Een portret van.......

Dave Russell

Over uitsterven en een dinosaurushart

Door Steve Brusatte

Paleontologie is een wetenschap die een kleine groep helden kent, een verzameling van vijf of tien grootste die het veld veranderden van een stoffige wetenschap in een studie vol spanning. Dit is een niet erkende groep, er zijn geen vergaderingen of ledenkaarten en beslist niet zoiets als een “hall of fame”.

Deze groep is er een van denkers, een collectie van personen die jaar in jaar uit, de wetenschap verbaasden met vele nieuwe zienswijzen en onderzoeksresultaten. Alhoewel er dus geen lidmaatschap bestaat zou men kunnen beargumenteren dat Robert Bakker, Jack Horner en Edwin Colbert leden zijn. Paul Sereno is iets te jong, maar zal vermoedelijk eens tot deze uitgelezen groep wetenschappers worden gerekend. En hoewel sommigen zijn naam in dit concept niet direct noemen kan Dale Russell zeker tot deze groep behoren.

Natuurlijk bestaat die groep zoals gezegd niet echt, maar paleontologen en wetenschappers uit verwante onderzoeksvelden over de gehele wereld erkennen en herkennen de opmerkelijke contributies van mannen zoals Bakker, Horner. Colbert en Russell, contributies die het algemene niveau in het veld ver ontstijgen.

Wetenschappers zoals de mannen die tot deze latente groep behoren zijn altijd in beweging en nooit gefocusseerd op een klein gebied van onderzoek. Wetenschappers die deel uitmaken van deze groep schudden regelmatig en soms zelfs op een wekelijkse basis aan de fundamenten van de paleontologie, en beïnvloeden de visie van andere wetenschappers. Deze mannen dagen de wetenschap constant uit met hun denkwijzen en niemand is daar beter in dan Dale Russell.

Dale Russell is het perfecte voorbeeld voor wat deze latente groep van helden voor staat. Hij leidt een opwindend bestaan, de wereld afreizend voor onderzoek naar dinosaurussen op ontelbare verschillende locaties. Zijn omvangrijke kennis behelst vele gebieden van de paleontologie, van onderzoek naar het uitsterven van de dinosaurussen, Mongoolse dinosaurussen tot aan de evolutie van de intelligentie van de dinosaurussen, hun herseninhoud en de werking van hun hart. En natuurlijk provoceerde hij zijn collega wetenschappers met nieuwe theorieën aangaande uitsterven, metabolisme en evolutie.

Zoals bij de meeste grote wetenschappers in het veld, waren Russell’s bijdragen aanvankelijk bescheiden. Hij groeide op in de Verenigde Staten van Amerika en werd geïntroduceerd in de wereld van fossielen door zijn broer Don die hem een geribbelde trilobiet en plakken van een mammoetkies liet zien. In een interview voor het blad Dinosaur World herinnerde Russell zich hoe die fossielen zijn leven veranderden en een diepe indruk op hem maakten omdat ze zo astronomisch oud waren en de wereld zoveel anders was toen de dieren aan wie deze fossielen ooit toebehoorden leefden.

Deze kleine fossielen motiveerden Russell om meer te leren over paleontologie hetgeen later leidde tot zijn toelating aan het biologisch wetenschappelijke programma van de Universiteit van Oregon in Eugene. In 1958 promoveerde hij in de biologie, om vervolgens in 1960 een titel te behalen in de paleontologie. Vier jaar later behaalde hij zijn doctoraal in geologie aan de Columbia Universiteit en kreeg hij een postdoctorale positie aangeboden aan de Yale Universiteit welke hij een jaar lang uitvoerde. Vervolgens werd hij ingehuurd door het Canadese Natuur Museum waar een groot deel van zijn belangrijkste onderzoekingen plaatsvond.

Gedurende een periode van zes jaar werkte hij daar onopvallend als een onderzoeker, reizend naar Nieuw Zeeland en andere naties om fossiele resten van dinosaurussen te bestuderen. In 1971 publiceerde Russell een van de meest invloedrijke documenten van die decade. Gedurende de zes jaar nadat hij de Yale Universiteit had verlaten bestudeerde hij de stratigraphische eigenschappen met betrekking tot de verdwijining van de dinosaurussen in detail. In die tijd werd algemeen aangenomen dat dinosaurussen geleidelijk uitstierven door een combinatie van een dalend zeeniveau en competitie met zoogdieren. Russell echter zag het anders, hij was van mening dat het uitsterven van de dinosaurussen gedurende een veel kortere tijd plaastvond maar kon hiervoor geen aardse oorzaak vinden waardoor alleen een buitenaardse oorzaak overbleef.

Maar wat voor buitenaardse gebeurtenis zou een dergelijke massauitsterving kunnen veroorzaken op aarde? Russell had een publicatie gelezen van physicus Wallace Tucker die suggereerde dat straling van een dichtbij gelegen exploderende ster een zogenaamde supernova, organismes op aarde kon doden. Om meer te leren over deze theorie ging Russell samenwerken met George Jeletzky een marine onderzoeker die was verbonden aan Geological Survey of Canada.

Jeletzky vertelde Russell over een vrij onbekende publicatie uit Rusland die hij had ontdekt en die handelde over de astrophysische eigenschappen van supernova’s. Deze publicatie maar ook andere die de twee ontdekten suggereerden eveneens dat een supernova, indien dicht genoeg bij de aarde massauitsterving tot gevolg kon hebben. Russell nam contact op met Tucket en die kwam tot de mening dat een exploderende supernova een aannemelijk model verschafte voor de massauitsterving van de dinosaurussen.

De twee besloten deze mogelijkheid verder te onderzoeken hetgeen leidde tot hun publicatie “Supernovae and the extinction of the dinosaurs.” van 1971 in het vooraanstaande blad Nature. De reacties waren overweldigend maar tegelijkertijd ook gevaarlijk. Russell herrinert zich dat hij werd uitgelachen en zelfs werd bedreigd door co-werkers die het niet met zijn bevindingen eens waren.

Velen besloten de publicatie te negeren, maar de onderzoekers Luis en Walter Alvarez van de Universiteit van Berkeley waren zeer geintreseerd. Ook zij hadden serieuze twijfels aangaande de hypothese van een gelijdelijk uitsterven en waren eerder begonnen met hun studie van de steenlagen in het Italiaanse Gubbio.

Gedurende de jaren 70 verzamelde het Alvarez team monsters in Italie en in 1980 werden zij getrakteerd op de verrassing van hun leven. Terwijl zij de monsters van de K-T grens analyseerden ontdekten zij een ongewone hoeveelheid iridium hetgeen op aarde een zeldzaam element is dat slechts aanwezig is in de kern van de aarde. Daarentegen is het een veel voorkomend element in ons zonnestelsel. De vraag was of dit iridium afkomstig kon zijn van een exploderende supernova, en voor het eerst kregen de studies van Russell en Tucker serieuze aandacht en kregen hun bevindingen ook steun.

Het iridium toonde een mogelijke buitenaardse oorzaak aan voor het uitsterven van de dinosaurussen, maar de vraag bleef of dit kon zijn veroorzaakt door een supernova. Om de mogelijkheid hiervan verder te onderzoeken besloot het Alvarez team een chemische analyse te laten uitvoeren op de gesteenten van de K-T grens. Luis Alvarez realiseerde zich dat een dichtbij gelegen supernova zowel iridium als plutonium 244 zou hebben afgezet in deze lagen, daarom werd er gezocht naar sporen van plutonium 244. Na twee dagen van onderzoek kwamen de resultaten binnen. Er bleken geen sporen te zijn van plutonium 244 hetgeen de hypothese van een supernova teniet deed. Ondanks het feit dat werd aangetoond dat Russells hypothese van 1971 onjuist was bleef het een van de meest opzienbarende publicaties van die eeuw. Russell en Tucker waren de eersten die een serieus voorstel deden aangaande de oorzaak van het uitsterven van de dinosaurussen door middel van een plotselinge buitenaardse gebeurtenis.

Deze gedacht werd later in 1980 ondersteund door de publicatie van Alvarez in Science genaamd “Extraterrestrial cause for the Cretaceous-Tertiary extinction” een publicatie waarin de auteurs voorstelde dat een astroide de oorzaak was van het plotseling uitsterven van de dinosaurussen. Alhoewel de uitstervings paradox nog niet geheel is opgelost blijft het idee van een buitenaardse oorzaak de voorloper van alle theorien.

Terwijl Alvarez druk doende was met zijn onderzoek naar het uitsterven van de dinosaurussen was Russel actief in een ander project van vergelijkbaar niveau. Eind jaren zestig deed hij onderzoek naar de dinosaurussen van de Judith River Formatie in Alberta, Canada en ontdekte de top van een schedel van een kleine theropode dinosaurus die aanvankelijk Stenonychosaurus werd genoemd.

Er was aan de binnekant van dit schedeldak een impressie achtergebleven van hersenkwabben. Russel kwam tot de conclusie dat deze dinosaurus een gelijkwaardige herseninhoud had als die van moderne vogels van gelijk formaat. Verder schreef hij dat veel soorten dinosaurussen van het Late Krijt waarschijnlijk een grotere herseninhoud ontwikkelden en dat hun evolutie gewoon doorgegaan zou zijn indien zij niet plotseling zouden zijn uitgestorven. Deze theorie riep veel vragen op, en om verdere uitleg te geven aan wat hij dacht dat zou zijn gebeurd indien dinosaurussen zich verder zouden hebben ontwikkeld begon Russell een zeer speculatief, maar uiterst interessant project in het licht van dinosaurus paleontologie. Jaren na de ontdekking van de eerste resten van Stenonychosaurus in 1982 begonnen Russel en de kunstenaar R. Seguin aan de creatie van model dat liet zien wat er zou kunnen zijn gebeurd indien dinosaurussen zich verder hadden ontwikkeld.

Dit resulteerde in wat Robert Bakker een “50 kilo zware tweevoeter met een uitpuilend voorhoofd, een schubbige huid en hadden met klauwen die in staat waren objecten te manipuleren” noemde. Verder maakten Russel en Seguin een restoratie op museumkwalitiet van deze “dinosauride mensachtige” welke werd gebaseerd op gedetaileerde kennis van de evolutie van mens en dinosaurus. Ze begonnen met het vormen van een extreem realistische hypothetische schedel en lichaam van plastic, de evolutie van Stenonychosaurus ombuigend naar een met menselijke trekken. Daarna werden huid en weefsels in de vorm van latex, fiberglas en hars aangebracht. Als laatste werden de ogen geplaatst, waarna zij hun bevindingen aan de wereld kenbaar maakten in hun publicatie genaamd “Reconstructions of the Small Cretaceous Theropod Stenonychosaurus inequalis and a Hypothetical Dinosauroid.”

Zoals te verwachten viel veroorzaakte deze publicatie veel beroering, en Russell herinnerd zich dat hij overwoog het artikel niet te publiceren uit angst dat zijn latere werk niet meer serieus genomen zou worden. Sinds die tijd is Russell blijven werken aan het onderzoek naar de herseninhoud bij dinosaurussen, en zijn publicatie van 1969 betreffende Stenonychosaurus wordt nog immer beschouwd als een van de lichtpunten van de “Dinosaurs renaissance” een periode in de paleontologie waarin theorien over langzame, koudbloedige en domme dinosaurussen werden ontkracht.

Enkele jaren na zijn onderzoek naar de intelligentie bij dinosaurussen en na deelname in verschillende projecten aangaande het metabolisme bij dinosaurussen anticipeerde Russell in een van de meest ambitieuze paleontologische projeten van die eeuw. Gedurende de jaren 1920 leidde fossiel jager Roy Chapman Andrews van het American Museum meerdere expedities naar Mongolie.

De ware opdracht van deze expedities was het vinden van menselijke fossielen om zodoende de hypothese van de directeur van het museum Henry Fairfield Osborn te ondersteunen dat de oorsprong van de mensheid zich bevond in Azie. Echter in plaats van menselijke fossielen vond Andrews een grote hoeveelheid dinosaurus fossielen. Onder deze fossielen bevonden zich de later benoemde Protoceratops, Psittacosaurus, en Oviraptor. Andrews was de laatste Amerikaanse onderzoeker die in de uitgestrekte fossielrijke gebieden van Mongolie zijn werkgebied had.

Korte tijd nadat de laaste expedities huiswaarts keerden overleed Lenin en verkreeg Stalin de macht over het Sowjet imperium, tegen 1929 bezat Stalin de absolute macht en werd Andrews de toegang tot Mongolie ontzegt. In diezelfde periode verkreeg Mongolie zijn onafhankelijkheid, maar die onafhankelijkheid werd niet erkend door Rusland en China. In plaats daarvan functioneerde deze staat als buffer tussen deze twee communistische en conflicterende communistische grootmachten.

Mongolie liet midden jaren dertig nog wel een Zweeds team toe maar na de start van Stalins schrikbewind in 1936 lieten de communisten geen westerse onderzoekers meer toe in Mongolie. Tot 1963 kregen uitsluitend Russische en Chinese onderzoekers toegang tot het gebied en hun resultaten waren meestal teleurstellend. Maar in 1963 keerde het tij toen een Pools team geleid door dr. Zofia Kielan-Jaworowska werd toegestaan vier afzondelijke expedities uit te voeren. Deze expedities die voortduurden tot 1971 kunnen onder de succestvolste worden gerekend van alle onderzoekingen in het Gobi gebied. Met de ontdekking van verscheidende nieuwe soorten en de ontdekking van de beroemde Velociraptor vechtend met een Protoceratops.

Dit succes bleek een gemixte zegen voor het Poolse team omdat de jaloerse Sowjets een einde maakten aan de expedities van Kielan-Jaworowska. Gedurende de volgende twintig jaar vanaf 1971 tot begin 1990 onderzochten slecht getrainde en betaalde Mongoolse en Chinese teams de fosiele bedden van de Gobi, maar de meeste van hun ontdekkingen blijven onbekend zijn ontoegankelijk voor de wetenschap. Deze “geloten deuren politiek” veranderde gedurende de midden jaren 1980 toen Gorbachev in Rusland aan de macht kwam en de Sowjet/Chinese regeringen Paul Sereno toestonden een korte beperkte expeditie uit te voeren in het gebied. Later in 1987 werd een grotere expeditie onder leiding van Phil Currie in de Gobi regio toegestaan. Dale Russell was een lid van zijn team.

In 1982 had Currie een expeditie wenslijst samengesteld. Een jonge en enthousiaste publicatie directeur van het Royall Tyrell Museum, Brian Noble zorg dat Currie’s droom werkelijk werd. Zijn eerste stap was de Ex Terra Foundation aantrekken als sponsor voor de expeditie en daarnaast diende hij echter een bedrag van zeven miljoen dollar bijeen te vergaren. Ten derde diende hij toestemming te verkrijgen van de Russen en speciaal van de Chinezen die sindsdien de controle over het gebied uitoefenden. Noble stelde een uitwisselings programma voor hetwelk Canadese onderzoekers de kans zou bieden in Mongolie onderzoek te verrichten en Chinese onderzoekers in staat zou stellen om onderzoek naar de Noord-Amerikaanse dinosaurus fauna te verrichten op kosten van de Canadezen. De Chinezen aanvaardden dit aanbod gretig. Na een orienterend bezoek in 1986 begon in 1987 het eigenlijke veldwerk. Tijdens de expedities naar Mongolie en diverse Chinese locaties werden verschillende verbazingwekkende ontdekkingen gedaan waaronder een trilyodont, verschillende uitgestorven schildpadden, de schedel van een pterosaurus, een compleet versteend woud, een nieuw specimen van Mamenchisaurus, een grote nieuwe theropode, twee schedels van Velociraptor, verschillende Protoceratops skeletten, een nest van vijf baby Pinacosaurussen, een groot skelet van de vleesetende Alectrosaurus en een familielid van Avimimus.

Alhoewel veel van het succes van de expeditie werd overschaduwd door de culturele verschillen tussen het 30 leden tellende Chinese team en het 11 leden tellende Canadese gezelschap. Er werd gerapporteerd dat de subtiele werkwijze van de Canadezen die de kunst verstonden met hun fijne werktuigen resultaten te behalen, terwijl hun Chinese collega’s zich bedienden van primitieve werkwijzen gebruik makend van dynamiet en er andere “onwetenschappelijke” veldprocedures op na hielden. Alhoewel Russell in een interview zich geen al te grote meningsverschillen of technische verschillen kan herinneren. In plaats daarvan herinnert hij zich de vriendelijkheid van de Mongoliers en schreef dat hij voor altijd de herinnering aan de Mongoolse en Chinese cultuur zal koesteren.

Of er nu wel of geen culturele botsingen waren, een ding is bekend, de expeditie leverde verschillende nieuwe en opmerkelijke vondsten op. Tesamen met de al eerder genoemde vondsten ontdekte en benoemde het team ook een nieuwe therizinosaurus, troodontid en een primitieve psittacosaurus. Veel van de onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het Canadian Journal of Earth Sciences.

Gedurende de jaren 1990 na zijn pionierswerk in Mongolie lanceerde Russell een nieuw studieproject naar de dinosaurus fauna van Marokko en Kenia. Tijdens het grootste deel van de voorafgaande decade werkte Russell samen met Philip Taquet van het Natuurhistorisch museum van Parijs. Zij beschreven en benoemden verschilende onbekende dinosaurussen die 110 miljoen jaar geleden leefden in een gebied dat nu bekend staat als de Sahara woestijn Volgens Russell splitste Zuid Amerika zich in die periode af van Afrika. Veel van de dinosaurussen uit dit gebied behoren tot de spinosauriden en Russell gelooft dat de dinosaurussen uit deze regio een rol zullen spelen in onze kennis van de paleo-ecologie van het Afrikaanse Krijt. Russell onderbrak dit project gedurende de tweede halft van de jaren negentig toen hij tijd nam voor de beschrijving van een van de vreemdste en uiterst unieke vondst ooit gedaan, namelijk die van een dinosaurushart. Russell werd tijdens een Dinofest bijeenkomst voorgesteld aan de fossielen jager Michael Hammer en deze toonde Russell foto’s van een interessant specimen van Thescelosaurus welke hij in de woeste gebieden van Zuid Dakota had gevonden.

Een vreemde klomp in de borst regio hield zijn aandacht gevangen, maar door gebrek aan paleontologsiche training kon Hammer niet vaststellen wat die klomp was. Russell, een wetenschapper die carriere had gemaakt met onderzoek naar het metabolisme van dinosaurussen en onderzoek van Noord Amerikaanse dinosaurussen was de perfecte man voor een nader onderzoek. Russell ging graag in op de uitnodiging en was verbaast over wat hij zag. De massa binnen de ribbenkast van het Thescelosaurus specimen leek erg veel op een hart en de plaatsing was in dat opzicht perfect. Om zijn vermoedens bevestigd te zien vroegen Russell en Hammer een vriend, Dr. Andy Kuzmitz een CT scan te maken. Deze scan bevestigde dat het een hart betrof.

In 1995 verliet Russel zijn langdurig bezette positie aan het North Carolina Museum of Natural Sciences. Een jaar later kwam dat museum in het bezit van het Thescelosaurus fossiel. De CT scan en andere informatie werd naar het museum gezonden en de onderzoekers aldaar kwamen eveneens tot de conclusie dat de klomp ooit het hart was geweest van Thescelosaurus. Zij deden verdere test en hun bevindigen werden gepubliceerd in de Science van 21 april 2000. In die publicatie concludeerde Russell’s groep niet alleen dat de klomp een hart was maar maakten tevens melding van het feit dat het een vierkamerig hart betrof, hetgeen impliceerde dat Thescelosaurus warmbloedig was. Het hart van deze Thescelosaurus welke de bijnaam Willo had gekregen van Hammer bezat een enkelvoudige systematische aorta, dit is anders dan die van krokodillen die een dubbele aorta bezitten en koudbloedig zijn. Onder moderne dieren wordt een enkelvoudige systematische aorta alleen gevonden bij zoogdieren en vogels, beide zijn warmbloedig. Volgens Russell was er relatief weinig aandacht gegeven aan de mogelijkheid dat ornithischiers warmbloedig konden zijn. In plaats daarvan ging veel aandacht uit naar de endothermische saurisische dinosaurussen, zoals de gevederde theropoden. Thescelosaurus werpt nu de mogelijkheid op dat endothermie bestond bij sommige ornithischiers. Russell denkt dat dit hart kan bewijzen dat dieren in het algemeen zich naar een hogere metabolische graad ontwikkelden gedurende de Krijt periode. Het hart wordt door sommige paleontologen echter afgedaan als zijnde een klomp modder. Deze wetenschappers onder wie Paul Sereno wijzen erop dat zachte weefsels normalitair niet fossiliseren in de Hell Creek Formatie, waarin Willo werd gevonden. Maar Russell’s groep verdedigt hun conclusie met de stelling dat het hart een hoge concentratie bezit van een ijzer mineraal dat gevormd wordt wanneer er een kleine hoeveelheid zuurstof aanwezig is in water. Onder dergelijke condities vergaan zachte delen niet zo snel als onder andere omstandigheden. Volgens het Russell team is dat wat er gebeurde in het geval van Willo, de ijzer mineralen preseveerden het hart tesamen met kraakbeen, beenplaten en pezen welke eveneens bewaard zijn gebleven in Willo.

De documentatie aangaande het dinosaurus hart is de laatste grote publicatie van Russell, zijn werk gaat echter door. Ondanks het feit dat zijn onderwijzende taken de carriere van een van Amerika’s grootste paleontologen afremmen is Russell van plan zijn onderzoek naar Afrikaanse dinosaurussen voort te zetten.

Door zijn vele onderzoekingen heeft Dale Russell het conventionele denken aangaande, dinosaurus intelligentie, dinosaurus metabolisme. Mongoolse dinosaurus fauna’s en het uitsterven van dinosauriers herschreven. Veel van zijn publicaties inclusief die van de hersenpan van een troodontide dinosaurus en de supernova therorie hebben de interessantste en intenste perioden in de paleontolgie verlicht. Velen vertellen dat Russell de aanzet heeft gegeven tot de dinosaurus renaissance. Of dit wel of niet het geval is doet eigenlijk niet terzake. Het feit blijft dat Dale Russell een van de meest invloedrijke paleontologen is van onze generatie.

REFERENCIES
Alvarez, L.W., Alvarez, W., Asaro, F., and Michel, H.V., 1980, Extraterrestrial cause for the Cretaceous-Tertiary extinction. Science, v. 208, p. 1095-1108.
Alvarez, W. T. rex and the Crater of Doom. Vintage Press, 1997.
Bakker, R. The Dinosaur Heresies. William Morrow and Company, 1986.
Brusatte, S.L., 2001, Interview with Dale Russell. Dinosaur World: Volume 10.
Mayor, A. The First Fossil Hunters: Paleontology in Greek and Roman Times. Princeton University Press, 2000.
Russell, D. and Tucker, W., 1971, Supernovae and the extinction of the dinosaurs: Nature, v. 229, p. 553-554.
Russell, D. and Sequin, R., 1982, Reconstructions of the Small Cretaceous Theropod Stenonychosaurus inequalis and a Hypothetical Dinosauroid. Syllogeus (National Museum of Canada): 37: 1-43.
Russell, D., 1969, A New Specimen of Stenonychosaurus from the Oldman Formation (Cretaceous) of Alberta: Canadian Journal of Earth Sciences 6: 595-612.
Russell, D. and Zhao, X.J., 1996, New psittacosaur occurrences in Inner Mongolia: Canadian Journal of Earth.
Russell, D. and Dong, Z.M., 1993, A nearly complete skeleton of a new troodontid dinosaur from the Early Cretaceous of the Ordos Basin, Inner Mongolia, People’s Republic of China. Canadian Journal of Earth Sciences.