Prachtig bewaard gebleven fossiel is Afrika’s oudste dinosauriër

De sauropoden, de welbekende groep dinosauriërs met ellenlange nekken, waren de grootste landdieren die ooit op aarde hebben rondgelopen. Sommige van deze reuzen konden meer dan zestig ton wegen, maar onlangs is in het noorden van Zimbabwe het verbluffend intact bewaard gebleven skelet gevonden van een dier dat wijst op de veel bescheidener begindagen van deze diergroep.

Het nu ontdekte fossiel, dat deze week is gepresenteerd in het tijdschrift Nature, is de oudste dinosauriër die tot nu toe in Afrika is gevonden. Het dier leefde zo’n 230 miljoen jaar geleden in het tijdperk van het Trias en is een van de vroegste voorouders van de sauropoden, de groep waartoe kolossen als Brachiosaurus en Brontosaurus behoorden. Hoewel de in Zimbabwe gevonden dinosauriër volgroeid was toen hij stierf, schatten experts dat hij een schofthoogte van amper zestig centimeter had.

De vindplaats waar Mbiresaurus is gevonden, die in het noorden van Zimbabwe op het grondgebied van het Dande-volk ligt, is op deze foto uit 2019 te zien: paleontologen Sterling Nesbitt en Kudzie Madzana zijn er met nauwgezette opgravingen bezig.

Met een kleine kop, een rij bladvormige tanden en een relatief korte nek ‘lijkt hij bijna op de gemiddelde plantenetende dinosauriër die een kind zou tekenen,’ zegt Chris Griffin, de paleontoloog van de Yale University die het onderzoek naar het fossiel destijds leidde als promovendus aan Virginia Tech.

De wetenschappelijke naam van het dier, Mbiresaurus raathi, is een eerbetoon aan Mbire, een oud rijk van het Zimbabwaanse Shona-volk dat ooit het gebied omvatte waar het fossiel is gevonden, en van de Zuid-Afrikaanse paleontoloog Michael Raath, wiens werk in de regio in de jaren negentig mede tot de vondst van het fossiel heeft geleid.

Vanwege hun hoge ouderdom kunnen Mbiresaurus en andere fossielen die ernaast zijn gevonden nieuwe inzichten bieden in het verschijnen van de eerste dinosauriërs en in de wijze waarop ze zich daarna over de prehistorische aarde hebben verspreid. Dat gebeurde tijdens het Trias, het tijdperk tussen 252 en 205 miljoen jaar geleden, dat zowel aan zijn begin als einde wordt gemarkeerd door massa-extincties en ingrijpende klimaatveranderingen. Daarmee vormde deze periode een zeer belangrijke overgangsfase voor het leven op aarde.

Gedurende het Trias begonnen de afstammingslijnen van een aantal belangrijke groepen reptielen zich van elkaar af te splitsen en ontstonden niet alleen de dinosauriërs maar ook de oerkrokodillen en de pterosauriërs, vliegende reptielen.

‘Dit was een magische periode,’ zegt paleontologe Kimi Chapelle, een postdoctoraalonderzoekster van de Universiteit van de Witwatersrand in Johannesburg die niet bij het nieuwe onderzoek was betrokken.

Nieuwe vindplaats van oude dino’s

Uit fossielen die in de loop van vele tientallen jaren zijn gevonden, blijkt dat de eerste dinosauriërs rond 245 miljoen jaar geleden op het toneel verschenen, en wel in de zuidelijkste regio’s van het toenmalige supercontinent Pangea. Dat continent is sindsdien opgesplitst in Afrika, Zuid-Amerika en India, maar in bewaard gebleven formaties van het oorspronkelijke Zuid-Pangea zijn fossielen gevonden die duidelijk maken dat de eerste dinosauriërs bij lange na niet zo groot waren als ze later zouden worden. Deze kleine, tengere en rondscharrelende beestjes leefden het grootste gedeelte van het Trias in de schaduw van de pseudosuchiërs, een groep van oerkrokodillen.

Hoewel Pangea een aaneengesloten landmassa was, varieerde het klimaat op het supercontinent sterk. In de regio’s in de buurt van de beide polen was het aangenaam warm en was de vegetatie weelderig, terwijl er in de tropische regio’s aan weerszijden van de evenaar extreme omstandigheden heersten, met een zeer heet en droog klimaat en voortdurende bosbranden.

‘Op Pangea kon je helemaal van de Noord- naar de Zuidpool lopen. Voor zover wij weten, waren er geen grote geografische barrières, zoals hoge bergketens,’ zegt Sterling Nesbitt, een van de auteurs van de nieuwe studie en paleontoloog aan Virginia Tech; Nesbitt was de promotor van Griffin. ‘Maar er waren wel enkele klimaatbarrières.’

In een paleontologisch laboratorium van Virginia Tech toont Christopher Griffin een van de kleine maar robuuste heupbeenderen van Mbiresaurus; in de bakjes op tafel liggen talloze andere fragmenten van het onlangs gevonden skelet van de dinosauriër.

Het is niet eenvoudig om alleen op basis van de fossielen die op verspreide locaties in de wereld zijn gevonden te reconstrueren hoe het leven op aarde op deze barrières heeft gereageerd. Maar aan de hand van gefossiliseerde dieren uit het vroege Trias die in Argentinië en Brazilië zijn ontdekt, denken paleontologen dat de flora en fauna op aarde in de begindagen van de dinosauriërs werd gescheiden door onafzienbare woestijnen aan weerszijden van de evenaar.

Dat bracht Griffin op een idee: zouden er gesteenten in zuidelijk Afrika zijn te vinden die dezelfde ouderdom hebben als de afzettingen waarin de Argentijnse en Braziliaanse fossielen zijn gevonden en zouden die afzettingen eveneens fossielen van de allereerste dinosauriërs bevatten?

Griffin bezocht Zimbabwe in 2015 en legde contact met een team van plaatselijke paleontologen en museumcuratoren die graag met hem wilden samenwerken. ‘We hadden al eerder in dat gebied gewerkt, maar met zeer beperkte middelen en ook met minder expertise,’ zegt Darlington Munyikwa, verbonden aan de National Museums and Monuments of Zimbabwe en een van de medeauteurs van de nieuwe studie. ‘Dat samenwerkingsverband was voor ons heel belangrijk.’

Tijdens zijn bezoek stuitte Griffin op een wetenschappelijk artikel uit 1992 dat mede was geschreven door de paleontoloog Michael Raath. Daarin werden vindplaatsen beschreven die op het grondgebied van de Dande lagen, een volk in het noorden van Zimbabwe, niet ver van de grens met Zambia en Mozambique. Tot Griffins opwinding waren op een van de plekken die door Raath werden beschreven de beenderen van een reptiel uit het Trias met een driehoekige schedelbasis gevonden: een rhynchosaurus. Op grond van de Zuid-Amerikaanse fossielen wist Griffin dat gesteenten die sporen van rhynchosauriërs bevatten de juiste ouderdom hebben om ook beenderen van de allereerste dinosauriërs op te leveren.

In het paleontologisch laboratorium van Virginia Tech verwijdert Christopher Griffin zorgvuldig overtollig gesteente van een scheenbeen van Mbiresaurus raathi.

Om vast te stellen hoe oud Mbiresaurus was toen hij stierf, snijden onderzoekers een dun plakje uit het scheenbeen en polijsten het af totdat het doorschijnend is. Gezien de groeipatronen van het bot en andere kenmerken van het skelet, was de dinosauriërs vrijwel volgroeid toen hij stierf.

Mede dankzij een beurs van de National Geographic Society kon Griffin eind juli 2017 terugkeren en, in de voetsporen van Raath en samen met een team van plaatselijke paleontologen, op pad gaan. Hij herinnert zich nog de koude winterochtend in Zimbabwe waarop het team aan het werk ging en er een kille bries door het gebladerte langs de uitgedroogde rivierbeddingen ruiste terwijl angelloze bijtjes ter grootte van muggen rond de hoofden van de onderzoekers zwermden.

Bijna meteen hadden ze beet. ‘Alleen al in dit gebied kwamen we een overweldigend aantal fossielen tegen, en dat op de eerste dag dat we veldonderzoek deden. Het regende zowat fossielen uit de rotsen,’ vertelt Griffin.

Op die eerste werkdag vond de Zimbabwaanse paleontologe Hazel Turavinga, een van de auteurs van de nieuwe studie, het fragment van een pootbeen, een teken dat het team op het goede spoor zat. De volgende dag zag Griffin nog vóór de lunch een gefossiliseerd dijbeen uit de rots steken. Toen hij het bot wat verder uit de zijdezachte moddersteen groef, besefte hij dat het om het fossiel van een dinosauriër ging – en dat de heup van het dier zich direct naast het pootbeen bevond. Dat wees erop dat een nog veel groter gedeelte van de dinosauriër in het gesteente verborgen lag. ‘Ik moest toen even gaan zitten en op adem komen,’ zegt Griffin.

Van bescheiden komaf

Na een nauwgezette opgraving kwam het bijna perfect bewaard gebleven skelet te voorschijn dat inmiddels is toegeschreven aan Mbiresaurus. De onderzoekers vonden het skelet van één Mbiresaurus en delen van een tweede exemplaar, waardoor er uiteindelijk alleen enkele rugwervels, handbeentjes, een sprongbeen en fragmenten van de schedel van het dier ontbraken. Sommige delen van het skelet, zoals een van de klauwen, waren in hun afzonderlijke geledingen nog geheel intact, alsof ze nog maar pas geleden waren gebruikt. Nadat ze het grote potentieel van de vindplaats hadden vastgesteld, keerden Griffin en zijn collega’s in 2019 terug voor een opgravingscampagne van drie weken, die opnieuw werd gefinancierd door de National Geographic Society.

Mbiresaurus raathi is niet de enige dinosauriërsoort die op de Zimbabwaanse vindplaats is gevonden. Op de foto is Griffin bezig met het opgraven van enkele staartwervels van een roofdinosauriër uit de groep van de Herrerasauridae.

Om stukken rots met fossielen erin tijdens het verwijderen en transport te beschermen, worden ze door de paleontologen in een omhulsel van gips verpakt voordat ze worden afgevoerd.

Mbiresaurus is zo opmerkelijk omdat het dier licht werpt op de anatomie van de eerste sauropodomorfen, de diergroep waarin Chapelle is gespecialiseerd. Volgens haar vertonen vooral de heupbeenderen van Mbiresaurus primitieve trekken die bij latere dinosauriërs zijn verdwenen.

In het geval van dinosauriërs zijn heupbeenderen erg belangrijk. De belangrijkste onderverdeling van de groep van de dinosauriërs is namelijk al sinds het einde van de negentiende eeuw gebaseerd op de vorm van de heupbeenderen, en een van de skeletkenmerken waaraan kan worden afgelezen of een dier tot de dinosauriërs behoort, is de heupkom. De heupbeenderen van Mbiresaurus vertonen genoeg ‘ouderwetse’ kenmerken om het dier op de stamboom van het leven in de buurt van de allereerste dinosauriërs te plaatsen. ‘Het is een ongekend exemplaar,’ zegt Chapelle.

Dankzij de vindplaats in Zimbabwe hebben paleontologen ook meer inzicht gekregen in het ecosysteem dat door Mbiresaurus werd bewoond: een wijdvertakt rivierenstelsel waarin het water snel genoeg stroomde om de afgeronde rivierkeien en het grind van de zogenaamde Pebbly Arkose Formation te vormen, de goed herkenbare gesteentelaag waarin Mbiresaurus lag ingebed.

De weelderige vegetatie in de regio diende als voedsel voor een grote variëteit aan geschubde planteneters en omnivoren, waaronder rhynchosauriërs met hun driehoekige schedelbasis; de gepantserde neven van de alligator, genaamd aetosauriërs; en de reptielachtige verre voorouders van de zoogdieren, de cynodonten. Het team vond zelfs botten van een roofdinosauriër uit de groep van de Herrerasauridae, die een schofthoogte van zo’n twee meter gehad moet hebben.

De fossielen uit de Pebbly Arkose Formation doen sterk denken aan de overblijfselen van wezens van ongeveer dezelfde ouderdom die in Argentinië en Brazilië zijn gevonden. De overeenkomst wijst erop dat er op dezelfde breedten in de zuidelijke regio’s van Pangea soortgelijke diergroepen hebben geleefd, zij het niet dezelfde soorten. ‘Het is vreemd om in Afrika een stel botten op te graven en twee jaar later een museum in Brazilië te bezoeken, waar je dan alles geëxposeerd ziet wat je zojuist hebt opgegraven,’ grapt Griffin.

In het gesteente op de vindplaats in Zimbabwe zijn vele fossielen uit het Trias gevonden, waaronder deze bladeren uit een gefossiliseerde turflaag van ruim 227 miljoen jaar oud.

Aan de hand van Mbiresaurus en andere fossielen uit het Trias analyseerden Griffin en zijn collega’s hoe de dinosauriërs zich mogelijk over de prehistorische aarde hebben verspreid. Hun bevindingen bevestigen het idee dat de dinosauriërs in het uiterste zuiden van Pangea opkwamen en dat de dieren zich op z’n vroegst rond 230 miljoen jaar geleden naar het noorden begonnen te verspreiden.

De eerste groep die dat deed, waren de theropoden, waaruit later de op twee poten lopende roofdinosauriërs, zoals Tyrannosaurus rex, en ook de moderne vogels zijn voortgekomen. Rond 220 miljoen jaar geleden werden de theropoden gevolgd door de sauropode-achtige neven van Mbiresaurus.

Deze tijdlijn sluit goed aan op de bestaande inzichten in het klimaat tijdens het Trias. Van 235 tot 230 miljoen jaar geleden werd de aarde enkele miljoenen jaren lang gekenmerkt door overvloedige regenval en een veel hogere luchtvochtigheid, een periode die het ‘Carniaans pluviaal’ wordt genoemd. In dat tijdperk werden de tropische woestijnen van Pangea kleiner en toegankelijker voor flora en fauna, wat de dinosauriërs mogelijk de gelegenheid heeft gegeven om zich naar nieuwe regio’s te verspreiden.

‘Alles lijkt erop te wijzen dat de vroege dinosauriërs aanvankelijk niet de planeet veroverden. Ze kwamen in een beperkt gebied en in specifieke milieus voor en begonnen zich pas in een veel latere fase van hun evolutie over de aarde te verspreiden,’ zegt Griffin.

Nieuw erfgoed

Het werk aan de fossielen uit de Pebbly Arkose Formation is nog maar pas begonnen. Tot dusver hebben de onderzoekers alleen de beenderen van Mbiresaurus raathi wetenschappelijk beschreven, maar ze vermoeden dat ook enkele andere reptielen die naast de botten van Mbiresaurus zijn gevonden, nieuwe soorten vertegenwoordigen.

De wetenschappers verheugen zich al op de ontdekkingen die ongetwijfeld nog zullen volgen, vooral nu is gebleken dat in Afrika overblijfselen uit de begindagen van de dinosauriërs gevonden kunnen worden.

‘Afrika is een plek waar de oudste afstammingslijnen van de mens en van mensachtigen zijn ontdekt en dergelijke, maar dinosauriërs zijn nooit onderdeel van dat verhaal geweest, omdat die tijdperken in Afrika gewoon niet voorhanden waren,’ zegt Nesbitt. ‘Deze ontdekking plaatst Afrika duidelijk in het oorsprongsverhaal van de dinosauriërs.’

Van groot belang is dat het team ervoor probeert te zorgen dat de vondsten uit de Pebbly Arkose Formation in Zimbabwe blijven. Veel van de fossielen zijn momenteel in bruikleen gegeven aan Virginia Tech, waar ze worden geprepareerd en gescand, maar zodra dat werk is afgesloten, zullen ze voorgoed terugkeren naar het Natural History Museum of Zimbabwe in Bulawayo.

‘Dit is ons erfgoed, punt uit,” zegt Munyikwa. ‘Zeker, het moet voor iedereen toegankelijk blijven, maar het moet in onze instelling worden bewaard.’

Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op nationalgeographic.com.