi (B); Zawiercie-Marciszów. Fot. M. Racka
Ryc. 1. Materia³ kostny w ró¿norodnych litofacjach kaj -pru (noryk; ryc. 5 w Szulc i in., 2006) ze zwa³owiska w pobli¿u sk³adowiska odpadów komunalnych w Zawier-ciu-Marciszowie: A — czêœciowo wypreparowana du¿a koœæ goleniowa dicynodonta z zachowanymi œladami ugryzieñ drapie¿nika (patrz Karwowska-Budziszewska i in., 2010) w szarym mu³owcu facji równi zalewowej (okaz z kolekcji Muzeum Wydzia³u Nauk o Ziemi Uniwersytetu Œl¹skiego nr inwent. WNoZ/S/7/96). Fot. A. Bujok; B — przekrój koœci we frakcjonalnie war-stwowanym, s³abo wysortowanym zlepieñcu polimik-tycznym, reprezentuj¹cym osady katastrofalnej powodzi. Fot. M. Racka
A
B 5 cm
wany projekt zak³ada zatem weryfikacjê hipotezy wp³ywu ró¿noskalowych zmian klimatu na sedymentacjê konty-nentaln¹, zdominowan¹ przez procesy fluwialne. Syntezê wyników bêdzie stanowiæ model stratygraficzno-facjalny basenu sedymentacyjnego kajpru po³udniowopolskiego, umo¿liwiaj¹cy pokazanie uwarunkowañ rozwoju i skrajnie zmiennych warunków fosylizacji zró¿nicowanych bioce-noz krêgowców póŸnego triasu, w szczególnoœci w kon-tekœcie globalnych zmian klimatu oraz poziomu morza.
W zapisie geologicznym ostatnich 20 milionów lat triasu wystêpuje ponadto wiele jednoznacznych dowo-dów na upadki obiektów pozaziemskich (patrz na przyk³ad http://www.unb.ca/passc/ImpactDatabase/). Zalicza siê do nich przede wszystkim jeden z najwiêkszych ziemskich kraterów — Manicouagan we wschodniej Kanadzie, o œred-nicy 100 km, wieku 214 ± 1 mln lat. Podobne wyst¹pienie osadów impaktowych (impact ejecta), datowane radiome-trycznie (metod¹ Ar-Ar, 214 ± 2,5 mln lat), opisano z kaj-pru Anglii (Walkden i in., 2002). Sukcesja œl¹ska te¿ bêdzie analizowana pod tym k¹tem. Podobnie ma siê sprawa z ewentualnym zapisem erupcji œrodkowo-atlantyckiej pro-wincji wulkanicznej, których niszczycielskie skutki mia³y ostatecznie doprowadziæ do wielkiego kryzysu biosfery na pograniczu triasu i jury (patrz Lucas & Tanner, 2008).
Podsumowuj¹c, podjêcie problemu wynik³o z kontra-stu miêdzy œwiatow¹ rang¹ odkryæ paleontologicznych a niejasn¹ stratygrafi¹ kajpru œl¹skiego oraz s³abo poznan¹ lateraln¹ zmiennoœci¹ kontynentalnych facji kajpru w tym regionie. Obni¿a³o to istotnie wartoœæ ww. prze³omowych odkryæ paleontologicznych. Œl¹skie stanowiska mog¹ istotnie wp³yn¹æ na globalny obraz triasowych zdarzeñ ewolucyjnych w ekosystemach l¹dowych, o ile uda siê wyjaœniæ kwestie ponadregionalnej korelacji wiekowej, stanowi¹ce zasadnicz¹ trudnoœæ w analizowaniu biotycz-nych uwarunkowañ szeroko rozumianego pogranicza tria-su i jury oraz licznych sugerowanych kryzysów biotycznych (Lucas & Tanner, 2008). Wed³ug znanej kon-cepcji Bentona (2004) na granicê karniku z norykiem (216,5 ± 2 mln lat) przypada bardzo wa¿ny prze³om w historii ewolucyjnej krêgowców l¹dowych, a zdaniem Dzi-ka i in. (2008a, b), œl¹skie znalezisDzi-ka obalaj¹ tê koncep-cjê. Czyli nale¿y próbowaæ rozstrzygn¹æ, czy mamy do czynienia z faun¹ endemiczn¹, czy te¿ z tafonomicznie uni-katowym oknem na biocenozy l¹dowe.
Literatura
BECKER A., PIEÑKOWSKI G. & SZULC J. 2008 — Trias. [W:] Wagner R. (red.), Tabela stratygraficzna Polski, Polska pozakarpacka. Wydaw. Pañstw. Inst. Geol.
BENTON M.J. 2004 — Vertebrate palaeontology, ed. 3. Blackwell, Oxford. BILAN W. 1991 — Biostratigraphy of Upper Triassic sediments of the eastern margin of Upper Silesian Coal Basin. Biostratygrafia osadów górnego triasu wschodniego obrze¿enia Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego. Geologia AGH, 17: 5–17.
BRUSATTE S.L., BENTON M.J., RUTA M. & LLOYD G.T. 2008 — Superiority, competition, and opportunism in the evolutionary radiation of dinosaurs. Science, 321: 1485–1488.
BUDZISZEWSKA-KARWOWSKA E., BUJOK A. & SADLOK G. 2010 — Bite marks on an Upper Triassic dicynodontid tibia from Zawiercie, Kraków-Czêstochowa Upland, southern Poland. Palaios, 25, w druku. DZIK J. & SULEJ T. 2007 — A review of the early Late Triassic Kra-siejów biota from Silesia, Poland. Palaeont. Pol., 64: 3–7.
DZIK J., SULEJ T., KAIM A. & NIEDWIEDZKI G. 2000 — PóŸno-triasowe cmentarzysko krêgowców l¹dowych w Krasiejowie na Œl¹sku Opolskim. Prz. Geol., 48: 226–235.
DZIK J., NIEDWIEDZKI G. & SULEJ T. 2008 — Zaskakuj¹ce uwieñczenie ery gadów ssakokszta³tnych. Ewolucja, Biul. Muzeum Ewolucji, 3: 2–21.
DZIK, J., SULEJ, T. & NIEDWIEDZKI, G. 2008b — A dicyno-dont-theropod association in the latest Triassic of Poland. Acta Palae-ont. Pol., 53: 733–738.
GRUSZKA B. & ZIELIÑSKI T. 2008 — Evidence for a very low-ener-gy fluvial system: a case study from the dinosaur-bearing Upper Trias-sic rocks of Southern Poland. Geol. Quart., 52: 239–252.
LANGER M.C. & BENTON M.J. 2006 — Early dinosaurs: A phyloge-netic study. J. Systematic Palaeont., 4: 309–358.
LUCAS S.G. & TANNER L.H. 2008 — Reexamination of the end-Triassic mass extinction. [In:] Elewa A.M.T. (ed.), Mass extinc-tion. Springer, Berlin: 65–102.
MAZUREK D. & S£OWIAK J. 2009 — Silezaur dinozaurem? Prz. Geol., 57: 569–571.
NIEDWIEDZKI G. & SULEJ T. 2008 — Lipie Œl¹skie ko³o Lisowic — okno na poóŸnotriasowy ekosystem l¹dowy. Prz. Geol., 56: 821–822. ROGHI G., GIANOLLA P., MINARELLI L., PILATI C. & PRETO N. 2010 — Palynological correlation of Carnian humid pulses throughout western Tethys. Palaeogeogr., Palaeoclim., Palaeoecol.,
doi:10.1016/j.palaeo.2009.11.006.
SZULC J. 2005 — Sedimentary environments of the vertebrate-bearing Norian deposits from Krasiejów, Upper Silesia (Poland). Hallesches Jahrb. Geowiss., Reihe B, Beiheft, 19: 161–170.
SZULC J., GRADZIÑSKI M., LEWANDOWSKA A. & HEUNISCH, C. 2006 — The Upper Triassic crenogenic limestones in Upper Silesia (southern Poland) and their paleoenvironmental context. [In:] A.M. Alonso-Zarza & L.H. Tanner (eds.), Paleoenvironmental record and applications of calcretes and palustrine carbonates. Geol. Soc. Am., Spec. Pap., 416: 133–151.
WALKDEN G., PARKER J. & KELLEY S. 2002 — A Late Triassic impact ejecta layer in southwestern Britain. Science, 298: 2185–2188.
126
Przegl¹d Geologiczny, vol. 58, nr 2, 2010
®
Ryc. 3. Powierzchnia ³awicy stromatolitu, Zawiercie-Mar-ciszów. Fot. M. Racka
