Nieuwe paleontologische vondsten veranderen de heersende opvattingen over pterosauriërs - en de meest bizarre dieren die ooit over de aarde zijn gevlogen.
Pterosaurus en Pterodactyl zijn twee namen voor bizarre vliegende wezens; de eerste betekent in vertaling uit het Grieks "vleugelhagedis", de tweede - "vliegende vinger".
Voor het eerst werden in de 18e eeuw de resten van zo'n dier gevonden. Sindsdien hebben wetenschappers meer dan 200 soorten gevleugelde hagedissen beschreven, maar het algemene idee van deze draken, die meer dan 160 miljoen jaar in de lucht van het Mesozoïcum regeerden, blijft hetzelfde.
We stellen ons ze steevast voor als onhandige, maar zeer gevaarlijke vliegende reptielen met een lange snavel en leerachtige vleugels, die als pinguïns op hun achterpoten ijsberen.
Neem bijvoorbeeld de film A Million Years BC uit 1966, waarin een doordringende paarse pterosauriër de heldin Raequel Welch meeneemt naar haar nest om haar welpen te voeden (spoiler alert: de schoonheid in een bikini ontsnapte). Is er in 50 jaar iets veranderd? Helemaal niet: in Jurassic World, gefilmd in 2015, dragen pterosauriërs nog steeds meer van hun eigen gewicht de lucht in. (Voor het geval dat, laten we verduidelijken: de laatste pterosauriërs stierven 66 miljoen jaar geleden uit, dat wil zeggen een eeuwigheid voordat mensen op aarde verschenen.)
De enorme hoeveelheid recent fossiel bewijs suggereert dat pterosauriërs in alle soorten en maten voorkwamen en sterk varieerden in gedrag. Honderden soorten pterosauriërs leefden tegelijkertijd en bezetten verschillende ecologische niches, zoals de vogels van vandaag. Onder hen waren gigantische monsters, zoals Quetzalcoatl (Quetzalcoatlus northropi), een van de grootste vliegende wezens die tegenwoordig bekend zijn: staande op handen en voeten kon hij de hoogte van een giraffe evenaren, en met een spanwijdte van 10,5 meter. Maar er waren ook pterosauriërs ter grootte van een mus: ze zaten op takken in oeroude bossen en vingen hoogstwaarschijnlijk insecten.
Een van de meest merkwaardige vondsten zijn de versteende pterosauruseieren. Door de best bewaarde exemplaren te scannen, zagen wetenschappers de embryo's onder de schaal en konden ze leren hoe ze zich ontwikkelden. Er werd zelfs één ei gevonden in de eileider van een vrouwelijke Darwinopterus, die in China woonde, en ernaast een ander, dat blijkbaar werd uitgeperst onder het gewicht van vulkanische as dat het dier bedekte. Mevrouw T (zo heette dit vrouwtje) werd de eerste pterosauriër, wiens geslacht nauwkeurig werd bepaald. Er was geen kuif op haar schedel. Misschien sierden dergelijke uitlopers alleen de hoofden van mannetjes, zoals ze de mannetjes van sommige moderne vogelsoorten sieren - de natuur gaf ze een grote, felgekleurde kam om individuen van het andere geslacht aan te trekken.
Na al deze vondsten lijken pterosauriërs dichter bij ons te zijn gekomen, maar alles is niet genoeg voor wetenschappers. En op weg naar Big Bend National Park in het zuidwesten van Texas deelt paleontoloog Dave Martill van de Universiteit van Portsmouth met mij zijn werkplannen: ten eerste, om een ratelslang te ontmoeten en te bewonderen; ten tweede, zoek de hele schedel van quetzalcoatl. De kansen om het eerste punt van het programma te vervullen zijn onmetelijk hoger.
Promotie video:
Het belangrijkste voor een pterosaurenexpert is om optimistisch te zijn. Stel je voor dat je op die en die dag daarheen gaat en op zijn minst iets vindt dat voor hen relevant is, is als het kopen van een loterijticket en meteen beginnen met plannen waaraan je je winst gaat besteden. Pterosauriefossielen zijn uiterst zeldzaam omdat hun botten hol en dun waren. Wat quetzalcoatl betreft, we weten het dankzij slechts een paar fragmenten die in de jaren zeventig in Big Bend Park zijn gevonden.
De holle, ultralichte botten van pterosauriërs waren goed voor de vlucht, maar worden zelden zo intact bewaard als de overblijfselen van deze Anhanguera. In de meeste gevallen worden ze verpletterd, 'alsof er een wals overheen is gereden'.
Martill en zijn collega Nizar Ibrahim spendeerden drie dagen aan het zoeken naar fossiele botten in de bedding van droge rivieren in het park. Ze liepen op en neer over de Pterodactyl Ridge (wat een veelbelovende naam!), Af en toe controleerden ze de kaarten die waren samengesteld door de ontdekker van deze hagedis. Ze doken in alle nuances van geologische lagen ("Kijk naar deze manifestaties van Milankovitch-cycli!" - riep Martill uit, wat betekent dat periodieke veranderingen in de vorm van de baan van de aarde en de helling van zijn as, zoals vastgesteld door de Servische astronoom Milutin Milankovic aan het begin van de 20e eeuw, het klimaat beïnvloeden planeet, en dit wordt weerspiegeld in de cyclische structuur van sedimentaire afzettingen). Terwijl hij op de zandstenen bergkam klom, waarvan het onmogelijk leek om eraf te komen, liet Martill zich alleen maar vallen: “Waar de onze niet verdween! ", Sprong naar beneden en bleef ongedeerd.
De onderzoekers hadden echter geen kans om een ratelslang te ontmoeten of zelfs maar een fragment van een pterosauriërbot te vinden. Als troost kwamen ze het dijbeen van een gigantische dinosaurus tegen, hoogstwaarschijnlijk een sauropode. Maar ze zijn niet geïnteresseerd in dinosaurussen.
Paleontologen verlaten het nationale park en ontwikkelen een plan voor een nieuwe zoektocht naar quetzalcoatl - ze willen echt meer weten over deze geweldige hagedis, waarin alles ongebruikelijk is: grootte, uiterlijk en gedrag - dit kan worden beoordeeld aan de hand van de weinige overgebleven fossielen ervan.
In sommige delen van het fossiel van de Zheholopter uit China zijn subtiele afdrukken van haren of dons bewaard gebleven. (Voor het eerst werden dergelijke integumentaire structuren ontdekt door Sovjet-paleontologen in de Jura-pterosauriërs.) Foto: INSTITUUT VOOR GEWERVELDE PALEONTOLOGIE EN PALEOANTHROPOLOGIE, BEIJING
Het concept van pterosauriërs is veel veranderd - zelfs wat betreft hun uiterlijk en gedrag. Dit wordt gedeeltelijk verklaard door het feit dat wetenschappers tot voor kort hun conclusies moesten bouwen op een extreem klein aantal monsters.
Pterosauriërs verschilden, eerlijk gezegd, heel vreemd van anatomie. Het lijkt misschien dat ze slecht waren aangepast voor het leven op aarde of in de lucht. Ooit werd zelfs gedacht dat vleugelhagedissen op hun buik kropen, of stelde zich voor dat ze op hun achterpoten liepen met lange voorpoten naar voren gestrekt als een zombie en achter hen aan sleepten als een mantel met gevouwen vleugels. Later, volgens fossiele sporen, werd vastgesteld dat pterosauriërs zich op vier ledematen bewogen, maar er was nog steeds geen duidelijkheid over hoe en waar ze precies hun vleugels legden. En ze twijfelden zo erg aan hun vliegvermogen dat ze dachten dat ze niet van de grond konden komen, behalve door zichzelf van de klif te werpen.
"Het is heel gewoon om mensen te zien met een hoofd en nek die drie of zelfs vier keer de lengte van het lichaam hebben", zegt biofysicus Michael Habib van het Natural History Museum in Los Angeles County. Zelfs wetenschappelijk geschoolde kunstenaars vergissen zich vaak wanneer ze hen portretteren. "Ze nemen de vogel als model, voegen er enkel zwemvliezen en een kuif aan toe", zegt Michael. "De lichaamsverhoudingen van de pterosauriërs waren echter helemaal niet aviair."
Khabib besloot de heersende ideeën over de biomechanica van pterosauriërs te herzien door ten eerste een wiskundige benadering te gebruiken en ten tweede de praktische kennis van de anatomie van gewervelde dieren, die hij opdeed in zijn andere werk, namelijk in het laboratorium van de medische school van de University of Southern California. Zoals de meeste wetenschappers gelooft Michael dat de eerste pterosauriërs, ongeveer 230 miljoen jaar geleden, zijn geëvolueerd uit lichte, slanke reptielen die zeer geschikt waren om te rennen en te springen. Het vermogen om te springen - om een vliegend insect te grijpen of de tanden van een roofdier te ontwijken - is geëvolueerd tot het vermogen, zoals Habib het uitdrukte, "om te springen en in de lucht te zweven".
Aanvankelijk zweefden pterosauriërs waarschijnlijk alleen, en vervolgens, tientallen miljoenen jaren vóór vogels (en nog meer vóór vleermuizen), werden ze de eerste gewervelde dieren die de klappende vlucht onder de knie hadden.
Met behulp van vergelijkingen die in de vliegtuigbouw worden gebruikt, weerlegden Habib en zijn collega's de hypothese van klifspringen. Bovendien bewezen ze dat als pterosauriërs opstijgen vanuit een rechtopstaande positie, staande op hun achterpoten, en bij grote soorten, de dijbeenderen zouden breken door overbelasting. Opstijgen met vier ledematen is praktischer.
"Je moet opspringen, leunend op de voorste ledematen, als een hoogspringer - op zijn paal", legt Habib uit. Om op te stijgen uit het water, gebruikten pterosauriërs vleugels als roeispanen bij het roeien: ze duwden ze van het oppervlak. En nogmaals, net als roeiers hadden ze grote, goed ontwikkelde schouders, die vaak werden gecombineerd met opvallend kleine benen om de weerstand tijdens de vlucht te minimaliseren.
De vleugel van een pterosauriër was een membraan dat zich van schouder tot enkel uitstrekte; en het werd gestrekt door een extreem lange vliegende (vierde) vinger, die de voorrand van de vleugel vormt. Monsters uit Brazilië en Duitsland laten zien dat het membraan is doorboord door fijne spieren en bloedvaten. Eiwitstrengen "naaien" het gaf extra stijfheid aan het septum. Wetenschappers geloven nu dat pterosauriërs het vleugelprofiel enigszins kunnen veranderen, afhankelijk van de vluchtomstandigheden, door spieren samen te trekken of de enkels naar binnen of naar buiten te draaien.
Het veranderen van de hellingshoek van de versteende pees op de pols, de pteroïde, heeft mogelijk hetzelfde doel gediend als het omkeren van de lamellen in grote moderne vliegtuigen - het verhogen van de lift bij lage snelheden.
Bovendien waren bij pterosauriërs meer spieren en een groter deel van het lichaamsgewicht betrokken bij het verzekeren van de vlucht dan bij vogels. En in hun hersenen, zoals bij vogels (en nog beter), werden de frontale en visuele lobben, het cerebellum en het labyrint ontwikkeld: zo'n brein kon snel reageren op veranderingen in de situatie tijdens de vlucht en signalen doorgeven aan tal van spieren die de spanning van het membraan regelen.
Dankzij het werk van Habib en zijn collega's zijn pterosauriërs niet langer een gevleugeld misverstand, maar bekwame vliegeniers. Veel soorten lijken te zijn aangepast voor langzame maar zeer lange vluchten over lange afstanden; ze konden boven de oceaan zweven met behulp van zwakke warme opwaartse luchtstromen (thermiek). Er waren ook soorten die Khabib supervliegers noemt: bijvoorbeeld de albatrosachtige Nyctosaurus, met een spanwijdte van bijna drie meter, glij-eigenschappen, vooral de afstand die hij vloog voor elke meter afdaling, waren redelijk vergelijkbaar met de kenmerken moderne sportzweefvliegtuig.
"Oké, alles is duidelijk met vleugels", begon een paleontoloog een keer na de lezing van Khabib. - Maar hoe zit het met de hoofden? “Quetzalcoatl kan bijvoorbeeld een schedel hebben van drie meter lang, terwijl een lichaam minder dan een meter is. En de Nykosaurus had een lange "mast" die uit een enorme schedel stak, waaraan waarschijnlijk een kuif was bevestigd.
Michael beantwoordde de vraag en sprak over de hersenen van pterosauriërs, waarvan de massa, net als bij vogels, de enorme kop slechts licht woog, over de botten, die hol waren, ook zoals bij vogels, en zelfs lichter. De dikte van de botwanden was soms niet meer dan een millimeter, terwijl het botweefsel werd gevormd door talrijke gekruiste lagen, die de botten stevigheid gaven (zoals in meerlagig multiplex). En van binnenuit werden de holtes voor grotere stijfheid doorkruist door scheidingswanden. Door dit alles konden pterosauriërs grote lichaamsafmetingen bereiken zonder aanzienlijke gewichtstoename.
De schedels versierd met ribbels en gapende monden waren zo groot dat Khabib, die ernaar keek, de “Scary Grey Wolf-hypothese” ontwikkelde: “Als je een grote mond hebt, kun je meer slikken. En de uitstekende top zou vrouwtjes kunnen aantrekken. " Om terug te komen op de vraag van die paleontoloog, waren pterosauriërs volgens Michael "enorme vliegende killer heads".
Junchang Lü, een van China's toonaangevende paleontologen, begroet gasten in een drukke straat in het centrum van Jinzhou, een grote commerciële stad in het noordoosten van het land, en begeleidt hen door de slecht verlichte gang van een ogenschijnlijk gewoon kantoorgebouw. Dit is eigenlijk het Jinzhou Paleontologische Museum. De directeur opent de deur van een kleine voorraadkast zonder ramen, en de ogen van degenen die komen openen wat de belangrijkste attractie voor bezoekers in een ander museum zou worden: alle planken en bijna de hele verdieping zijn bezet door monsters met verrassend complete, tot in de kleinste details, de overblijfselen van gevederde dinosauriërs, de oudste vogels en natuurlijk pterosauriërs.
Op een grote, bijna schouderlange, stenen plaat die tegen de muur tegenover de deur leunt, zie je een grote, verschrikkelijke pterosauriër met een spanwijdte van vier meter en kleine kippen achterpoten - zhenyuanopterus (Zhenyuanopterus). Zijn langwerpige kop is opzij gekromd en lijkt alleen uit kaken te bestaan, en de tanden worden langer en meer en meer achter elkaar naarmate ze het begin van de mond naderen. "Dit is om het gemakkelijker te maken om te vissen terwijl je op het wateroppervlak drijft", legt Lu uit. Zhenyuanopter is slechts een van de drie dozijn soorten pterosauriërs die hij sinds 2001 heeft beschreven (velen liggen nog steeds op de planken te wachten om bestudeerd te worden).
De schedel van de visetende Ankhanguera is in zijn natuurlijke positie bewaard gebleven - tot grote vreugde van paleontologen. Foto: NATIONAAL MUSEUM VAN NATUUR EN WETENSCHAP, TOKIO
Het Jinzhou Museum is een van de tien soortgelijke paleontologische musea verspreid over de provincie Liaoning, waar een schat aan pterosauriefossielen te vinden is en een van de regio's waar vondsten zijn gedaan die China de afgelopen jaren in de voorhoede van de paleontologie hebben geplaatst.
Bovendien is Liaoning de belangrijkste arena van rivaliteit, en mensen van buitenaf vergelijken wat hier gebeurt, niet helemaal terecht, met de 'botoorlogen' die de pioniers van de Amerikaanse paleontologie Othniel Charles Marsh en Edward Drinker Kop in de 19e eeuw met elkaar voerden.
De partijen bij deze rivaliteit zijn Lu, die de PRC Academy of Geological Sciences vertegenwoordigt, en Shaolin Wang, wiens met fossielen gevulde studie zich bevindt aan het Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology in Beijing. Deze experts, zoals Marsh en Cope, werkten al vroeg in hun carrière samen en gingen daarna uit elkaar, en sindsdien hebben ze elkaar vijandig behandeld, maar daar wordt geen reclame voor gemaakt. "Twee tijgers kunnen niet met elkaar overweg op dezelfde berg", grijnst hun collega Shunxing Jiang.
In de vijftien jaar die sindsdien zijn verstreken, hebben Lu en Wang elkaar meer dan eens overtroffen in het aantal ontdekkingen, en een paar van hen hebben meer dan 50 nieuwe soorten pterosauriërs beschreven - bijna een kwart van alles wat er vandaag bekend is. Sommige van deze nieuwe soorten zullen echter uiteindelijk worden erkend als synoniemen van de eerste, zoals vaak het geval is in de paleontologie. De rivaliserende partijen zullen in de toekomst echter meer ontdekkingen doen. "Ze zouden de hele dag tien jaar moeten werken om alles te beschrijven wat ze al hebben opgegraven", merkt een van de gasten jaloers op. Als hij dit hoort, trekt Lü verbaasd zijn wenkbrauwen op: 'Ik denk dat tien jaar niet genoeg zal zijn.'
Het succes van Chinese wetenschappers is niet alleen te danken aan concurrentie, maar ook aan het feit dat ze op het juiste moment op de juiste plaats waren. China is, samen met Duitsland, Brazilië, de Verenigde Staten en Engeland, een van de weinige landen ter wereld waar 90 procent van alle pterosauriefossielen is gevonden. Het gebeurde niet omdat pterosauriërs alleen leefden in de gebieden waar deze landen zich nu bevinden - fragmenten van hun skeletten zijn bijna overal te vinden. Alleen zijn hun overblijfselen hier beter bewaard gebleven.
Deze exclusiviteit is duidelijk in de provincie Liaoning. Aan het begin van het Krijt, zegt Lü, ontwikkelde zich een zeer diverse gemeenschap van organismen in de plaatselijke bossen en kleine zoetwatermeren - dinosauriërs, de eerste vogels, veel pterosauriërs en insecten. Doordat er af en toe vulkanen in de buurt uitbarsten, stierven veel dieren onder de as en vielen op de modderige bodem van de meren. De slachtoffers van dergelijke rampen werden zeer snel begraven, soms zelfs zonder zuurstoftoegang tot de overblijfselen, hun weefsels mineraliseerden sneller dan ze tijd hadden om te ontbinden en overleefden daarom. Paleontologen noemen zulke plaatsen Lagerstätte (Lagerstätte betekent in het Duits "deposito"). En toch moeten dergelijke vondsten maandenlang worden ontleed - om het ras te reinigen, zodat al hun kenmerken kunnen worden gezien, inclusief natuurlijkmet allerlei krachtige microscopen.
Alleen op plaatsen als het Pterosaur Museum in Beipiao of de recente tentoonstelling van vleugelhagedissen in het Beijing Museum of Natural History begin je fossielen anders waar te nemen - als onderdeel van een vroegere grote diversiteit.
Bijvoorbeeld Jeholopterus, een pterosauriër met een brede kikkerachtige mond, die volgens wetenschappers op libellen en andere insecten jaagde. Hier is de Ikrandraco, genoemd naar de gevleugelde wezens uit de Avatar: hij vloog waarschijnlijk laag boven het wateroppervlak en viste met een soort kiel op de onderkaak naar vis. Hier is een jungaripter (Dsungaripterus) gevonden in Noord-China met een slanke, omgekeerde snavel, waarmee hij aan weekdieren en andere ongewervelde dieren vasthaakte om vervolgens hun schelpen en schelpen met klonterige tanden te verpletteren.
En dit alles verdween aan het einde van het Krijt, 66 miljoen jaar geleden. Wat bleek er mis te zijn met de uiteindelijk uitgestorven pterosauriërs? Misschien zijn de dieren waarop ze jaagden verdwenen? Of bereikten ze in de loop van de evolutie zulke gigantische proporties dat ze een wereldwijde catastrofe, zoals de val van een asteroïde, niet konden overleven terwijl de kleine vogels het overleefden?
Als je echter naar hun perfect bewaard gebleven overblijfselen in een museum kijkt, denk je daar niet aan - er gebeurt iets verbazingwekkends: het lijkt erop dat deze wezens klaar zijn om zichzelf te bevrijden uit stenen gevangenschap en op zoek gaan naar hun ontbrekende fragmenten om weer boven de grond te zweven.
