Dinosaurussen met veren aan het einde van het “dinotijdperk” waren goede duikers. Dit blijkt uit onderzoek naar dinoveren die in een tachtig miljoen jaar oude barnsteen in Canada zijn gevonden. De structuur van een van deze veren komt overeen met de buikveren van de fuut. Deze watervogel kan dankzij zijn buikveren gemakkelijk duiken.
De barnstenen uit Grassy Lake, Alberta zijn 100-66 Ma (million years ago) aan het einde van het dinotijdperk ontstaan. Dit is een periode die in de geologie ook wel het Late Krijt wordt genoemd. Grassy Lake is beroemd om haar insecten bevattende barnstenen. Deze keer zijn het echter geen ingesloten insecten, maar gefossiliseerde veren van ‘avian’-dinosaurussen. Dit komt uit het Engels (avian-dinosaurs) en betekent vogel-dinosaurussen.
De ‘avian’-dinosaurussen kunnen worden onderverdeeld in niet-vliegende dinosaurussen met veren en vliegende dinosaurussen met veren (oervogels). Moderne vogels zijn vanuit de oervogels geëvolueerd. Voetafdrukken en fossielen van beide groepen zijn gevonden in de jongere, aangrenzende aardlagen, waar de barnstenen vandaan komen. Op basis hiervan gaan Ryan McKellar en zijn collega’s er vanuit dat de veren van beide groepen ‘avian’-dinosaurussen afkomstig zijn.
Barnsteen
Barnsteen met ingesloten insecten.
Klara Elwenspoek
Een barnsteen ontstaat als het hars van een naaldboom bewaard blijft en versteent. Zacht weefsel, dat normaal gesproken zou vergaan, blijft er erg goed in bewaard omdat het niet in aanraking met zuurstof kan komen. Een mier die in de hars loopt en blijft vastplakken zou zo bewaard kunnen blijven. Voorwaarde is wel dat de mier helemaal omsloten moet zijn met hars. Op dezelfde manier kunnen ook dinoveren bewaard blijven als een dinosaurus met zijn verenkleed langs een boom met hars strijkt.
Gat in evolutie
De evolutie van de veer was lang een groot raadsel. Voor de vondst van Chinese veerafdrukken was er weinig over bekend. De eerste oervogel (de Archaeopterix) die gevonden werd, had al moderne veren en verklapte daardoor niets over hoe de complexiteit van de veer tot stand was gekomen. Ook Darwin brak er zijn hoofd over: “The sight of a feather in a peacock’s tail, whenever I gaze at it, makes me sick!”.
De vondst van de Chinese veerafdrukken uit de Late Jura (161-146 Ma) tot het Vroege Krijt (146-100 Ma) brachten hier verandering in. Ze lieten zien dat behalve oervogels ook niet-vliegende dinosaurussen veren droegen. Op basis van deze vondst werd een evolutiemodel van de veer ontwikkeld. Tot dan toe was het evolutiemodel vooral giswerk geweest. Dit nog steeds geaccepteerde evolutiemodel bestaat uit vijf fases (zie kader). Fase I beschrijft de meest primitieve veer en tot fase V behoren alle gespecialiseerde moderne veren.
In tegenstelling tot de Late Jura en het Vroege Krijt, zijn exemplaren van fossiele veren die uit het Late Krijt dateren erg schaars. Hierdoor was er weinig bekend welke evolutiefases van de veer in het Late Krijt allemaal aanwezig waren. De in Canada gevonden dinoveren brachten hier verandering in.
Evolutie van de veer
Het algemeen geaccepteerde evolutiemodel van de veer bestaat uit vijf fases. Fase I beschrijft de meest primitieve veer zoals de veerafdrukken uit de Jura van China. Deze veer wordt gekarakteriseerd door één zogenaamd “filament”. Dit is een soort vezelachtige streng die lijkt op het onderste, holle gedeelte van de nerf van een moderne veer.
Schematische weergave van de verschillende evolutiefases van de veer. Rechtsonder een schematische weergave van een contourveer (fase V): 1. Schacht 2. Spoel 3. Buiten- (a) en binnenvlag (b) 4. Nevenveer 5. Bovennavel 6. Ondernavel 7. Veerast 8. Boogstraal 9. Haakstraal
bewerkt naar Science
Vervolgens ontvouwt dit ene filament zich in een bosje filamenten (fase II) en beginnen de filamenten in fase III verscheidene vertakkingen te vertonen. In de anatomie van de moderne veer worden deze vertakkingen veerasten, boogstralen en haakstralen genoemd. Om met de veren te kunnen vliegen, moeten ze een dichtere structuur krijgen. Dit gebeurt in fase IV: haakjes ontstaan langs de haakstralen, zodat de boog- en haakstralen in elkaar grijpen. De contourveer zoals we die vandaag de dag kennen is hiermee “vliegklaar”. Tijdens fase V neemt de complexiteit van de structuur verder toe. Voorbeelden zijn de ontwikkeling van asymmetrie en nevenveren.
De veren van oervogels en moderne vogels die gebruikt worden om te vliegen behoren daarom tot fase IV en V. De type veren die in het verenkleed van niet-vliegende dinosaurussen zijn gevonden behoren tot fase I-III. Deze konden niet gebruikt worden om te vliegen. Desondanks zijn ook deze veren nog bij moderne vogels terug te vinden, zoals de buikveren van de fuut (fase III).
Duikende dino
Wat de vondst uit Canada zo bijzonder maakt, is dat alle evolutiefases tussen de fase-1-veer en de moderne veer in de barnstenen aanwezig zijn. McKellar heeft elf verentypes kunnen onderscheiden. Zo zijn behalve de fase-1-veer ook complexere veren van fase IV en V gevonden. De complexere veren behoren waarschijnlijk tot de oervogels. De gevonden fase-1-veren tonen de meeste overeenkomst met fossiele veerafdrukken van niet-vliegende dinosaurussen. Dit wijst er op dat de fase-1-veren hoogstwaarschijnlijk ooit tot het verenkleed van niet-vliegende dinosaurussen hebben behoord. Door de primitieve structuur van de veren konden dinosaurussen ze echter niet gebruiken om te vliegen. Hun functie was waarschijnlijk het isoleren en regelen van de lichaamstemperatuur.
Het meest opvallende aan deze ontdekking waren veren van fase II en III. Zij vertonen krullen in hun zijtakken, net zoals de buikveren van de fuut. Norell beweerde in 2011 dat de structuur met al zijn lussen en haken een beetje als klittenband werkt: veren blijven netjes georganiseerd. Daarnaast kunnen de veren dankzij hun structuur water absorberen.
Bij de fuut werkt dit als volgt: de absorptie van water verlaagt de drijfkracht en zorgt voor een betere stroomlijning. Hierdoor ervaart de fuut minder weerstand van het water en kan hij makkelijker duiken. Kortom, het gegeven dat er vergelijkbare veren in de Canadese barnsteen gevonden zijn geeft aan dat het verenkleed van niet-vliegende dinosaurussen tachtig miljoen jaar geleden waarschijnlijk al werd gebruikt om het duiken te vergemakkelijken.
De grote variatie aan dinoveren in de barnstenen toont aan dat net zoals in de Late Jura en het Vroege Krijt er aan het einde van het dinotijdperk verschillende evolutiefases van de veer naast elkaar bestonden en verschillende functies bekleedden. De verendos van dinosaurussen had dus wel degelijk een functie en was niet puur ter decoratie, zoals eerst gedacht.
Bronnen:
- Chen et al., ‘An exceptionally well-preserved theropod dinosaur from the Yixian formation of China’, Nature 391 (1998) 147-152.
- Currie, P.J., In Dinosaur Provincial Park: A Spectacular Ancient Ecosystem Revealed, P.J. Currie, E.B. Koppelhus, Eds. (Indiana Univ. Press, Bloomington, 2005), 367-397.
- Darwin, F. Ed., Letter to Asa Gray, dated 3 April 1860, The life and letters of Charles Darwin (John Murray, London, 1887), vol. 2, 296; (D. Appleton and Company, New York and London, 1911), vol. 2, 90-91.
- Longrich, N., ‘An ornithurine-dominated avifauna from the Belly River Group (Campanian, Upper Cretaceous) of Alberta, Canada’, Cretaceous Research 30 (2009) 161-177.
- McKellar et al., ‘A diverse Assemblage of Late Cretaceous Dinosaur and Bird Feathers from Canadian Amber’, Science 333 (2011) 1619-1622.
- Norell, M.A., ‘Fossilized feathers’, Science 333 (2011) 1590-1591.
- Prum, R.O., ‘Developmental and Evolutionary Origin of Feathers’, Journal of Experimental Zoology 285 (1999) 291-306. PDF
- Qiang et al., ‘Two feathered dinosaurs from northeastern China’, Nature 393 (1998) 753-761.
Zie ook:
- Jurassic Park dino had veren (Kennislinknieuws)
- Ook vogels lieten massaal het leven (Kennislinknieuws)
- Dino Xiaotingia velt mogelijk de status van Archaeopteryx als oudste vogel (Kennislinknieuws van NGV Geonieuws)
- Schrikvogel vocht als Mohammed Ali (Kennislinknieuws van NGV Geonieuws)
- Landing van vliegende dino gevonden (Kennislinknieuws)
- Reuzenvogel steeg op met kikkersprong (PDF)
- Unieke oervogel gevonden (Kennislinkartikel)
- Archaeopteryx had verstandelijk vermogen tot vliegen (Kennislinkartikel van NGV Geonieuws)
- Gevederde dinosauriër zonder veren duidt op complexe evolutie (Kennislinkartikel van NGV Geonieuws)
- Hoe vliegt de oervogel? (Kennislinkartikel van Natuurwetenschap & Techniek)