’s Werelds grootste massa-extinctie bevorderde opkomst van de dinosauriërs

De directe voorlopers van de dinosauriërs waren klein en taai, kenmerken die ze uiteindelijk een enorm evolutionair voordeel gaven.

Tuesday, September 15, 2020,
Door Riley Black
Kongonaphon, een reptiel uit het Trias, was ongeveer zo groot als een rat en leefde in ...

Kongonaphon, een reptiel uit het Trias, was ongeveer zo groot als een rat en leefde in een gebied dat nu Madagaskar is. Het diertje was zeer wendbaar en snel, en het had mogelijk een donzig ‘verenkleed’ – kenmerken die het waarschijnlijk aan zijn veel grotere nakomelingen (de dinosauriërs) heeft doorgegeven, zodat zij in het latere Jura beter konden overleven.

Foto van Illustratie Alex Boersma

Bijna iedereen weet hoe de dinosauriërs, de ‘verschrikkelijke hagedissen’ die 150 miljoen jaar op aarde hebben geheerst, aan hun einde kwamen. De inslag van een asteroïde die 66 miljoen jaar geleden bijna alle dinosauriërs van de aardbodem deed verdwijnen, is een van de meest tot de verbeelding sprekende verhalen uit de geschiedenis van de planeet.

Maar ook de opkomst van de dinosauriërs is te danken aan een massa-extinctie, in dit geval de zwaarste crisis in de geschiedenis van het leven op aarde. Zo’n 252 miljoen jaar geleden werden bij de immense vulkaanuitbarstingen van de ‘Siberische Trappen’ kolossale hoeveelheden kooldioxide en andere broeikasgassen uitgestoten terwijl de hitte van de erupties leidde tot steenkoolbranden waarbij nóg meer as en roet de atmosfeer in werd geblazen. Door de catastrofe werd het zonlicht geblokkeerd, raakten de oceanen verzuurd, warmde de aarde razendsnel op en daalde zelfs het zuurstofgehalte in de lucht en de wereldzeeën. Miljoenen jaren lang, dag na dag, stierven organismen uit omdat er vrijwel geen habitat meer over was die niet was aangetast door deze apocalyps, de zogenaamde Perm-Trias-massa-extinctie.

Tegen de tijd dat de catastrofe voorbij was, was de aarde voorgoed veranderd – en was de weg vrij voor het tijdperk van de reptielen. Dankzij een groeiend aantal onderzoeken naar een reeks recent ontdekte fossielen en steeds nauwkeuriger analytische methoden kan een beter beeld worden gecreëerd van de wijze waarop de voorlopers van de dinosauriërs en andere reptielen hun concurrenten (de proto-zoogdieren) te slim af waren en de ecologische heerschappij op aarde opeisten.

Waarom het uitsterven van de dinosaurussen nog steeds een puzzel is
De dinosaurussen heersten zo'n 140 miljoen jaar over de aarde - tot ze plotseling verdwenen. Pas in de jaren 80 bleek één theorie de grote doorbraak op te leveren in het raadsel van het uitsterven.

Vóór de Perm-Trias-extinctie deden de zeer verre voorouders van de zoogdieren het prima als landdieren. In alle mogelijke prehistorische habitats liepen deze vreemde wezens, ‘synapsiden’ of proto-zoogdieren genaamd, rond. De proto-zoogdieren (die verwarrend genoeg soms ‘zoogdierreptielen’ worden genoemd, hoewel het geen reptielen waren) vulden vrijwel elke ecologische niche op de planeet en ontwikkelden zich zowel tot toproofdieren en robuuste planteneters als nederige insecteneters. Maar tijdens de massa-extinctie behoorden de meeste synapsiden tot de circa zeventig procent van alle organismen op aarde die uitstierven. “Wetenschappers weten niet precies waarom de synapsiden zo zwaar werden getroffen door de Eind-Permische massa-extinctie,” zegt Jennifer Botha van het Nationaal Museum in Bloemfontein, Zuid-Afrika.

Kleine reptielen die aanvankelijk door paleontologen over het hoofd waren gezien omdat ze vaak werden aangetroffen in gesteentelagen die traditioneel nauwelijks werden onderzocht, beginnen nu meer aandacht te krijgen. Al vóór de massa-extinctie waren deze taaie overlevers gedwongen geweest om een hele reeks unieke evolutionaire kenmerken te ontwikkelen om te kunnen overleven. En gedurende de apocalyptische nasleep van de Siberische Trappen waren het juist die kenmerken die deze diertjes hielpen om de aarde te veroveren.

Levensadem

De overgang van een wereld waarin proto-zoogdieren gedijden naar een wereld die door reptielen werd beheerst, gebeurde niet van de ene dag op de andere. “Er was in dit tijdperk na de catastrofe niet één duidelijk moment waarop bestaande diergroepen opeens plaatsmaakten voor de reptielen,” zegt Adam Pritchard, paleontoloog van het Virginia Museum of Natural History. Zo verschenen de archosauriërs – de ‘heersende reptielen’ waaruit de eigenlijke dinosauriërs zouden voortkomen – pas vijf tot tien miljoen jaar na de overgang van het Perm naar het Trias. En de allereerste dinosauriër, die 243 miljoen jaar geleden leefde, was de nyasasaurus, een slanke alleseter ter grootte van een Duitse herder die zich waarschijnlijk vaker met insecten en varens voedde dan met vlees.

Paleontologen debatteren al geruime tijd over de vraag waarom deze reptielen gedurende het Trias uiteindelijk de overhand kregen, terwijl veel van de overlevende proto-zoogdieren uitstierven. De meeste wetenschappers schrijven het succes van de archosauriërs toe aan hun rechtopstaande houding en voortbeweging, wat deze reptielen in staat stelde om zich veel sneller te verplaatsen dan hun kruipende voorlopers. Volgens paleontoloog Max Langer van de Universidade de São Paulo waren ze waarschijnlijk ook warmbloedig, waardoor ze voor het behoud van hun lichaamstemperatuur niet afhankelijk waren van de warmte van de zon of een moeras en dus vaker actief konden zijn. 

Ook de manier waarop deze reptielen uit het Trias ademhaalden, betekende mogelijk een evolutionair voordeel. Volgens Emma Schachner, paleontologe aan het Health Sciences Center New Orleans van de Louisiana State University, hadden de voorlopers van de zoogdieren longen die tijdens het in- en uitademen bewogen. Daarbij werden de hele longen gebruikt, wat een voordeel zou zijn als er genoeg zuurstof in de lucht aanwezig was. Maar als het “zuurstofgehalte in de lucht daalt, kan dat een probleem worden,” zegt zij. Bij de proto-zoogdieren verliep de ademhaling bovendien via een membraan, wat het voor deze dieren moeilijk maakte om te ademen toen het zuurstofgehalte in de lucht sterk afnam.

Kleine reptielen, met inbegrip van de voorlopers van de dinosauriërs, ademden daarentegen op een andere manier: het ene deel van de longen was verantwoordelijk voor de pompwerking, het andere deel voor de zuurstofopname, legt Schachner uit. Deze anatomische structuur stelde de reptielen (en ook hun moderne nakomelingen, van slangen tot vogels) in staat om op grote hoogte of in andere zuurstofarme situaties efficiënter adem te halen.

“Het is mogelijk dat de archosauriërs vergeleken met de synapsiden een veel beter ademhalingssysteem hadden,” zegt Botha, vooral omdat de proto-zoogdieren nog niet het middenrif hadden ontwikkeld, dat moderne zoogdieren helpt om hun longen met lucht te vullen. De reptielen waren dus beter geschikt om zich aan te passen aan de veranderde samenstelling van de atmosfeer, die nog miljoenen jaren na de ‘Siberische Trappen’ aanhield. De daling van het zuurstofgehalte zou volgens Schachner een groot nadeel voor de proto-zoogdieren kunnen zijn geweest, terwijl het de reptielen amper benadeelde.

De overlevende reptielen troffen na de catastrofe een omgeving aan waaruit steeds meer concurrenten verdwenen. Vanaf dat moment begonnen ze zich in meer en meer ecologische niches te verspreiden, waardoor de overlevende proto-zoogdieren die habitats niet meer konden innemen. Gedurende het overgrote deel van het Trias waren de archosauriërs en andere reptielen de dominante gewervelde diersoorten te land. En het waren heel merkwaardige wezens. “Deze dieren ontwikkelden een belachelijke hoeveelheid anatomische aanpassingen die we niet snel zullen associëren met hun verre nakomelingen onder de krokodillen, namelijk snavels, rugzeilen en hoeven,” zegt Schachner.

De dinosauriërs “vormen slechts één groep tussen de overdaad aan merkwaardige en indrukwekkende groepen van reptielen die we in het Trias aantreffen,” zegt Pritchard. Veel van deze creaturen leken totaal niet op enige diersoort van nu. Zo vormden de drepanosauriërs een groep reptielen die slechts zijdelings met de archosauriërs verwant waren. Deze dieren grepen takken met pincetvormige vingers, hadden een snuit in de vorm van een snavel en ook een klauw aan de punt van hun staart. “Sommige drepanosauriërs hadden enorme klauwen, die groter waren dan de andere voorpootsbeenderen,” zegt Pritchard.

De Mississippi-alligator (Alligator mississippiensis) is een nog levende archosauriër die afstamt van de vroegste reptielen.

Foto van Andy Mann, Nat Geo Image Collection

Andere Triassische reptielen waren voorlopers van de moderne krokodillen en alligators. Sommige oerverwanten van de krokodil ontwikkelden zich tot een angstaanjagende groep vleeseters met sikkelvormige tanden die naar binnen waren gebogen, zodat worstelende prooidieren zich niet uit hun kaken konden bevrijden. Ook hadden ze langgerekte schedels, waardoor ze leken op miniatuurversies van de latere roofdinosauriër allosaurus.

Maar in het onderhout kropen ook veel kleinere reptielen rond, die een nieuwe levenswijze in het dierenrijk introduceerden.

Wie niet groot is...

De voorlopers van de dinosauriërs waren kleine beestjes, en die minuscule lichaamsomvang maakt het moeilijk om ze als fossielen te vinden. Kleine, kwetsbare botjes blijven veel minder vaak als fossielen bewaard dan grote en robuuste skeletten, en dus richtten paleontologen zich van oudsher meer op het opgraven van grote, indrukwekkende dieren. Maar recente ontdekkingen brengen verandering in dat verhaal. De vroegste dinosauriërs waren geen vervaarlijke beesten die konden concurreren met hun verwanten, de dominante archosauriërs, zoals ooit werd gedacht. In plaats van zich al vleesetend een weg naar de wereldheerschappij te banen, hadden ze succes als bescheiden alleseters.

Zo bedroeg de schofthoogte van kongonaphon niet veel meer dan tien centimeter, wat het diertje zo groot maakte als een rat. Maar dit minuscule reptiel uit Madagaskar is een voorloper van een van de grootste dieren die ooit op aarde hebben rondgelopen. Kongonaphon maakt namelijk deel uit van de ondergroep van archosauriërs waaruit de dinosauriërs en hun vliegende verwanten, de pterosauriërs, voortkwamen. Paleontologen hebben slechts de beschikking over een handvol botjes van kongonaphon. Maar gezien zijn rol in de opkomst van de dinosauriërs en onze kennis over zijn levenswijze als piepklein reptiel is de betekenis van dit beestje heel wat groter dan zijn minuscule omvang.

Na tientallen jaren van ontdekkingen is duidelijk geworden dat zowel de pterosauriërs als de dinosauriërs actieve, warmbloedige dieren waren. Sommige leden van beide groepen hadden ook een donzige vacht. Hoewel er geen direct bewijs is dat ook kongonaphon deze kenmerken bezat, worden “dieren als kongonaphon vaak afgebeeld met een proto-verenkleed, als een aannemelijke hypothese die is gebaseerd op de verspreiding van verwante soorten,” zegt Pritchard.

In dat geval heeft kongonaphon waarschijnlijk enkele zeer nuttige eigenschappen aan zijn nakomelingen onder de dinosauriërs en pterosauriërs doorgegeven. Voor kleine dieren is het veel lastiger om de lichaamswarmte te regelen dan voor grote dieren, dus kan het donzige ‘verenkleed’ dit diertje hebben beschermd tegen de kou en tegen plotselinge temperatuursveranderingen. Een kleine lichaamsomvang gaat vaak gepaard met een snel metabolisme, de noodzaak om snel en veel voedsel met een hoog gehalte aan calorieën te vinden en het vermogen om snel en wendbaar te rennen en te springen voor het achtervolgen en verschalken van insecten en het ontwijken van roofdieren.

De zeventien centimeter lange scleromochlus is een ander merkwaardig minireptiel dat aan dit verhaal lijkt bij te dragen. Paleontologen vragen zich af of dit diertje zich snel springend kon voortbewegen, zoals een kangoeroerat, of onhandige losse sprongen maakte, zoals een kikker. Hoe het ook zij, het diertje lijkt een doorslaggevende rol te hebben gespeeld in het ontstaan van de pterosauriërs, die net als hun minuscule voorgangers een donzig verenkleed hadden.

Er zullen meer fossielen gevonden moeten worden om al deze hypotheses op de proef te stellen, maar het is waarschijnlijk dat de dinosauriërs, die zich in de loop van het Trias in een steeds breder en diverser scala van soorten en maten ontwikkelden, een groot aantal trekken van hun piepkleine voorouders hadden geërfd, zoals een donzig ‘verenkleed’ en een wendbare anatomie. En die erfenis was van groot belang toen het leven op aarde opnieuw door een massa-extinctie werd getroffen.

Dinosauriërs aan de macht

Het einde van het Trias, 201 miljoen jaar geleden, werd gemarkeerd door een nieuwe mega-uitbarsting van vulkanische vloedbasalten (ditmaal door het opbreken van het supercontinent Pangea). De gevolgen van deze catastrofe, die tot de Trias-Jura-massa-extinctie leidde, waren niet zo rampzalig als die gedurende de Eind-Permische extinctie, maar verwoestend genoeg om het klimaat op aarde volledig in de war te schoppen.

Het verhaal van deze extinctieperiode begint nu pas duidelijker te worden, maar een van de mogelijkheden is dat verwanten van de krokodil en andere reptielen uit het Trias geen antwoord hadden op de wereldwijde opwarming en daaropvolgende afkoeling van de aarde. De dinosauriërs en pterosauriërs daarentegen waren dankzij hun vacht van ‘proto-veren’ beter uitgerust om hun lichaamstemperatuur te reguleren. Rond deze tijd hadden zowel de dinosauriërs als de pterosauriërs zich inmiddels ontwikkeld tot zeer diverse groepen dieren, die zich aan uiteenlopende omstandigheden konden aanpassen. Kleine, wendbare en vleesetende dinosauriërs leefden naast reusachtige planteneters met ellenlange nekken, terwijl de pterosauriërs de eerste gewervelde dieren werden die het luchtruim kozen.

Halverwege het Jura, rond 175 miljoen jaar geleden, heersten de dinosauriërs op aarde. Grote roofdieren met gekartelde en naar binnen gebogen tanden, zoals megalosaurus, waarden in de uitgestrekte wouden rond. Lage, gepantserde planteneters als huayangosaurus aten van varens. En torenhoge planteneters met lange nekken, zoals spinophorosaurus, zouden zich later ontwikkelen tot de grootste landdieren die ooit op aarde hebben rondgelopen.

Na miljoenen jaren in de schaduw van andere diergroepen te hebben geleefd, hadden de dinosauriërs de aarde veroverd. En tijdens hun heerschappij speelden ze ongewild een rol in het toekomstige succesverhaal van hun opvolgers, de zoogdieren.

Een van de overlevende afstammingslijnen van de proto-zoogdieren bracht een nieuwe lijn van kleine wezentjes voort, die vooral ’s nachts actief waren en niet veel groter werden dan een muis. Net als de directe voorlopers van de dinosauriërs hadden ze een donzige vacht, een razendsnel metabolisme en een voorliefde voor insecten. Terwijl de levenscyclussen op aarde verder draaiden, wisten deze vroege zoogdiertjes habitats te vinden in de marge van het dinosauriërrijk – totdat hun verdere ontwikkeling werd bevorderd door wéér een massa-extinctie, ditmaal het gevolg van de inslag van de Chicxulub-asteroïde, waarbij de ‘verschrikkelijke hagedissen’ voorgoed van de aardbodem verdwenen.

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

Lees meer