Cosa mangiava il Megalodon? Tutto ciò che voleva, compresi gli altri predatori


Una nuova ricerca di Princeton mostra che gli squali megatooth preistorici, i più grandi squali che siano mai vissuti, erano predatori all’apice al livello più alto mai misurato.

Gli squali megatooth prendono il nome dai loro denti massicci, che possono essere ciascuno più grande di una mano umana. Il gruppo comprende Megalodon, il più grande squalo mai vissuto, così come diverse specie correlate.

Mentre gli squali di un tipo o dell’altro esistevano molto prima dei dinosauri, per più di 400 milioni di anni, questi squali megatooth si sono evoluti dopo che i dinosauri si sono estinti e hanno governato i mari fino a soli 3 milioni di anni fa.

Siamo abituati a pensare alle specie più grandi – balenottere azzurre, squali balena, persino elefanti – come alimentatori filtratori o erbivori, non predatori“, ha detto Emma Kast, dottoranda in geoscienze che è la prima autrice di un nuovo studio nell’attuale numero di Science Advances. “Ma Megalodon e gli altri squali megatooth erano davvero enormi carnivori che mangiavano altri predatori, e Meg si estinse solo pochi milioni di anni fa“.

Il suo consigliere Danny Sigman, professore di scienze geologiche e geofisiche Dusenbury di Princeton, ha aggiunto: “Se Megalodon esistesse nell’oceano moderno, cambierebbe completamente l’interazione degli esseri umani con l’ambiente marino“.

Un team di ricercatori di Princeton ha ora scoperto prove chiare che Megalodon e alcuni dei suoi antenati erano al gradino più alto della catena alimentare preistorica, quello che gli scienziati chiamano il più alto “livello trofico”. In effetti, la loro firma trofica è così alta che devono aver mangiato altri predatori e predatori di predatori in una complicata rete alimentare.

Le reti alimentari oceaniche tendono ad essere più lunghe della catena alimentare erba-cervi-lupo degli animali terrestri, perché si inizia con organismi così piccoli“, ha detto Kast, ora all’Università di Cambridge, che ha scritto la prima iterazione di questa ricerca come capitolo della sua tesi.

Per raggiungere i livelli trofici che stiamo misurando in questi squali megatooth, non abbiamo solo bisogno di aggiungere un livello trofico – un predatore all’apice in cima alla catena alimentare marina – dobbiamo aggiungerne diversi in cima alla moderna rete alimentare marina“.

Megalodon è stato stimato in modo (prudente) arrivare a 15 metri di lunghezza mentre i moderni grandi squali bianchi in genere superano a malapena circa cinque metri ( e già sembrano tanti! ).

Per giungere alle loro conclusioni sulla rete alimentare marina preistorica, Kast, Sigman e i loro colleghi hanno usato una nuova tecnica per misurare gli isotopi di azoto nei denti degli squali. Gli ecologisti sanno da tempo che più azoto-15 ha un organismo, maggiore è il suo livello trofico, ma gli scienziati non sono mai stati in grado di misurare le piccole quantità di azoto conservate nello strato di smalto dei denti di questi antichi predatori estinti.

Abbiamo una serie di denti di squalo di diversi periodi di tempo e siamo stati in grado di tracciare il loro livello trofico rispetto alle loro dimensioni“, ha detto Zixuan (Crystal) Rao, uno studente laureato nel gruppo di ricerca di Sigman e coautore dell’articolo attuale.

Un modo per infilarsi in uno o due livelli trofici extra è il cannibalismo, e diverse linee di prova lo indicano sia negli squali megatooth che in altri predatori marini preistorici.

La macchina del tempo dell’azoto

Senza una macchina del tempo, non c’è un modo semplice per ricreare le reti alimentari di creature estinte; pochissime ossa sono sopravvissute con segni di denti che dicono: “Sono stato masticato da uno squalo enorme“.

Fortunatamente, Sigman e il suo team hanno trascorso decenni a sviluppare altri metodi, basati sulla consapevolezza che i livelli di isotopo di azoto nelle cellule di una creatura rivelano se si trova nella parte superiore, centrale o inferiore di una catena alimentare.

L’intera direzione del mio team di ricerca è quella di cercare materia organica chimicamente fresca, ma fisicamente protetta, incluso l’azoto, in organismi del lontano passato geologico“, ha detto Sigman.

Alcune piante, alghe e altre specie sul fondo della rete alimentare hanno imparato a trasformare l’azoto dall’aria o dall’acqua in azoto nei loro tessuti. Gli organismi che li mangiano poi incorporano quell’azoto nei propri corpi e, criticamente, espellono preferenzialmente (a volte attraverso l’urina) l’isotopo più leggero dell’azoto, N-14, rispetto al suo cugino più pesante, N-15.

In altre parole, N-15 si accumula, rispetto all’N-14, mentre si sale lungo la catena alimentare.

Altri ricercatori hanno usato questo approccio su creature del recente passato, gli ultimi 10-15 mila anni, ma non c’è stato abbastanza azoto negli animali più antichi da misurare, fino ad ora.

Perché?

I tessuti molli come i muscoli e la pelle non vengono quasi mai conservati.

A complicare le cose, gli squali non hanno ossa: i loro scheletri sono fatti di cartilagine.

Ma gli squali hanno un biglietto da visita eccezionale per la documentazione fossile: i denti.

I denti sono più facilmente conservabili delle ossa perché sono racchiusi nello smalto, un materiale duro come la roccia che è praticamente immune alla maggior parte dei batteri in decomposizione.

I denti sono progettati per essere chimicamente e fisicamente resistenti in modo che possano sopravvivere nell’ambiente molto chimicamente reattivo della bocca e rompere il cibo che può avere parti dure“, ha spiegato Sigman.

E inoltre, gli squali non sono limitati ai circa 30 denti bianchi perlati che hanno gli umani. Sono costantemente in crescita e li perdono – i moderni squali perdono un dente ogni giorno della loro vita, in media – il che significa che ogni squalo produce migliaia di denti nel corso della sua vita.

Quando guardi nella documentazione geologica, uno dei tipi fossili più abbondanti sono i denti di squalo“, ha detto Sigman. “E all’interno dei denti, c’è una piccola quantità di materia organica che è stata usata per costruire lo smalto dei denti – ed è ora intrappolata all’interno di quello smalto“.

Poiché i denti di squalo sono così abbondanti e sono conservati così bene, le firme dell’azoto nello smalto forniscono un modo per misurare lo stato nella rete alimentare, sia che il dente sia caduto dalla bocca di uno squalo milioni di anni fa o solo ieri.

Un team di ricercatori di Princeton ha ora scoperto prove chiare che Megalodon e alcuni dei suoi antenati erano al gradino più alto della catena alimentare preistorica, il più alto “livello trofico”. In effetti, la loro firma trofica è così alta che devono aver mangiato altri predatori e predatori di predatori in complicate reti alimentari, dicono i ricercatori. Harry Maisch della Florida Gulf Coast University, la cui mano tiene questo dente di Megalodon, ha raccolto molti dei campioni utilizzati in questa analisi ed è coautore del nuovo articolo su Science Advances.

Anche il dente più grande ha solo un sottile involucro di smalto, di cui la componente azotata è solo una piccola traccia. Ma il team di Sigman ha sviluppato tecniche sempre più raffinate per estrarre e misurare questi rapporti isotopici di azoto, e con un piccolo aiuto da trapani dentali, prodotti chimici per la pulizia e microbi che alla fine convertono l’azoto dall’interno dello smalto in protossido di azoto, ora sono in grado di misurare con precisione il rapporto N15-N14 in questi denti antichi.

Siamo un po’ come un birrificio“, ha detto. “Coltiviamo microbi e alimentiamo loro i nostri campioni. Producono protossido di azoto per noi, e poi analizziamo il protossido di azoto che hanno prodotto“.

L’analisi richiede un sistema automatizzato di preparazione del protossido di azoto personalizzato che estrae, purifica, concentra e consegna il gas a uno spettrometro di massa specializzato a rapporto isotopico stabile.

Questa è stata una ricerca di più decenni in cui sono stato, per sviluppare un metodo fondamentale per misurare queste tracce di azoto“, ha detto Sigman. Dai microfossili nei sedimenti, sono passati ad altri tipi di fossili, come coralli, lische delle orecchie di pesce e denti di squalo. “In seguito, noi e i nostri collaboratori stiamo applicando questo ai denti dei mammiferi e ai denti di dinosauro“.

Un’immersione nella letteratura durante l’isolamento

All’inizio della pandemia, mentre i suoi amici preparavano il lievito madre e si abbuffavano di Netflix, la Kast ha spulciato la letteratura ecologica per cercare misure degli isotopi dell’azoto degli animali marini moderni.

Una delle cose più interessanti che Emma ha fatto è stato scavare nella letteratura – tutti i dati che sono stati pubblicati nel corso di decenni – e metterli in relazione con i dati fossili“, ha detto Michael (Mick) Griffiths, paleoclimatologo e geochimico della William Patterson University e coautore dell’articolo.

Mentre Kast era in quarantena a casa, ha faticosamente costruito un archivio con più di 20.000 individui di mammiferi marini e più di 5.000 squali. Vuole spingersi molto più in là.

Il nostro strumento ha il potenziale per decodificare antiche reti alimentari; ora abbiamo bisogno di campioni“, ha detto Kast. “Mi piacerebbe trovare un museo o un altro archivio con un’istantanea di un ecosistema: una collezione di diversi tipi di fossili di un tempo e di un luogo, dai foraminiferi vicini alla base della rete alimentare, agli otoliti di diversi tipi di pesce, ai denti dei mammiferi marini e ai denti di squalo. Potremmo fare la stessa analisi degli isotopi dell’azoto e mettere insieme l’intera storia di un antico ecosistema“.

Oltre alla ricerca in letteratura, il loro database include i propri campioni di denti di squalo. Il co-autore Kenshu Shimada della DePaul University si è messo in contatto con acquari e musei, mentre i co-autori Martin Becker della William Patterson University e Harry Maisch della Florida Gulf Coast University hanno raccolto esemplari di megatooth sul fondo del mare.

È davvero pericoloso; Harry è un maestro di immersione e per ottenere questi esemplari bisogna essere davvero esperti“, ha detto Griffiths. Si possono trovare piccoli denti di squalo sulla spiaggia, ma per ottenere i campioni meglio conservati bisogna scendere sul fondo dell’oceano“. Marty e Harry hanno raccolto denti da ogni parte“.

E ha aggiunto: “È stato uno sforzo davvero collaborativo ottenere i campioni per mettere insieme questo lavoro. In generale, collaborare con Princeton e con altre università regionali è davvero entusiasmante, perché gli studenti sono straordinari e i miei colleghi sono stati davvero fantastici“.

Alliya Akhtar, laureata a Princeton, è ora ricercatrice post-dottorato nel laboratorio di Griffiths.

Il lavoro che ho svolto per la mia tesi di dottorato (analizzare la composizione isotopica dell’acqua marina) poneva tante domande quante risposte, e sono stata incredibilmente grata di avere l’opportunità di continuare a lavorare su alcune di queste con un collaboratore/mentore che stimo“, ha detto Akhtar. “Sono entusiasta di tutto il lavoro che c’è ancora da fare, di tutti i misteri ancora da risolvere!“.

Fonte