Az ipolytarnóci ősemlősök sebessége

Átírás

1 Fehér B. (szerk.) (2014): Az ásványok vonzásában. Tanulmányok a 60 éves Szakáll Sándor tiszteletére. Herman Ottó Múzeum és Magyar Minerofil Társaság, Miskolc, pp Az ipolytarnóci ősemlősök sebessége Movement speed of the prehistoric mammals of Ipolytarnóc, Hungary Hágen András 1 *, HOrváTH Dóra 2 & STrOMp Márk 2 1 Újvárosi általános Iskola, 6500 Baja, Oltványi u elte Biológiai Fizika Tanszék, 1117 Budapest, pázmány p. sétány 1/A. * hagen13@fre .hu Abstract nowadays, much is known on the movement speed of the extant animals by using different instruments, but much less in known on that of the extinct animals. Anatomy and mobility of prehistoric animals are concluded from the explored bone remains and ichnofossils. By the use of biomechanics, the movement speed can also be determined. A lot of ichnofossils have been found in Ipolytarnóc. Ichnofossils of the three most studied herbivores have been used in this study, namely Rhinoceripeda tasnadyi, Megapecoripeda miocaenica, and Pecoripeda hamori, as well as the predator Mustelipeda punctate has also been investigated. Movement speed was calculated on the bases of the foot and stride lengths. Rhinoceripeda tasnadyi was able to move with a speed of 4.29 m/s, while Megapecoripeda miocaenica could reach the speed of 3.01 m/s. In the case of Pecoripeda hamori the value was 4.53 m/s, while in the case of Mustelipeda punctata it was 2.05 m/s. The conclusion on the paleoenvironment and the movement speed of the prehistoric animals is based on the results. Összefoglalás napjainkban az élőállatok mozgássebességéről a különböző eszközök felhasználásának köszönhetően sokat tudunk, azonban a kihalt őslényekről sokkal kevesebbet. A feltárás során talált csontmaradványokból és nyomfosszíliákból következtethetünk az egykoron élt élőlény felépítésére és mozgékonyságára. A biomechanika segítségével pedig választ kaphatunk a mozgási sebességére is. Ipolytarnócon számos nyomfosszília került elő. A tanulmány szempontjából a legjobban tanulmányozott három növényevő élőlény: a Rhinoceripeda tasnadyi, a Megapecoripeda miocaenica, a Pecoripeda hamori, valamint a ragadozó Mustelipeda punctata nyomfosszíliáit használtuk fel. A mozgási sebességüket a talphossz, valamint a lépéshossz segítségével számoltuk ki. A kapott eredményből levonhatjuk a következtetést, az itató egykori őskörnyezete és az egykori élőlények mozgássebességét illetően. 1. Bevezetés A korunkbeli élőlények mozgását nyomon tudjuk követni különböző eszközök segítségével, azonban az őslények mozgását nehezebb megállapítani. Az ősállatok már régen kihaltak, ezért mozgásukat csontmaradványaik és nyomfosszíliák alapján próbálják rekonstruálni, a biomechanika segítségével. A biomechanika által feltárt tényeket összevetjük a feltárás során előkerült fosszilis csontokkal és lábnyomokkal, így kirajzolódik a válasz az ősállatok mozgékonyságáról. Az ipolytarnóci (1. ábra) kiállító teremben őslénytani nyomfosszíliák találhatók. Segítségükkel megbecsülhetjük az egykor élt ősállatok mozgássebességét a mocsaras, lápi környezetben. napjainkban az ipolytarnóci leletek nagy figyelemnek örvendenek, köszönhetően az elismert dolgozók odafigyelő munkájának.

2 106 Hágen A., Horváth D. & Stromp M. Az ipolytarnóci kövesedett fatörzset 1836-ban Kubinyi (1842) fedezte fel, azonban a lábnyomos homokkövet csak 1900-ban találta meg Böckh Hugó selmecbányai akadémiai tanár és Tuzson János botanikus. Böckh János a Földtani Intézet akkori igazgatója az évről szóló jelentésében (1902) részletes leírást ad a lábnyomos homokkőről, s megemlékezik az első intézkedésekről. A helyszínen talált ritka lelet megmentése érdekében Böckh a feltáráshoz hívta Szontágh Tamás bányatanácsost és Sedlyár István laboránst. A munkálatokat a száraz nyári időszakban kezdték el. A feltáráson rinocérosz, ősszarvas és madár lábnyomát találták meg. A lábnyomos homokkő újbóli tanulmányozása az évi budapesti őslénytani kongresszushoz kapcsolódó tanulmányúton történt. Az újabb feltárási és tisztítási munkálatokat Tasnádi Kubacska és Haberl preparátor készítették (1928). A földtani leírást Id. noszky J. (1929) állította össze a találkozóra kiadott kirándulásvezetőhöz. A találkozón jelen volt Abel is, aki ekkor szerezte meg adatait az ipolytarnóci lenyomatokról, amelyeket később könyvében is megemlít (1935). Az 1928-as nemzetközi találkozó után újabb eredeti példányokat nem szedtek le, csak gipszmásolatokat készítettek, amelyek Abelhez kerültek Bécsbe. A következő feltárás 1937 júliusában kezdődött Tasnádi Kubacska vezetésével. ennek során egy 8 m 2 -nyi, nagyrészt orrszarvú lábnyomokat tartalmazó kőzetlapot emeltek ki, amelyet a nemzeti Múzeumba szállítottak. ekkor vált ismertté, hogy a homokkőlapok több rétegében találhatóak lábnyomok. A negyedik ipolytarnóci feltárást a Magyar állami Földtani Intézet indította, s ban vette kezdetét Tasnádi Kubacska vezetésével, Szabó O. és Lakatos p. állandó részvételével. A feltáráson új, elsősorban ragadozó és masztodon nyomokat fedeztek fel. A 1. ábra. Az ipolytarnóci kutatási terület. Fig. 1. The research area in Ipolytarnóc.

3 Az ipotytarnóci ősemlősök sebessége 107 kutatási eredményeket Tasnádi Kubacska ismeretterjesztő munkáiban (1956, 1958, 1960, 1961, 1964, 1977) és szakmai közleményében foglalta össze (1976). A feltárás ötödik fázisa 1979-ben kezdődött, amikor is kezdetét vették a természetvédelmi beruházások ben Solt p., a Magyar állami Földtani Intézet preparátora, elvégezte a lábnyomos homokkő felszínének tisztítását és preparálási munkáit, amellyel újból megkezdődhettek a tudományos újravizsgálatok. 2. Munkamódszerek Az Ipolytarnócon található lábnyomok talphosszai, valamint lépéshosszai Kordos (1985) tanulmányában szerepelnek. A Kordos által ismertetett talphosszak minimum és maximum értékeiből átlagértéket számítottunk. A lépéshosszak figyelembevételénél pedig a jobb-bal lábpáros cm-ben megadott eredményeit használtuk fel, amelyekből a biomechanika segítségével kiszámítottuk az élőlények mozgássebességét. 3. Földtani és őslénytani háttér A kora-miocénben a Széchenyi Slír Formációt követően zöld homokkőréteg rakódott le. Az üledék zöld színét a glaukonit nevű ásvány adja. A keresztrétegzettség megfigyelhető, de a kőzet inkább vastagabb rétegekből épül fel, agyagosabb (Báldi, 1983; Bartkó, 1985; Hámor, 1998; Sztanó & Harangi, 2010). A slír formáció kora oligocén végi-késő egri. A slírre ívesen keresztrétegzett, aprókavicsos, kövületes homokkő, felső részein padosan rétegzett homokkő, majd a gömbköves homokkő települ. A pétervásárai Homokkő Formáció a nógrád-cserháti területeken eléri a m vastagságot, Ipolytarnócon pusztán m vastagságban fejlődött ki. Mikrofauna tekintetében nagy hasonlóságot mutat a Budafoki Homok Formációval. Fosszíliái közül a tengeri süntüske és a szivacstű a leggyakoribb. A réteg egyik nevezetessége a cápafogak jelenléte (Bartkó, 1938), melyek a Botos-árokban nagy mennyiségben találhatók. A képződmény kora miocén eleji, eggenburgi (Báldi, 1983; Bartkó, 1985; Sztanó, 1994; Hámor, 1998). A tengeri üledékképződés végét egy drámai változás jelentette. Az itteni sekélyöböl lefűződött a tengerágról és pangó víz lett, amelybe nagy mennyiségű törmelékes üledék (extraklaszt) került. A Zagyvapálfalvai Tarkaagyag Formáció megjelenését a Borókás-árokban 2 4 m, a Botos-árokban 10 méter vastagságú kavicsréteg jelzi. A kavicsok között megfigyelhető sok kvarcit, vulkáni, valamint metamorf kőzet lepusztulásából származó darabok is. Kordos (1985) véleménye szerint a glaukonitos homokkő (pétervásárai Homokkő Formáció) lepusztulási terméke. ezt bizonyítja Herrmann & emszt (1940) vizsgálata is, miszerint a lábnyomos homokkő az Ős-vepor kavicstörmelékekből és az oligocén glaukonitos homokköveiből keletkezett üledék. A folyóvízi környezet néhány millió éves időtartamra állandósult, és szelíd feltöltődéssé alakult ki. e környezetben képződött a szürke homokkő, amely az ipolytarnóci lábnyomokat rejti. A páratlan leletek megmaradásához az kellett, hogy hirtelen vastag vulkáni hamu temesse be az egykori itatóhelyet. A vulkánkitörés 17,4 millió éve történt (pálfy et al., 2007; Sztanó & Harangi, 2010). A vulkáni hamu a következő emlős-lábnyomokat őrizte meg a homokkőbe ágyazódva (2. ábra): Bestiopeda maxima (Kordos, 1985), Bestiopeda tarnocensis (vialov, 1986), Car-

4 108 Hágen A., Horváth D. & Stromp M. 2. ábra. Az ipolytarnóci lábnyomok (Szarvas, 2007). Fig. 2. Foot prints in Ipolytarnóc (after Szarvas, 2007). 1: Ornithotarnocia lambrechti; 2: Aviadactyla media; 3: Tetraornithopedia tasnadii; 4: Passerpeda ipolyensis; 5: Carnivoripeda nogradensis; 6: Mustelipeda punctata; 7: Bestipeda tarnocensis; 8: Megapecorapeda miocaenica; 9: Pecoripeda hamori; 10: Rhinoceripeda tasnadyi; 11: Bestiopeda maxima. nivoripeda nogradensis (Kordos, 1985), Mustelipeda punctata (Kordos, 1985), Rhinoceripeda tasnadyi (vialov, 1966a, b), Megapecorioeda miocaenica (Kordos, 1985) és Pecoripeda hamori (vialov, 1986). Az Ipolytarnócon feltárt és leginkább tanulmányozott leletek közül a következő négy fosszília lábnyomait vizsgáltuk: Rhinoceripeda tasnadyi (vialov, 1966a, b), Megapecorioeda miocaenica (Kordos, 1985), Pecoripeda hamori (vialov, 1986) és a Mustelipeda punctata (Kordos, 1985).

5 Az ipotytarnóci ősemlősök sebessége 109 Rhinoceripeda tasnadyi (Vialov, 1966a, b) Ipolytarnócon talált nagytermetű orrszarvú nyomai, melyek hímtől, nősténytől és fiatal példánytól származnak. A nyom proximális oldalán három, ovális alakú patanyom van, amelyek közül a kétoldali megközelítően egyező, a középső pedig nagyobb méretű. A patanyomok közel állnak egymáshoz, gyakran peremeik mentén érintkeznek is. Megapecoripeda miocaenica (Kordos, 1985) A vizsgált területen talált nyomok szerint egy nagyméretű, összetett felépítésű párosujjú patás nyoma. A belső pata nyoma rendszerint kisebb a külsőnél és distális irányba eltolódott. A patanyomok proximálisan szélesedők, a tengelyvonalhoz képest fokkal térnek el. Pecoripeda hamori (Vialov, 1986) Igen változatos típusúak, nagy morfológiai variációk tanulmányozhatók. A legelterjedtebb az egymástól ra szétnyíló patájú, szimmetrikus elhelyezkedésű, nagyjából azonos méretű, nyújtott elliptikus, cseppformájú, lekerekített peremű nyomok. Mustelipeda punctata (Kordos, 1985) A talp nyoma kismértékben proximodistalisan nyomott kör. A leletek alapján az a valószínű, hogy az állat nem talpon járt, és csak akkor kellett talpát is a földre helyezni, ha valahová felkapaszkodva meg kellett támaszkodnia. A Mustelipeda punctata méretei alapján a kis és a középnagy macskafélék nyomai között helyezhetőek el. 4. A nyomfosszíliák kiértékelése A biomechanika fejlődése révén tiszta képet kaphatunk az egykori őskörnyezetre, valamint az élőlények mozgására. Az iszapban nyomot hagyó élőlények mozgássebességét úgy kaphatjuk meg, hogy megmérjük a nyomhagyó ősállat d talp-, valamint s lépéshosszát, és így megkaphatjuk a sebességet (u) (Alexander, 1989, 1991; Horváth, 2009a, b.; Horváth & Stromp, 2012; Hágen et al., 2013a, b): u = 4gdf(r) (1) ahol g a földi nehézségi gyorsulás (9,81 m/s 2 ), f pedig a Froude-szám a relatív lépéshossz (r) függvényében. r = s/4d (2) A macskáknál nem kisebb emlősállatokra univerzálisan érvényes f (r) függvény a 3. ábrán látható alakját Alexander (1989, 1991) határozta meg számos ma élő két- és négylábú emlős mozgása alapján. Itt felhasználtuk még a rengeteg állat L lábhosszára érvényes tapasztalati összefüggést (L 4d).

6 110 Hágen A., Horváth D. & Stromp M. 3. ábra. Az r = s/l relatív lépéshossz az f = u 2 /(gl) Froude-szám függvényében, ahol g a földi nehézségi gyorsulás, u az állat mozgássebessége, L a lábhossza, s pedig a lépéshossza (Horváth & Stromp, 2012). Fig. 3. The r = s/l relative step length plotted against the f = u 2 /(gl) Froude number, where g is the acceleration of gravity, u is the movement velocity, L is the foot length, and s is the step length of the animals (Horváth & Stromp, 2012). 5. Mérési eredmények Kordos (1985) monográfiájában szereplő mérések tartalmazzák a talplenyomat d hosszát, amelyek legkisebb és legnagyobb méretéből átlagot számítottunk. A talplenyomat mellet a tanulmány tartalmazza az ősállat s lépéshosszát is, vagyis azt a távolságot, ami ugyanazon láb két egymást követő talplenyomata között húzódik. A Froude-szám meghatározásához felhasználtuk az 1. ábrán látható adatokra Alexander (1989) által megállapított statisztikusan illeszkedő egyenletet: f(r) = 2,3r 0,3. A kapott értékeket behelyettesítettük az (1) képletbe, így megkaptuk a vizsgált állat u sebességét (I-Iv. táblázatok). Fontos tudni, hogy a latin elnevezések nem az állatok nevei, mert végződései a nyomfosszíliák nevezéktanát követve lábnyomokra utalnak. 6. Következtetések Az I., II., III. és Iv. táblázatban megadott mérési eredmények az u mozgássebességeket tartalmazzák. ezek szerint az első őslény 4,29 m/s, a második 3,01 m/s, míg a harmadik 4,53 m/s sebességgel mozgott, a ragadozó kismacska pedig 2,05 m/s sebességgel haladt a folyóparti homokban.

7 Az ipotytarnóci ősemlősök sebessége 111 I. táblázat. A Rhinoceripeda tasnadyi lépésnyomain végzett mérési eredmények és a belőlük származó mozgássebesség. Table I. Results of the measurements performed on the ichnofossils of Rhinoceripeda tasnadyi and the calculated movement speed. Talphossz (cm) Foot length (cm) Rhinoceripeda tasnadyi (vialov, 1966a, b) Lépéshossz (cm) Step length (cm) Mozgássebesség Speed of movement 1 2 átlag/average m/s km/h ,5 73,0 4,29 15,44 II. táblázat. A Megapecorioeda miocaenica lépésnyomain végzett mérési eredmények és a belőlük származó mozgássebesség. Table II. Results of the measurements performed on the ichnofossils of Megapecorioeda miocaenica and the calculated movement speed. Talphossz (cm) Foot length (cm) Megapecorioeda miocaenica (Kordos, 1985) Lépéshossz (cm) Step length (cm) Mozgássebesség Speed of movement 1 2 átlag/average m/s km/h 8,5 10,3 9,4 47 3,01 10,84 III. táblázat. A Pecoripeda hamori lépésnyomain végzett mérési eredmények és a belőlük származó mozgássebesség. Table III. Results of the measurements performed on the ichnofossils of Pecoripeda hamori and the calculated movement speed. Talphossz (cm) Foot length (cm) Pecoripeda hamori (vialov, 1986) Lépéshossz (cm) Step length (cm) Mozgássebesség Speed of movement 1 2 átlag/average m/s km/h ,5 43,0 4,53 16,30 Mozgásformáikat tekintve az ősállatok sebességből megállapítható, hogy az ipolytarnóci miocén ősemlősök a poroszkáló járásmódban haladtak. ebből levonható az, hogy egyszerre lép a jobb elülső és a jobb hátulsó, majd a bal elülső és a bal hátulsó láb. A lovaknál megfigyelték, hogy a poroszkálás kisebb stabilitást nyújt egyenetlen talajon. Ha ez a megfigyelés igaz az ipolytarnóci ősemlősökre, akkor elmondható, hogy bizonyos ősemlősök (pl. az ősrinocérosz) dagonyáztak a pocsolyákban (Hágen et al., 2013a). ezt igazolja Tasnádi Kubacska (1977) megfigyelése is.

8 112 Hágen A., Horváth D. & Stromp M. IV. táblázat. A Mustelipeda punctata lépésnyomain végzett mérési eredmények és a belőlük származó mozgássebesség. Table IV. Results of the measurements performed on the ichnofossils of Mustelipeda punctata and the calculated movement speed. Talphossz (cm) Foot length (cm) Mustelipeda punctata (Kordos, 1985) Lépéshossz (cm) Step length (cm) Mozgássebesség Speed of movement 1 2 átlag/average m/s km/h 5 7,5 5,6 12,8 2,05 7,38 A kapott eredmények pusztán becslés jellegűek, ugyanis a mocsaras, lápi környezet itatóként szolgált az élőlényeknek, és ha keményebb aljzat állt rendelkezésre, feltehetően gyorsabb mozgásra is képesek lehettek. A spanyolországi Hoya de la Simán ugyancsak miocén korból származó nyomfosszíliákat fedeztek fel. Az egykori kőbányában kialakított bemutatóhelyen megtalálhatóak a Hippipeda, a Megapecoripeda, a Carnivoripeda és a Proboscipeda fajok lábnyomai. Az ipolytarnóci lábnyomoktól eltérően Hoya de la Simán nem vulkáni tufa konzerválta a nyomokat, hanem gipsz (Hágen et al., 2013a). Hágen et al. (2013a) szerint a Hoya de la Simán élő állatok sebessége nem sokban különbözött az ipolytarnóci ősemlősökétől, így leszűrhetjük, hogy európa két felén feltárt miocén élőlények mozgásdinamikája közel azonos, azonban további vizsgálatok szükségesek ahhoz, hogy globális mértékben is meghatározzuk a miocén élőlények mozgássebességét. 7. Köszönetnyilvánítás ezúton szeretnénk köszönetünket kifejezni Jaloveczki Józsefnek a számításaink helyességének ellenőrzéséért. Irodalom References Abel, O. (1935): Vorzeitliche Lebenspuren. Jena: Fischer. Alexander, r. M. (1989): Dynamics of Dinosaurs and other extinct giants. new York: Columbia University press. Alexander, r. M. (1991): How dinosaurs ran? Scietific American, 254/4, Báldi T. (1983): Magyarországi oligocén és alsó-miocén formációk. Budapest: Akadémiai Kiadó. Bartkó L. (1938): Cápafogak Ipolytarnóc vidékéről. Földt. Értes., 3/1, Bartkó L. (1985): Ipolytarnóc földtani vázlata. Geol. Hung. Ser. Pal., 44 46, Böckh J. (1902): Igazgatósági jelentés. M. Kir. Földt. Int. Évi Jel ról, Hágen A., Horváth D. & Stromp M. (2013a): Az ipolytarnóci miocén ősemlősök mozgássebessége. Kézirat, Újvárosi általános Iskola, Baja.

9 Az ipotytarnóci ősemlősök sebessége 113 Hágen A., Horváth D. & Stromp M. (2013b): Hogyan mozognak az ipolytarnóci ősállatok? Term. Vil., 144/2, Hámor g. (1998): A magyarországi miocén rétegtana. In: Bérczi I. & Jámbor á. (szerk.): Magyarország geológiai képződményeinek rétegtana. Budapest: MáFI és MOL rt., Herrmann, M. & emszt, K.(1940): Der untermiozäne glaukonit-sandstein von Ipolytarnóc. Ann. Hist.-Nat. Mus. Natl. Hung., 33, Horváth g. (2009a): Biomechanika: A mechanika biológiai alkalmazásai. 3. átdolgozott, bővített kiadás. Budapest: elte eötvös Kiadó. Horváth g. (2009b): Hogyan mozoghattak a dinoszauruszok? Ősállatok mozgásának paleobiomechanikai rekonstrukciója. Fizika Szemle, 59, Horváth D. & Stromp M. (2012): Karolina-völgyi dinoszauruszok mozgássebessége. Fizikai Szemle, 62, Kordos L. (1985): Lábnyomok az ipolytarnóci alsó-miocén korú homokkőben. Geol. Hung, Ser. Pal., 44 46, Kubinyi F. (1842): nógrádmegyében Tarnóczhelység határában található óriásnagyságú kövesült fáról és azt környező kőnemekről földisméreti tekintetben. Magy. Orv. Term.vizsg. Munk., 2, noszky J. (1929): Ősföldtörténeti emlékek Ipolytarnócon. Természet, 25/3 4, pálfy, J., Mundil, r., renne, r. p., Bernor, r. L., Kordos, L. & gasparik, M. (2007): U pb and 40 Ar/ 39 Ar dating of the Miocene fossil track site at Ipolytarnóc (Hungary) and its implications. Earth Planet. Sci. Letters, 258, Szarvas, I. (2007): Case study of the Ipolytarnóc track site, Hungary. In: Lucas, S. g., Spielmann, J. A. & Lockley, M. g. (eds.): Cenozoic vertebrate tracks and traces. New Mexico Museum of Natural History and Science Bulletin, 42, Sztanó, O. (1994): The tide-influenced pétervására Sandstone, early Miocene, northern Hungary: sedimentology, paleogeography and basin development. Geologica Ultraiectina, 120, Sztanó O. & Harangi Sz. (2010): Ipolytarnóci Természetvédelmi Terület. In: Haas J. (szerk.): A múlt ösvényein. Szemelvények Magyarország földjének történetéből. Budapest: Magyarhoni Földtani Társulat, Tasnádi Kubacska, A. (1928): Die Grundlagen der Literatur über Ungarns Vertebraten- Paläontologie. A bécsi Collegium Hungaricum füzetei, 4. Budapest: Királyi Magyar egyetemi nyomda. Tasnádi Kubacska A. (1956): Ősállatok megkövesedett lábnyomai Ipolytarnócon. Élet és Tudomány, 11, Tasnádi Kubacska A. (1958): Őséletkutatás Ipolytarnócon. Term.tud. Közl., 89/4, Tasnádi Kubacska A. (1960): Az ipolytarnóci ősvilági strand. In: Kenyeres L. & Tildy Z.: Védett természeti ritkaságaink. Budapest: Mezőgazdasági Kiadó, Tasnádi Kubacska A. (1961): Ősállatok nyomában. Budapest: Móra. Tasnádi Kubacska A. (szerk.) (1964): Az élővilág fejlődéstörténete. Budapest: gondolat. Tasnádi Kubacska A. (1976): Az ipolytarnóci lábnyomos homokkő őséletnyomai. M. Áll. Földt. Int. Évi Jel ről, Tasnádi Kubacska A. (1977): Expedíció az időben. Budapest: gondolat.

10 114 Hágen A., Horváth D. & Stromp M. vialov, O. S. (1966a): Sledy zhiznedeyatel nosti organizmov i ikh paleontologicheskoe znachenie [Traces of the vital activity of organisms and their paleontological significance]. Akademii Nauk Ukranian SSR, 29. vialov, O. S. (1966b): Spuren der Lebenstätigkeit von Organismen und ihre paläontologische Bedeutung. Doklady Akademii Nauk SSSR, vialov, O. S. (1986): Artiodactyla s traces from the Lower Miocene of Hungary. Paleontologicheskii Sbornik, 23,