Dino's met veren

Volgens de meeste paleontologen stammen de vogels af van gevederde dinosaurussen. Maar omdat Archaeopteryx gezien wordt als de eerste vogel, waren er tot voor kort geen 'echte' dinosaurussen bekend met veren. Dit werd door tegenstanders van de dino-vogel theorie als belangrijk bewijs tegen deze theorie naar voren gebracht. Verder was daar nog het enorme tijdverschil tussen de eerste vogel (Archaeopteryx) en volgens de voorstanders van de dino-vogel theorie zijn naaste verwanten de dromaeosauriden. Archaeopteryx leefde ongeveer 155 miljoen jaar geleden en de dromaeosauriden zoals Velociraptor ongeveer 80 miljoen jaar geleden. Verder zijn deze dinosaurussen en ook een nog dichter bij de vogels staande in Argentinie gevonden dinosaurus (Unenlagia) veel te groot om te kunnen vliegen. Dus om de stelling van de paleontologen te bewijzen dat vogels afstammen van dinosaurussen hadden ze een dinosaurus nodig die aan de volgende eisen moest voldoen.

Tot voor kort zouden de meeste paleontologen dit niet voor mogelijk hebben gehouden, alleen al omdat veren of veerafdrukken bijna nooit fossiliseren. Het is eigenlijk al een wonder te noemen dat botten kunnen fossiliseren, en bij de allergrootste meerderheid van dode dieren gebeurt dit dan ook niet.
De ontdekking van 2 of 3 species van kleine, gevederde dinosaurussen uit de late Jura en begin Krijt sloeg dan ook in als een bom bij de tegenstanders van de dino-vogel theorie.

Om een overzicht te krijgen gaan we eerst 120 miljoen jaar terug in de tijd naar de provincie Liaoning in China.

Tegenwoordig is dit gebied een heuvelachtig, kaal en bar landschap maar in het midden van het mesozoïcum waren er meren en poelen met vers water, weelderige begroeing en aan de horizon rookpluimen van vulkanen. Aan de hemel stond een hete subtropische zon te branden. In de meren leefden microscopisch kleine dieren en planten die als voedsel dienden voor de slakken en insectenlarven. Deze op hun beurt dienden weer tot voedsel voor scholen vis zoals de Lycopterids en vliegende pterosaurussen. Dichte bossen, gedomineerd door coniveren en ginko's en met een onderbouw van varens en cycaden. Je kon er het zoemen horen van duizenden insecten en het geritsel van door de begroeing kruipende reptielen of zoogdieren. Echte vogels zoals Confuciusornis vlogen van tak tot tak terwijl nog betere vliegers zoals Cathayornis en Liaoningornis op jacht waren naar insecten. Onder hen slopen kleine theropoden door de dichte begroeing om met een verbluffende snelheid een hagedis of zoogdier te grijpen. Geen 'normale' theropoden met krokodilachtige scuta, maar dieren met veren en staarten die eindigden in een kleurrijke pluim van veren.
Dit sprookjesachtig stukje Eden was echter ten dode opgeschreven! Het gebied werd meerdere malen in de geschiedenis van het mesozoïcum vernietigd door uitbarstingen van de nabij gelegen vulkanen die as en vergiftigde wolken de lucht in spuwden. Wanneer deze gaswolken de bergen afrolden naar de bossen werden hele populaties in een flits gedood. Denk hierbij maar eens aan de giftige wolk die de lavastroom van Pompeii voorafging, en de inwoners geen kans op ontsnapping gaf. De resten van dode dieren kwamen door de verschrikkelijke weersomstandigheden die volgden op de uitbarstingen in de meren terecht. Het water werd door de neerslag van as vergiftigd waardoor de gehele voedselketen, van vissen tot microscopisch kleine diertjes en insectenlarven toe gedood werd. Duizenden rottende karkassen van insecten, vissen, reptielen, zoogdieren en kleine dinosaurussen zonken naar de bodem van het dode meer. Omdat er op dat moment al bijna geen zuurstof meer aanwezig was in het water werd het verrotingsproces bijna tot nul gereduceerd en konden mineralen in de botten dringen maar ook in de wekere delen van het lichaam om de fossilisatie te beginnen. En dit is een unieke karaktereigenschap van de Liaonig theropoden: zelfs bij een kans van een op een miljoen dat een dinosaurus bewaard blijft als fossiel zijn dat meestal de hardste overblijfselen zoals beenderen en tanden. Bij zeer hoge uitzondering blijven er afdrukken van wekere delen bewaard zoals huid, en veren van Archaeopteryx. Er zijn maar een stuk of 6 plaatsen bekend waar dit gebeurd is en de Liaonig provincie in China is daar de belangrijkste van vanwege de kwaliteit (er is bewijs van o.a. huid, veren en nagelbedden) maar ook vanwege de kwantiteit (tot op heden 6 specimen, waarschijnkijk volgen er nog meer).

Sinosauropteryx

Sinosauropteryx wordt nu door 3 specimen vertegenwoordigd en was de eerste dinosaurus gevonden in de Liaoning provincie. Met zijn 1 meter lengte had hij de grootte van een kalkoen, maar ongeveer 2/3 van die lengte bestaat uit staart. Zijn hoofd stond op een slanke soepele nek en was relatief lang met een grote oogkas. Sinosauropteryx vertrouwde waarschijnlijk op zijn gezichtsvermogen bij het jagen. Hij had een diep en smal lichaam met vrij korte, maar robuuste armen met gespecialiseerde handen die uitgerust waren met een krachtige eerste vinger. Dit met de slanke snijdende tanden en de lange achterbenen, gemaakt om te rennen, maakten van sinosauropteryx een kleine maar effectieve jager. Uit zijn maaginhoud blijkt dat hij op kleine hagedissen en zoogdieren heeft gejaagd. Prooidieren zijn echter niet het enige wat binnen in sinosauropteryx is gevonden: in het grootste exemplaar, waarschijnlijk een vrouwtje, zijn 2 kleine ovale eieren in de onderbuik te zien. Het eerste bewijs van dinosauruseieren in het lichaam van een dinosaurus ooit.
Het meest spectaculaire aan de vondst is echter de zwarte halo die rond het lichaam van sinosauropteryx loopt van het bovenlichaam, van de kop tot aan het eind van de staart en aan de onderzijde van de staart maar ook plukjes over de rest van het lichaam. Bij vergroting lijkt deze halo te bestaan uit kleine zwarte haarachtige structuren, waarschijnlijk hol, van ongeveer 40 mm lengte. Omdat de haarachtige structuren door elkaar heen lopen zijn zij bij leven waarschijnlijk zacht en plooiend geweest. Zeker nog geen echte veren maar misschien een soort van proto-veren, ook al omdat veren waarschijnlijk als zulke haarachtige structuren moeten zijn ontstaan.


Sinosauropteryx © J. Arts, based on original artwork of M. Skrepnick

Protarchaeopteryx

Protarchaeopteryx tot nu toe bekend van een enkel incompleet fossiel, was de volgende dinosaurus die uit het oude meer tevoorschijn kwam. Hoewel van dezelfde grootte als sinosauropteryx, had protarchaeopteryx een kleinere staart, maar langere armen en grijpende vingers met lange klauwen. De tanden (met een zaagrand zoals snijmessen) is een volgende karaktereigenshap van typische theropoden, maar in tegenstelling tot andere dinosaurussen zijn de eerste 4 paar, 4 maal groter dan de overige tanden. Het meest opvallende aspect van deze dinosaurus is zijn huidbedekking die bestaat uit kleine veren van zo'n 3 centimeter lengte op zijn lichaam en 13 centimeter lange staartveren die hoewel kleiner, erg veel lijken op de staartveren van Archaeopteryx. Veel paleontologen zullen Protarchaeopteryx als een gevederde dinosaurus beschouwen, maar het skelet is nogal door elkaar gehutseld en hoewel zeer onwaarschijnlijk, kunnen de veren van een vogel zijn geweest en alleen bij puur toeval bij Protarchaeopteryx zijn terecht gekomen.
Er was meer bewijs nodig voor het bestaan van gevederde dinosaurussen, en die liet niet lang op zich wachten.

Protarchaeopteryx © J. Arts

Caudipteryx

In 1997 werden 2 specimen van weer een andere dinosaurus gevonden in deze regio: Caudipteryx. Caudipteryx is van dezelfde afmeting als de andere twee species van Liaoning theropoden maar onderscheid zich van de andere 2 door de vrijwel gehele afwezigheid van tanden in de bek, op 4 paar na die in de voorste helft van de bek zitten en vrijwel recht vooruit wijzen. Het lichaam schijnt wat zwaarder gebouwd te zijn dan die van Protarchaeopteryx, de staart is relatief kort (zo'n 1/4 van de lichaamslengte) en de armen zijn ook nogal kort. Goed bewaarde veerafdrukken zijn goed zichtbaar in beide exemplaren en liggen netjes naast elkaar en volgen het skelet goed zodat het zeker te noemen is dat deze veren aan Caudipteryx hebben toebehoort. Het moet een zeer mooi dier zijn geweest om te zien met zijn in een soort waaier eindigende staartveren. Ook zijn armen waren met een rij veren bedekt, hoewel korter als de veren van Archaeopteryx en symetrisch (dus niet geschikt om te vliegen), precies zoals voorspelt dat een gevederde niet vliegende dinosaurus eruit zou moeten zien.

Een geschrokken Caudipteryx schiet weg © J. Arts

Definitief bewijs ?

De meeste paleontologen zullen het er over eens zijn dat de ontdekking van veren op 2 verschillende theropoden het bewijs is voor de dino-vogel theorie. De veren van Caudipteryx en Protarchaeopteryx zijn het meest overtuigende visuele bewijs van deze stelling, maar zeker niet het enige bewijs. In de laatste 20 jaar zijn veel kenmerken die toegeschreven werden aan vogels teruggevonden bij theropoden waaronder de furcula (samengegroeide sleutelbeenderen), half-maanvormig beentje in de pols, een naar achteren wijzende pubis en nog meer wat subtielere karaktereigenschappen. Er blijven echter nog steeds vragen over die op dit moment nog niet of nog niet zeker te beantwoorden zijn. Hoeveel dinosaurussen met veren waren er eigenlijk ? Studies naar de verwantschap van Caudipteryx en Protarchaeopteryx laten zien dat zij erg dicht stonden bij de allereerste vogel Archaeopteryx. Dus als we een voorzichtige houding aannemen kunnen we zeggen dat alleen de meest vogelachtige dinosaurussen veren hadden. Het weinige fossiele bewijs van huidafdrukken lijkt deze stelling te onderschrijven. Huidafdrukken van bijvoorbeeld Carnotaurus laten een 'normale' reptielenhuid zien met scuta, en de onlangs in Argentinie gevonden embryos van sauropoden laten ook een reptielenhuid zien. De chinese fossielen kunnen mogelijk ook antwoord geven op twee andere, maar verwante, vragen:

Bij moderne vogels vervullen veren 3 belangrijke rollen:
  1. ze zijn er om te vliegen
  2. ze zijn er voor de verwarming
  3. ze zijn er om mee te pronken en signalen te geven
  4. en ze dienen als stootkussen, bieden bescherming
Voor wat Caudipteryx en Protarchaeopteryx betreft kunnen we stellen dat er te weinig veren, te korte veren en voor vliegen ongeschikte veren waren zodat deze functie van het ontstaan van veren vervalt. Dus wat was de functie van de veren van deze 2 dinosaurussen ? Gezien de positie en afmeting van de armveren en staartveren zullen deze voor versier en display zijn geweest en mogelijk om te sturen in snelle achtervolgingen van prooi. De meest waarschijnlijke functie van de kleinere veren en waarschijnlijk ook de proto-veren van Sinosauropteryx is verwarming. Er is echter een moeilijkheid met dit idee: deze theropoden leefden in een erg warm en vochtig klimaat met het hele jaar door hoge temperaturen. Het is daarom eerder een probleem geweest warmte te verliezen dan om warm te blijven. Het kan zijn dat het verenkleed er meer voor is geweest om koel te blijven door warmte te reflecteren. Bedenk dat een thermosfles om drank warm te houden ook heel goed te gebruiken is om drank koel te houden.

Toekomst

De buitengewone fossilisatie van de Liaoning theropoden kan ons helpen om enkele onbegrepen gebieden van de dinosaurusbiologie te begrijpen. De aanwezigheid van 2 kleine eieren bij Sinosauropteryx suggereert dat dinosaurussen net als andere reptielen 2 eileiders hadden en niet zoals bij moderne vogels 1. Dit wijst er dan weer op dat zij net als 'gewone' dinosaurussen veel eieren gelegd hebben om de overlevingskans te vergroten. Verder zijn sommige paleontologen van mening dat het ademhalingsapparaat van Sinosauropteryx hetzelfde is als van levende reptielen zoals krokodillen. Maar tot gedetailleerde studies van deze theropoden geheel zijn afgerond kunnen deze speculaties niet bevestigd worden. Het onderzoek naar deze belangrijke theropoden is pas begonnen en met de mogelijkheid dat uit dit chinese meer nog meer wonderbaarlijks naar boven komt kunnen we stellen dat het onderzoek zeker nog verder zal gaan.

Gebasseerd op een artikel uit Quarterly, het kwartaalblad van The Dinosaur Society UK door David M. Unwin Department of Earth Sciences, University of Bristol.

De tot juni 2005 gevonden dinosaurussen met veren:

De tot juni 2005 gevonden dinosaurussen met veren:

Dilong paradoxus
Sinosauropteryx
Shuvuuia (oud nieuwsbericht)
Yixianosaurus longimanus
Beipiaosaurus inexpectus
Protarchaeopteryx robusta
Caudipteryx zoui
Pedopenna daohugouensis
Jinfengopteryx elegans
Sinornithosaurus millenii
Cryptovolans pauli
Microraptor zhaoianus
Microraptor gui
Scansoriopteryx heilmanni