Dimetrodon: Dravý permský pelykosaurus s ikonickou plachtou

Od počátku prvohor před 540 miliony let do jejich konce, který poznamenalo patrně největší hromadné vymírání v historii pozemského života, prošla naše planeta ohromnou proměnnou. Zatímco v kambriu i ordoviku se veškeré složitější organismy zdržovaly v bezpečí moří a oceánů, kde se o několik miliard let dříve samotný život zrodil, nejpozději v siluru už se na souše začaly stěhovat první cévnaté rostliny i bezobratlí živočichové.

Obratlovci je následovali až v devonu, ale ještě dlouho zůstávali v blízkosti svého odvěkého vodního domova. Skuteční suchozemci na scénu přišli až v karbonu, kdy se na pevninách rozbujely pralesy tvořené stromovitými kapraďorosty, přesličkami i desítky metrů vysokými plavuněmi, po zemi lezli obří mnohonozí členovci a vzduchem létaly gigantické vážky s rozpětím křídel snad až tři čtvrtě metru.

Obratlovčím dobyvatelům souše výrazně pomohla evoluce amniotického vajíčka, nového typu vejce, které bylo obklopené zárodečnými obaly a poskytovalo zárodku vše, co potřeboval ke zdárnému vývoji. Díky amniotickému vejci se mohli vydávat dál od vody a osídlit i mnohem sušší oblasti, než jejich obojživelní konkurenti.

To přišlo vhod zejména v permu (před 299 až 252 miliony let), kdy byla veškerá pevnina spojena do jednoho obřího celku známého jako Pangea. Superkontinent byl tak obrovský, že jeho centrální oblasti kvůli nedostatku srážek vysychaly a někdejší pralesy na mnoha místech nahradily pouště. Pro Amniota, tedy skupinu disponující amniotickým vajíčkem, to ale nebyl zas takový problém, naopak, v nových podmínkách získali nad dříve dominantními obojživelníky zásadní konkurenční výhodu.

Už v karbonu se Amniota rozdělila do dvou skupin, na Synapsida, která dala později vzniknout savcům, a Sauropsida, do níž dnes spadají plazi a ptáci a kam se řadili i proslulí druhohorní dinosauři. K nejranějším synapsidům patřili tvorové známí jako pelykosauři a právě mezi nimi, konkrétně v čeledi Sphenacodontidae, najdeme i dobře známý rod Dimetrodon, který žil ve spodním permu a do nějž spadá celá řada druhů, které se kromě doby, kdy kráčely po Zemi, liší i velikostí či tvarem plachty. Jmenovat můžeme například druhy D. grandis, D. milleri, D. limbatus nebo D. teutonis.

Mimochodem, výše uvedené rozdělení naznačuje, že ačkoli bývá dimetrodon občas spojován s dinosaury, o dinosaura se v žádném případě nejednalo. Naopak byl coby synapsid příbuznější nám savcům než sauropsidním dinosaurům. Krom toho v prvohorách ani žádní dinosauři ještě neexistovali.

Jednalo se každopádně o vskutku rozmanité tvory. Zatímco ti nejmenší, jako například zmíněný D. teutonis popsaný počátkem tohoto tisíciletí, vážili sotva 15 kilogramů, hmotnost těch nejtěžších, kteří měřili přes čtyři metry, dosahovala asi čtvrt tuny. Dimetrodoni a někteří další pelykosauři jsou rovněž zajímaví tím, že podle všeho patřili k prvním plně suchozemským vrcholovým predátorům. Díky jejich velikosti jim mohl konkurovat jen málokdo a jejich obří čelisti působily opravdu hrůzostrašně.

Velkou pozornost vědců přitahuje také jejich chrup. Místo řady takřka uniformních zubů, jakými potravu žvýkali jejich předci, disponovali několika specializovanými typy zubů, které dimetrodonům a dalším masožravým pelykosaurům umožňovaly efektivněji zpracovávat tkáně nešťastné kořisti. Zajímavé je, že tvar zubů se u různých druhů z čeledi Sphenacodontidae liší, což podle autorů jedné z níže citovaných studií ukazuje na různé potravní strategie zkoumaných taxonů, například velikost preferované kořisti, ale i obecně na evoluční vylepšování, respektive uzpůsobování chrupu.

Nedávná studie také na základě odlitku vnitřku lebky dimetrodona (opravdu pouze jedné lebky, takže o statistice nemůže být řeč) dospěla k závěru, že měl výrazně lepší sluch, než se dosud předpokládalo. Přestože ani tak by patrně neslyšel „spadnout špendlík“, neomezoval se jeho sluch jen na nízkofrekvenční zvuky vznikající otřesy půdy, jak se myslelo. Právě sluch mohl hrát důležitou roli při hledání kořisti.

A k čemu tedy dimetrodonům sloužila jejich proslulá hřbetní „plachta“? Podle stále nejoblíbenějšího a nutno přiznat, že i nejintuitivnějšího vysvětlení k termoregulaci. Za chladného počasí nebo například po ránu zvířata plachtu natočila směrem ke slunci, a dostala se tak na „provozní“ teplotu rychleji než jejich „studenokrevní“ současníci, což by byla velká výhoda. Pokud nastal opačný extrém, mohla plachta odvádět přebytečné teplo jako velké tělní přívěsky živočichů obývajících horké oblasti (uši fenků nebo slonů).

Věrohodně se však jeví i hypotéza, že plachty sloužily jako „reklamní plochy“ při lákání samic, podobně jako třeba pestré peří ptačích samečků. Samozřejmě je také možné, že plachty plnily obě role současně, což v biologii koneckonců není nic neobvyklého. Ostatně i zmíněné peří plní hned několik funkcí, od termoregulace přes umožnění aktivního letu po vysílání sexuálních signálů. Objevily se však i další hypotézy, jako třeba že plachty dimetrodonům pomáhaly s maskováním, když číhali na kořist, nebo že sloužily k ukládání živin.

Dimetrodon nicméně nebyl prvním ani jediným synapsidem s hřbetní plachtou. Podle nedávné studie ho předběhl například už svrchně karbonský druh Echinerpeton intermedium. V rámci pelykosaurů pak k nejznámějším majitelům hřbetní plachty patřili zástupci čeledi Edaphosauridae, například rod Edaphosaurus.

Přestože na první pohled vypadali edafosauři a dimetrodoni podobně, v jedné klíčové věci se diametrálně lišili. Edafosauři, stejně jako casteidi (Caseidae) byli býložravci (někteří patrně i hmyzožravci), a to dokonce jedni z vůbec prvních suchozemských obratlovců, kteří se živili rostlinnou stravou. V souvislosti s edafosaury nelze nezmínit druh Bohemiclavulus mirabilis, který se v samém závěru karbonu vyskytoval na území dnešní České republiky a jehož model je k vidění v expozicích pražského Národního muzea.

Bazzana-Adams, K. D., Evans, D. C., & Reisz, R. R. (2023). Neurosensory anatomy and function in Dimetrodon, the first terrestrial apex predator. iScience, 26(4), 106473. https://doi.org/10.1016/j.isci.2023.106473

Berman, D. S., Reisz, R. R., Martens, T., & Henrici, A. C. (2001). A new species of Dimetrodon (Synapsida: Sphenacodontidae) from the Lower Permian of Germany records first occurrence of genus outside of North America. Canadian Journal of Earth Sciences, 38(5), 803–812. https://doi.org/10.1139/cjes-38-5-803

Bramwell, C. D., & Fellgett, P. B. (1973). Thermal regulation in sail lizards. Nature, 242(5394), 203–205. https://doi.org/10.1038/242203a0

Brink, K. S., & Reisz, R. R. (2014). Hidden dental diversity in the oldest terrestrial apex predator Dimetrodon. Nature Communications, 5(1). https://doi.org/10.1038/ncomms4269

Gee, H. Stručná historie života na Zemi: 4,6 miliardy let ve 12 kapitolách. Lingea, 2024, 272 s.

Mann, A., & Reisz, R. R. (2020). Antiquity of „Sail-Backed“ Neural Spine Hyper-Elongation in mammal forerunners. Frontiers in Earth Science, 8. https://doi.org/10.3389/feart.2020.00083

Introduction to the Pelycosaurs