Sauropod-dinosaurussen - de grootste landdieren aller tijden - wogen tot 80-100 ton en bereikten een lengte van 40-50 meter. Door alle beschikbare gegevens samen te vatten, noemden paleontologen vijf hoofdfactoren die de ontwikkeling van gigantisme bij sauropoden mogelijk maakten: weigering om op voedsel te kauwen, snelle voortplanting door veel kleine eieren te leggen, snelle groei, een perfect ademhalingssysteem en een afname van de stofwisseling bij volwassen dieren in vergelijking met jonge dieren
Het tijdschrift Science publiceerde een artikel van paleontologen Martin Sander van de Universiteit van Bonn en Marcus Clauss van de Universiteit van Zürich, waarin de auteurs de resultaten samenvatten van jarenlange studie van gigantische sauropod-dinosauriërs. In termen van hun massa waren deze dieren een orde van grootte groter dan de grootste landzoogdieren, evenals vertegenwoordigers van andere groepen dinosauriërs (theropoden en ornithischids).
Sauropoden verschenen aan het einde van het Trias (ongeveer 210 miljoen jaar geleden). Tot op heden hebben paleontologen ongeveer 120 geslachten van sauropoden beschreven. Deze herbivore reuzen domineerden vele terrestrische ecosystemen van het midden van de Jura tot het einde van het Krijt, dat wil zeggen ongeveer 100 miljoen jaar - tweemaal zo lang als de bloeitijd van grote herbivore zoogdieren. De sauropoden waren dus een zeer succesvolle en bloeiende groep, helemaal geen "evolutionaire fout".
Het spreekt voor zich dat zowel wetenschappers als het grote publiek zich bezighouden met de vraag: waarom zijn sauropoden zo groot geworden?
Het is niet mogelijk om het gigantisme van sauropode door externe redenen te verklaren, hoewel dergelijke pogingen herhaaldelijk zijn gedaan. Ze probeerden bijvoorbeeld een verband te vinden tussen de evolutionaire dynamiek van de grootte van sauropoden en factoren als de concentratie van zuurstof en kooldioxide in de atmosfeer, veranderingen in klimaat, zeeniveau en landoppervlak - en in alle gevallen bleek dat er geen significante correlaties waren. Hieruit concluderen de auteurs dat de sleutel tot het mysterie van het gigantisme van sauropoden moet worden gezocht in hun biologie.
Diagram dat de relatie illustreert tussen primitieve en geavanceerde kenmerken bij de grootste plantenetende dieren: zoogdieren, sauropoden, ornithischische dinosauriërs en moderne reptielen. Van links naar rechts: zoogdieren (Afrikaanse olifant, giraf, fossiele neushoorn indricotherium), sauropoden (Argentinosaurus, Brachiosaurus), ornithischian dinosaurussen (Shantungosaurus, Triceratops), gigantische Galapagos-schildpad. Figuur: uit het besproken artikel in Science
Promotie video:
De structuur van de tanden, mond en nek bij sauropoden is behoorlijk divers, wat aangeeft dat ze geen voor eens en altijd vastgesteld dieet hadden (hoewel ze ongetwijfeld allemaal alleen plantaardig voedsel aten). Alle sauropoden hebben echter één primitief kenmerk dat hen scherp onderscheidt van andere grote fytofagen: zoogdieren en ornithischian dinosauriërs. Sauropoden kauwden nooit op voedsel: hun tanden en kaken waren klein en volkomen ongeschikt om op te kauwen. Ze hadden ook niet de gewoonte om stenen in te slikken om met hun hulp de ingeslikte vegetatie in de maag te vermalen, zoals sommige andere dinosauriërs en vogels deden. Blijkbaar werd de afwezigheid van een kauwapparaat gecompenseerd door het feit dat het spijsverteringskanaal van sauropoden, vanwege hun monsterlijke grootte, erg lang was, zodat zelfs ongekauwd voedsel de tijd had om erin te verteren.
De weigering om op voedsel te kauwen zorgde ervoor dat de kop van de sauropode klein bleef, en dit maakte op zijn beurt de ontwikkeling mogelijk van een zeer lange nek, waardoor sauropoden moeiteloos voedselbronnen konden bereiken die ontoegankelijk waren voor andere dieren. Aangenomen wordt dat de lange nek ook kan worden gebruikt om seksuele partners aan te trekken; misschien vochten de mannelijke sauropoden met hun nek als moderne giraffen. In dit geval had seksuele selectie moeten hebben bijgedragen aan de verlenging van de nek.
Daarentegen hebben de meeste grote plantenetende zoogdieren en ornithische dinosauriërs zeer krachtige tanden, kaken en kauwspieren ontwikkeld, wat resulteerde in een dramatische toename van de kopomvang. Dit legde aanzienlijke beperkingen op aan de aanvaardbare neklengte.
Grote lichaamsafmetingen veroorzaken een aantal fysiologische problemen, waarvan de belangrijkste het probleem van oververhitting is. Bovendien maakt de aanwezigheid van een lange nek het moeilijk voor frisse lucht om de longen binnen te dringen (je moet heel diep inademen, zodat niet alleen de lucht die in de lange luchtpijp achterblijft na de vorige uitademing in de longen komt). De sauropoden lijken beide problemen te hebben opgelost door de ontwikkeling van een zeer geavanceerd en geavanceerd luchtzaksysteem.
Luchtzakken verschenen hoogstwaarschijnlijk zelfs in de gemeenschappelijke voorouders van alle dinosauriërs als hagedissen, dat wil zeggen sauropoden en vleesetende theropoden, en van de laatstgenoemden werden ze geërfd door vogels. Bij vogels wordt, dankzij luchtzakjes die met de longen zijn verbonden door een complex systeem van pijpen en kleppen, frisse lucht door de longen geperst, zowel bij inademing als bij uitademing. Naast het intensiveren van de ademhaling, zorgen luchtzakjes voor effectieve koeling van het lichaam. Het feit dat hagedisachtige dinosaurussen ook luchtzakken hadden, blijkt uit de resultaten van het bestuderen van hun botten (veel luchtzakjes dringen door in de botten of laten karakteristieke afdrukken achter). Zie voor de laatste informatie over luchtzakken bij dinosauriërs een recent gepubliceerd artikel: Sereno PC, Martinez RN, Wilson JA, Varricchio DJ, Alcober OA, et al.(2008) Bewijs voor aviaire intrathoracale luchtzakken in een nieuwe roofzuchtige dinosaurus uit Argentinië // PLoS ONE 3 (9): e3303.
Om de gigantische omvang echt van nut te zijn voor sauropoden en om te worden ondersteund door selectie, moesten sauropoden zo snel mogelijk groeien. Als het dier al op gigantisme heeft vertrouwd - om zichzelf te beschermen tegen roofdieren of om toegang te krijgen tot de kronen van hoge bomen - dan is het niet rendabel als het klein is en moet de kindertijd zo snel mogelijk worden gepasseerd. Sauropoden moesten ondertussen hun massa met 100.000 keer vergroten om hun maximale grootte te bereiken - een recordaantal voor reptielen, om nog maar te zwijgen van vogels en zoogdieren (een uitgekomen kalf woog slechts een paar kilo, en een volwassen, verharde dinosaurus - vele tientallen tonnen). De histologische analyse van de botten van sauropoden bevestigt in het algemeen de aanname van snelle groei, hoewel deze gegevens niet geheel ondubbelzinnig zijn. Blijkbaar bereikten sauropoden geslachtsrijp in de tweede,en de maximale grootte - in het derde decennium.
Zo'n snelle groei is alleen mogelijk onder de voorwaarde van een zeer intensief metabolisme - hetzelfde als bij moderne vogels en zoogdieren. Als de stofwisseling bij volwassen sauropoden echter zo hoog zou blijven, zouden ze onvermijdelijk oververhit raken en zou geen enkele hoeveelheid luchtzakken hen kunnen redden. Bovendien zouden ze een totaal onvoorstelbare hoeveelheid voedsel nodig hebben. De auteurs zien maar één uitweg uit deze tegenstrijdigheid: blijkbaar was de stofwisseling in sauropoden hoog in de jeugd en aanzienlijk afgenomen met de leeftijd. Helaas hebben paleontologen nog geen directe gegevens over de stofwisseling van sauropoden.
Van alle dinosauriërs is bekend dat ze ovipaar zijn. Hun welpen werden klein en onbeschermd geboren, maar het waren er veel. Daarentegen brengen grote plantenetende zoogdieren grote en goed beschermde jongen voort, maar in zeer kleine aantallen. Hierdoor verhoogt de ontwikkeling van gigantisme bij zoogdieren de kans op uitsterven van de soort aanzienlijk: hoe groter het dier, hoe minder het produceert, en hoe langer het duurt om de populatiegrootte te herstellen na zijn tijdelijke achteruitgang. Sauropoden waren niet gebonden aan deze beperking: gigantisme erin leidde niet tot een afname van de vruchtbaarheid en de populatiegrootte kon onder gunstige omstandigheden zeer snel groeien.
Dus, volgens de auteurs, werd gigantisme in sauropoden mogelijk dankzij een speciale combinatie van primitieve en geavanceerde kenmerken. De primitieve eigenschappen die hebben bijgedragen aan gigantisme zijn het onvermogen om op voedsel te kauwen en eieren te leggen; geavanceerd - snelle groei, perfect ademhalingssysteem en metabolische snelheid die verandert met de leeftijd.