Quần đảo Madagascar ngày nay là một nơi có hệ sinh thái vô cùng độc đáo với khoảng 90% các loài đặc hữu. Điều này là do 88 triệu năm trước, hòn đảo này đã bị tách khỏi tiểu lục địa Ấn Độ sau khi siêu lục địa Gondwana bị phân thành nhiều phần, do đó các loài trên đảo đã tiến hóa độc lập với phần còn lại của thế giới. Hòn đảo này còn nổi tiếng với sự thống trị của một loài khủng long có tên gọi Majungasaurus.
Quái vật ngủ quên
Đằng sau cái tên Majungasaurus
Năm 1895, khi đóng quân ở Madagascar, bác sĩ quân y Félix Salètes dẫn đầu một nhóm người khu vực phía Đông Bắc đảo, cách thị trấn duyên hải Mahajanga (tên cũ là Majunga) 45 km về phía Nam và gần làng Maevarana với nhiệm vụ xây dựng một bệnh viện dã chiến. Bác sĩ Salètes nhận thấy đây là một vùng đất có giá trị cao về mặt khảo cổ nhưng do không có nhiều thời gian rảnh rỗi nên ông lệnh cho viên sĩ quan dưới quyền là Landillon thay mình thực hiện các cuộc khảo sát khoa học trong khu vực. Landillon đã thu thập được một số mẩu xương hóa thạch dọc theo sông Betsiboka cùng rất nhiều dữ kiện địa lý khác.
Dựa trên các hóa thạch và dữ kiện được cung cấp bởi Salètes, nhà khảo cổ học nổi tiếng Charles Depéret của Đại học Lyon (ngày nay là Đại học Claude Bernard Lyon 1)đã định danh hai loài khủng long mới là Titanosaurus madagascariensis và Megalosaurus crenatissimus đồng thời cũng mô tả hệ tầng nơi tìm thấy hai loài khủng long kể trên. Trong đó, mẫu vật được giáo sư Depéret dùng để định danh Megalosaurus crenatissimus bao gồm hai chiếc răng (A), hai xương ngón không kèm theo móng (B), một mảnh đốt sống đuôi (C) và hai mảnh thân sống (D).
Cái tên này bắt nguồn từ chữ Latin crenatus (răng cưa) và hậu tố –issimus (“nhiều nhất”), dựa trên vô số các khía răng cưa ở cả hai bờ trước và sau của các răng tìm được. Sau đó chính Deperet đã phân lại loài này vào chi Dryptosaurus ở Bắc Mỹ.
Không lâu sau công cố của giáo sư Depéret, có thêm một số lượng đáng kể hóa thạch xương khủng long được tìm thấy ở cùng khu vực gần làng Maevana được gửi từ Madagascar tới Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Quốc gia ở Paris. Tuy nhiên, các rất nhiều hóa thạch đã bị hủy hoại trong quá trình vận chuyển, chỉ còn sót lại một số mảnh xương dài và một đốt sống.
Trong 100 năm tiếp theo, có nhiều cuộc khảo sát dẫn đầu bởi các nhà khảo cổ người Pháp, Nhật Bản và Malagasy được tiến hành ở khu vực phía nam Mahajanga, nơi mà ngày nay là khu vực trung tâm của Bồn địa Mahajanga, đã khai quật được thêm nhiều hóa thạch của loài theropod này cùng nhiều động vật có xương sống khác. Rất nhiều trong số đó đã được đóng góp vào bộ sưu tập của Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Quốc gia ở Paris.
Năm 1955, Rene Lavocat đã mô tả một mẫu xương răng hóa thạch theropod từ hệ tầng Maevarano cùng vị trí nơi các hóa thạch đầu tiên được phát hiện. Các răng này trùng khớp với các mẫu vật được Deperet mô tả, nhưng mảnh xương hàm cong rất khác biệt với cả Megalosaurus và Dryptosaurus. Do đó, Lavocat đã đề xuất đưa loài theropod này thành một chi tác biệt với tên gọi Majungasaurus, sử dụng tên gọi cũ của Mahajanga, kết hợp với chữ saurus nghĩa là bò sát trong tiếng Hy Lạp.
Năm 1979, hai nhà khảo cổ Hans-Dieter Sues và Philippe Taquet mô tả một mảnh sọ hình vòm và cho rằng nó thuộc về một loài khủng long mới thuộc họ pachycephalosaur và đặt tên là Majungatholus atopus. Cái tên “atopus” nghĩa là xa lạ hay “không thuộc về nơi nào” có ý nghĩa rằng đây là loài pachycephalosaur đầu tiên được phát hiện ở siêu lục địa Gondwana. Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu sau đó chỉ ra rằng loài mới này thực chất không phải là một pachycephalosaur khi thiếu nhiều đặc điểm của các khủng long thuộc loại này nhưng lại mang nhiều đặc điểm của các theropod.
Năm 1993, các giáo sư của Đại học Stony Brook (Hoa Kỳ), trong đó có nhà khảo cổ nổi tiếng David W. Krause, đã phối hợp cùng Đại học Antananarivo (Madagascar) tiến hành Dự án Bồn địa Mahajanga thực hiện nhiều cuộc khảo sát nghiên cứu về hóa thạch và địa chất tại các trầm tích giai đoạn Hậu Creta gần làng Berivotra, tỉnh Mahajanga. Ngay cuộc khảo sát đầu tiên đã tìm được hàng trăm mẫu răng hóa thạch và một mảnh xương tiền hàm của Majungasaurus. Bảy cuộc khảo sát sau đó tiếp tục khai quật được hàng ngàn hóa thạch của khoảng 40 loài khác, mở rộng sự đa dạng về chủng loài trong khu vực lên gấp 5 lần so với trước đó.
Cuộc khảo sát thực địa năm 1996 đã phát hiện được một hộp sọ theropod hoàn chỉnh trong tình trạng được bảo quản một cách hoàn hảo. Trên đỉnh hộp sọ này có một cấu trúc dạng vòm gần giống với mẫu vật Majungatholus atopus được mô tả bởi Sues và Taquet. Sau đó loài này chính thực được xếp vào họ Abelisauridae thay vì pachycephalosaurus vào năm 1998.
Majungasaurus là một thành viên của họ Abelisauridae. Cùng với họ Noasauridae, các abelisaurid cùng thuộc siêu họ Abelisauroidea, là một phân nhánh của các khủng long Ceratosauria. Các abelisaurid có đặc trưng vì có hộp sọ cao và mõm tù, cùng với các cấu trúc nằm bên ngoài phần xương mặt (một đặc điểm tiến hóa hội tụ với các carcharodontosaurid), các chi trước thoái hóa (một đặc điểm tiến hóa hội tụ với tyrannosaurid), chân sau ngắn nhưng vạm vỡ, cùng nhiều đặc điểm khác.
Giống như nhiều họ khủng long khác, mối quan hệ giữa các loài trong họ Abelisaurid vẫn còn nhiều tranh cãi. Nhiều nghiên cứu về nhánh cho thấy Majungasaurus có mối liên hệ gần gũi với Carnotaurus ở Nam Mỹ. Nghiên cứu gần đây, sử dụng các dữ kiện gần như hoàn chỉnh, thay vào đó xếp Majungasaurus và chung nhánh với Rajasaurus và Indosaurus ở Ấn Độ, nhưng loại trừ các chi sống ở Nam Mỹ như Carnotaurus, Ilokelesia, Ekrixinatosaurus, Aucasaurus and Abelisaurusvà Rugops ở châu Phi. Điều này để mở khả năng có sự phân nhánh riêng biệt các abelisaurid ở Đông và tây Gondwana.
Đặc điểm
Majungasaurus có chiều dài trung bình từ 6 – 7 m tính cả đuôi. Một số mảnh hóa thạch của các cá thể lớn hơn cho thấy con trưởng thành có thể dài đến 8 m hoặc hơn. Samson và Witmer ước tính cân nặng của một cá thể trưởng thành vào khoảng 1.100 kg. Mẫu vật lớn nhất được tìm thấy của Majungasaurus có thể đạt đến trọng lượng tương đương loài Carnotaurus, vào khoảng 1.500 kg.
Tương tự với các thành viên khác trong họ Abelisauridae, Majungasaurus có hộp sọ cao và ngắn (mặc dù không quá ngắn như Carnotaurus), với chiều dài chỉ vào khoảng 60 – 70 cm ở một cá thể trưởng thành. Tuy nhiên, so với các abelisaurid khác, hộp sọ của Majungasaurus rộng hơn đáng kể. Trên bề mặt xương sọ có các chi tiết gồ ghề, tập trung nhiều ở phần xương mũi vốn rất dày và hợp lại làm một. Ở giữa có một gờ thấp chạy dọc theo phần xương gần lỗ mũi nhất.
Điểm đặc trưng của Majungasaurus là một cấu trúc như một cái sừng nhỏ dạng vòm nằm ở nơi hợp nhất của hai xương trán trên đỉnh sọ. Trên thực tế, có thể được bao bọc bởi một lớp keratin. Do không đủ chắc chắn để có thể làm vũ khí, nên có lẽ cái sừng này chỉ đóng vai trò như một biểu trưng của con vật. Qua ảnh chụp cắt lớp vi tính xương sọ cho thấy phần mũi và sừng đều chứa các xoang nhỏ, có lẽ để làm giảm trọng lượng.
Majungasaurus cũng sở hữu bộ răng đặc trưng của các abelisaurid với phần mão răng ngắn, nhưng có đến 17 răng ở cả hàm trên và hàm dưới, nhiều nhất trong cả họ chỉ sau chi Rugops. Cứ mỗi hai tháng, các răng này lại được thay mới một lần, đó là lý do tại sao có rất nhiều hóa thạch răng Majungasurus được tìm thấy. Tốc độ thay răng này nhanh hơn đáng kể so với các theropod khác, cụ thể nhanh gấp 14 lần Tyrannosaurus rex. Nguyên nhân có lẽ là các Majungasaurus thường dùng bộ răng cắn ngập xương con mồi nên chúng bị hao mòn rất nhanh.
Tái tạo lại các cấu trúc bên trong cho thấy Majungasaurus có thùy nhung tiểu não kém phát triển. Thùy nhung chi phối cho sự cân bằng vận động phối hợp, kết hợp với cấu trúc ống tai trong cho thấy con vật này không phù hợp với việc xoay đầu đột ngột hoặc liên tục từ bên này qua bên kia. Tuy nhiên, đây không phải là một vấn đề quá lớn do con mồi của chúng chủ yếu là những sauropod to lớn và chậm chạp. Cấu trúc tai trong cũng cho thấy Majungasaurus thường giữ đầu thẳng và song song với mặt đất.
Majungasaurus đi bằng hai chân và sở hữu một cái đuôi dài giúp cân bằng trọng lượng của đầu và thân mình, với trọng tâm nằm ở hông. Các đốt sống cổ có các khoang rỗng giúp làm giảm trọng lượng nhưng rất chắc chắn và có nhiều điểm bám cho cơ và các xương sườn đan xen vào nhau để gia tăng sức mạnh. Các gân cốt hóa bám vào các xương sườn ở cổ có dạng như cái nĩa, giống như ở Carnotaurus. Các đặc điểm này giúp Majungasarus có một cái cổ cực khỏe và đầy cơ bắp. Các xương sườn có một đặc điểm độc nhất là có các ấn dài theo chiều dọc để làm giảm trọng lượng.
Các nghiên cứu trên đốt sống của Majungasaurus cho thấy chúng có hệ thống hô hấp tương tự như các loài chim hiện đại. Trên các đốt sống có cấu tạo để chứa các túi khí đặc biệt làm tăng lượng oxy cho hô hấp bằng cách đảm bảo lượng khí thở từ phổi chỉ đi theo một chiều. Đặc điểm này khác biệt với hệ hô hấp ở người khi khí hít vào và thở ra tuần hoàn trong một hệ thống nên sẽ có sự trộn lẫn giữa hai loại. Hệ thống hô hấp này giúp cung cấp năng lượng cho Majungasaurus hoạt động liên tục với cường độ cao.
Điều đáng chú ý là hệ thống hô hấp này tồn tại ở loài chim, hậu duệ của các khủng long tetanuria (bao gồm maniraptor và coelurosauria), trong khi Majungasaurus lại thuộc nhánh ceratosauria, mặc dù cả hai đều có chung nguồn gốc tổ tiên. Có thể đây chỉ đơn giản là sự tiến hóa hội tụ, nhưng việc hệ thống hô hấp đặc biệt này xuất hiện ở cả hai dòng khủng long có chung nguồn gốc chứng tỏ đây là điểm đặc trưng của khủng long, qua đó giúp khẳng định lại mối liên quan về mặt tiến hóa của cả khủng long và chim.
Giống như các khủng long cùng họ, chi trước của Majungasaurus thoái hóa với phần xương cánh tay ngắn và cong, đi kèm với bốn ngón tay không có móng vuốt. Xương bàn và ngón của Majungasaurus và các thành viên của phân họ Majungasaurinae đều không có các lỗ và rãnh làm điểm bám của móng vuốt và gân bám vào, đồng thời các xương ngón dính lại với nhau cho thấy chi trước của chúng không thể cử động.
Ngược lại, Majungasaurus sở hữu hai chi sau cực khỏe với rất nhiều cơ bắp. So với các theropod khác, Majungasaurus và các abelisaurid có các chi sau ngắn hơn nếu so với chiều dài cơ thể. Xương chày của Majungasaurus thậm chí còn chắc hơn so với gã họ hàng Carnotaurus và có một phần nhô lên nổi bật ở xương gối. Xương sên và xương gót hợp lại với nhau và bàn chân có ba ngón chức năng, trong khi ngón thứ nhất nhỏ hơn và không chạm đất.
Lãnh chúa tàn bạo đảo Madagascar
Tất cả các hóa thạch Majungasaurus đều được tìm thấy ở Hệ tầng Maevarano ở tỉnh Mahajanga ở Tây Bắc Madagascar. Đa số trong số đó, bao gồm những tất cả những mẫu vật hoàn chỉnh nhất, đều thuộc về Tập Anembalemba, mặc dù hóa thạch răng Majungasaurus cũng được tìm thấy ở Tập Masorobe bên dưới và Tập Miadana bên trên.
Mặc dù những trầm tích này chưa được xác định thời gian bằng phương pháp đo đồng vị phóng xạ, nhưng những bằng chứng từ sinh địa tầng và cổ từ học đều cho thấy chúng đã lắng đọng trong giai đoạn Maastrict, kéo dài từ 66 – 70 triệu năm trước. Các hóa thạch răng của Majungasaurus đã được tìm thấy đến tận khi kết thúc giai đoạn Maastrict, khi tất cả các loài khủng long không phải chim đã tuyệt chủng.
Trước đó 20 triệu năm, Madagascar đã bị chia cắt khỏi tiểu lục địa Ấn Độ trở thành một hòn đảo như chúng ta biết ngày nay. Khí hậu trong khu vực lúc đó là bán khô hạn, với nhiệt độ và lượng mưa thay đổi theo mùa. Majungasaurus sống ở những đồng bằng duyên hải bị chia cắt bởi nhiều con sông cát ở vùng trung tâm Bồn địa Mahajanga.
Trong suốt giai đoạn Maastrict tới cuối kỷ Creta, đại dương xâm thực mạnh từ hướng Tây Bắc và bồ tụ nên hệ tầng Berivotra và sau đó là đá vôi Betsiboka, hiện tượng này đã làm hạn chế sự mở rộng của đồng bằng . Các bằng chứng về địa chất cho thấy những trận lũ bùn diễn ra định kỳ vào đầu mùa mưa, đã chôn xác những sinh vật chết từ mùa khô trước đó giúp bảo quản chúng rất tốt ở dạng hóa thạch. Mực nước biển trong khu vực dâng cao trong giai đoạn Maastricht và tiếp tục kéo dài đến Thế Paleocene, vì vậy có thể M đã sống ở những môi trường duyên hải như các bãi triều.
Nếu so với nhiều loài theropod khét tiếng khác, Majungasaurus chỉ có kích thước bằng một nửa, tuy nhiên đối với chúng như vậy đã là quá đủ. Hệ sinh thái cô lập của đảo Madagascar chỉ bao gồm một số loài cá, động vật có vú hay bò sát nhỏ. Các loại khủng long hiếm hoi ở đây bao gồm Rahonavis, Masiakasaurus và sauropod ăn thực vật Rapetosaurus. Một số loài ăn thịt có thể xem là nguy hiểm khác như các bò sát dạng cá sấu Mahajangasuchus và Trematochampsa cũng quá bé nhỏ so với Majungasaurus và cũng chỉ hoạt động gần mặt nước. Vì vậy, Majungasaurus không có kẻ thù tự nhiên và là kẻ thống trị tuyệt đối của đảo Madagascar.
Con mồi ưa thích của Majungasaurus là titanosaur Rapetosaurus – loài khủng long ăn thực vật lớn nhất đảo. Trên các hóa thạch của Rapetosaurus có nhiều dấu răng tương thích với dấu răng của M, cả về hình dáng và khoảng cách.
Majungasaurus đã tiến hóa để thích nghi với việc săn các con mồi có kích thước lớn như Rapetosaurus, thể hiện qua đôi chân khỏe dù không giúp chúng đạt tốc độ cao nhưng đảm bảo cân bằng tốt khi tấn công các con mồi lớn.
Khác với đa số các loài theropod khác, Majungasaurus và các abelisaurid khác có hộp sọ dù ngắn nhưng cao và và rộng về chiều ngang. Hộp sọ dài và hẹp giúp các loài theropod khác có khả năng chịu được ứng suất theo phương thẳng đứng từ những cú táp đầy uy lực, nhưng không thích hợp để chịu lực vặn xoắn. Nếu so với các loài thú ăn thịt hiện đại thì các loài theropod này có kiểu săn mồi tương tự các loài chó mõm dài, sử dụng nhiều nhát cắn để làm suy yếu con mồi.
Ngược lại, cấu trúc hộp sọ của các abelisaurid cho thấy chúng thích nghi với chiến thuật săn mồi giống các thú ăn thịt họ mèo, với cái mõm ngắn và rộng, chỉ cắn một lần và ngoạm chặt đến khi con mồi đuối sức. Majungasaurus có cái mõm rộng nhất trong các abelisaurid, do đó càng phù hợp với giả thuyết về chiến thuật cắn – và – giữ này. Ngoài ra, cấu trúc cổ cực khỏe như đã trình bày ở trên giúp Majungasaurus giữ chặt bất kể nỗ lực vùng vẫy của con mồi.
Năm 2007, tác giả Raymond R. Rogers phân tích ba bãi xương hóa thạch trong khu vực để tìm hiểu về hành vi ăn thịt của Majungasaurus. Điều đáng lưu ý trên một số xương của Majungasaurus có các dấu răng giống hệt như trên xương của các Rapetosaurus. Hình thái, kích thước và khoảng cách của các dấu răng này đều cho thấy chủ nhân của chúng chính là Majungasaurus chứ không phải loài ăn thịt nào khác. Điều này có nghĩa các Majungasaurus đã ăn thịt chính đồng loại của mình.
Mặc dù các dấu răng phân bố theo trục dọc cho thấy khả năng cao Majungasaurus đã ăn xác bị phân hủy của những con đã chết, tuy nhiên vẫn chưa rõ liệu loài khủng long khát máu này có chủ động săn đồng loại của mình hay không. Một số nhà nghiên cứu cho thấy loài rồng Komodo cũng sẵn sàng giết đồng loại khi cạnh tranh thức ăn, sau đó cũng ăn thịt luôn những con đã chết này, không loại trừ khả năng Majungasaurus cũng có hành vi tương tự.
