Om oververhitting te voorkomen hebben grote dieren als olifanten en neushoorns tijdens hun evolutie methoden ontwikkeld om koel te blijven. Dinosauriërs als de Tyrannosaurus rex moeten met hetzelfde probleem zijn geconfronteerd, en uit nieuw onderzoek blijkt nu dat deze reusachtige vleeseters het probleem oplosten met behulp van een kolossale airconditioner in hun kop.

Onderzoekers onder leiding van Casey Holliday keken naar zogenaamde ‘dorsotemporale vensters’, grote gaten in de bovenzijde van de schedels van vleesetende dinosauriërs. Uit nauwkeurig anatomisch onderzoek bleek dat deze holten waarschijnlijk weefsels bevatten die rijk waren aan vetweefsel en bloedvaten.

Deze structuren kunnen goed van pas zijn gekomen voor het snel afgeven van warmte aan de omgeving in het geval dat een dinosauriër oververhit dreigde te raken en om snel warmte op te nemen als het gevaar van onderkoeling dreigde, zo bericht het team in het tijdschrift The Anatomical Record.

“We hebben ontdekt dat bij de grote theropoden onder de dinosauriërs, maar ook bij sommige kleinere zoals de Velociraptor, deze holten waarschijnlijk veel bloedvaten bevatten en zo konden bijdragen aan het regelen van de temperatuur,” zegt Holliday, paleontoloog aan de School of Medicine van de University of Missouri.

Onder onze neus

Ruim een eeuw lang dachten paleontologen dat de holten bedoeld waren om ruimte te bieden aan de kaakspieren van soorten als T. rex, omdat ze bij dinosauriërs en hun moderne verwanten, de vogels, pal naast grote openingen voor spierbundels in de schedel liggen.

“Praktisch iedereen ging ervan uit dat het bij deze holten gewoon om extra ruimte ging waarin deze spieren zich konden uitzetten,” zegt Thomas Holtz, een expert in tyrannosaurussen van de University of Maryland in College Park die niet bij de nieuwe studie was betrokken.

Maar toen Holliday de schedelholten bij dinosauriërs, alligators en andere dieren nader bestudeerde, leek de aloude verklaring niet op te gaan. Als deze holten bedoeld waren om spieren van T. rex te verankeren, zouden ze vanuit de kaak moeten lopen, dan een hoek van negentig graden moeten maken en dan weer naar het schedeldak moeten afbuigen. Bovendien leek het gladde oppervlak aan de binnenzijde van de holten erop te wijzen dat ze niet waren verbonden met spiervezels en pezen.

Toen de onderzoekers vergelijkbare holten bij moderne alligators en vogels – levende soorten die het meest verwant zijn aan de niet-vliegende dinosauriërs – bestudeerden, zagen ze dat deze gebieden doorgaans zijn gevuld met vetweefsel en bloedvaten. Zo’n structuur doet denken aan de warmtewisselaar van een airconditioner en kan bestemd zijn geweest om via de bloedsomloop warmte aan de omgeving af te geven of daaruit op te nemen.

Om hun hypothese te testen observeerden de onderzoekers met behulp van warmtecamera’s de koppen van moderne alligators in het St. Augustine Alligator Farm Zoological Park in Florida. Uit de opnamen bleek dat die gebieden van de schedel waar zich de dorsotemporale vensters bevinden, op verschillende tijden van de dag iets warmer en of koeler waren dan de rest van de alligatorkop, afhankelijk van de behoefte om warmte uit te stralen dan wel te absorberen.

“Een van de grote fysiologische uitdagingen van grote dieren is hun capaciteit om overtollige warmte af te voeren,” zegt Holliday. “Als de grote theropoden inderdaad warmbloedige dieren waren (...), dan moet het ook voor deze dieren in sommige omstandigheden moeilijk zijn geweest om hun temperatuur te regelen.”

Voor reusachtige theropoden als T. rex zouden grote koelsystemen in de schedel zeer belangrijk zijn geweest om de hersenen op een constante temperatuur te houden, vooral als ze oververhit dreigden te raken.

“Zoals je een gekookt ei niet weer vloeibaar kunt maken, zo kun je ook oververhitte hersenen niet meer ‘ontkoken,’” zegt Holtz.

Signaalfunctie?

In een gerelateerde studie ontdekte paleontoloog Jason Bourke van het New York Institute of Technology in 2018 dat de ankylosauriërs, een groep van gepantserde dinosauriërs, slingervormige neusholten hadden die waarschijnlijk gevuld waren met bloedvaten. Deze bloedvaten zouden bij het inademen van lucht hebben bijgedragen aan het afgeven van overtollige warmte aan de omgeving. Volgens Bourke is het nieuwe onderzoek overtuigend, vooral omdat zijn eigen team geen aanwijzingen vond voor soortgelijke holten bij vleesetende theropoden. “Deze nieuwe studie wijst op een andere manier waarop theropoden de temperatuur van hun hersenen en ogen konden regelen,” zegt hij.

Holliday hoopt dat de bevindingen anderen zullen aanzetten tot het bestuderen van zijn ‘koelelementen’-hypothese. Het is namelijk ook mogelijk dat de hoge dichtheid aan bloedvaten in deze delen van de schedel heeft bijgedragen aan het functioneren van signaalstructuren op de kop van sommige dinosauriërsoorten.

Bij de uitgestorven dinosauriërs kunnen deze structuren relatief groter zijn geweest dan die bij moderne dieren, zegt Holliday. En bij theropoden als T. rex zouden deze met bloedvaten gevulde gebieden een groot deel van de bovenzijde van de kop hebben bedekt. Holliday wijst er ook op dat er bij sommige gehoornde dinosauriërs, zoals Triceratops en Chasmosaurus, aanwijzingen zijn gevonden voor soortgelijke structuren in hun schedeldak en dat die structuren sterk doen denken aan nekversieringen.

Het is mogelijk dat dinosauriërs deze stelsels van bloedvaten hebben gebruikt om signalen af te geven door van kleur te veranderen, “ook als het om zoiets eenvoudigs ging als schubplaten die roder of bleker werden als gevolg van de onderliggende bloedstroom,” zegt Bourke.

Volg John Pickrell op Twitter.

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