Echte zeemonsters: De jacht op roofdier X

Door James O’Donoghue

Elke zomer gaat een team van de Universiteit van Oslo in Noorwegen op jacht naar monsters op het eiland Spitsbergen. Ze hebben geweren bij zich voor het geval ze worden bedreigd door ’s werelds grootste levende land carnivoor, de ijsbeer. Maar het zijn geen beren die ze zoeken. Ze zijn op zoek naar een veel grotere prooi, de meest geduchte roofdieren die ooit hebben geleefd.

Stap 150 miljoen jaar terug en Spitsbergen was bedekt met een koele, ondiepe zee die krioelde van zee reptielen. De dieren stierven uit en hun fossielen werden onderdeel van een eiland vol botten. Nergens anders ter wereld worden zoveel zeereptielen op één plaats gevonden.

Naar een paar korte weken gaat de zon nooit onder en stijgt de temperatuur tot net boven het vriespunt. Wetende dat de grond weldra bevroren zal zijn, graven de onderzoekers als gekken. “Het is net een goudkoorts, er liggen zoveel fossielen te wachten om gevonden te worden,” zegt teamleider Jørn Hurum. “De site is dichtbevolkt met skeletten. Op dit moment zijn er waarschijnlijk meer dan 1000 skeletten aan het verweren.”

De Arctische ontdekkingen van Hurum maken deel uit van een opmerkelijke renaissance in de belangstelling voor de zeereptielen van het Mesozoïcum, 251 tot 65 miljoen jaar geleden – waaronder de aankondiging deze week van een kolossaal nieuw zeereptiel uit de “Jurakust” van Dorset in Zuid-Engeland. We weten nu meer over deze groep wezens dan ooit tevoren.

Mariene reptielen behoorden tot de eerste gewervelde fossielen die de wetenschap kende en waren de sleutel tot de ontwikkeling van de evolutietheorie. Aan het eind van de 18e eeuw werden in een mijn in Maastricht in Nederland de massieve kaken van een hagedisachtig beest gevonden. Het dier, dat later Mosasaurus werd genoemd, hielp wetenschappers ervan te overtuigen dat dieren konden uitsterven, een radicaal concept in zijn tijd. In het begin van de 19e eeuw droegen ichthyosaurussen en plesiosaurussen, ontdekt door de legendarische fossielenjager Mary Anning rond Lyme Bay in het zuidwesten van Engeland, bij tot de totstandkoming van de paleontologiewetenschap. Zeereptielen behoorden tot de best begrepen uitgestorven wezens van de eerste helft van de 19e eeuw en speelden een belangrijke rol in het intellectuele debat dat Darwin’s evolutietheorie voedde.

Toch raakten ze uit beeld toen hun terrestrische verwanten in het middelpunt van de belangstelling kwamen te staan. Het duurde bijna een eeuw voor het onderzoek naar zee reptielen uit de schaduw van de dinosauriërs kwam. “Wetenschappers dachten dat ze alles wisten wat er te weten viel,” zegt plesiosaurusexpert Leslie Noè van het Thinktank museum in Birmingham, UK. “Het idee was dat ze het niet waard waren om bestudeerd te worden. Niemand zou dat nu nog zeggen. Ons begrip van zeereptielen is nu fenomenaal groter dan zelfs maar 10 jaar geleden.”

In de moderne wereld zijn zeereptielen zeldzaam: zoutwaterkrokodillen, zeeschildpadden en zeeslangen zijn zeldzaamheden in de kustwateren. In de ijsvrije periode van het Mesozoïcum echter, bevoeren reptielen de oceanen van pool tot pool, en namen de ecologische rollen in die nu grotendeels worden vervuld door walvissen, dolfijnen, bruinvissen, zeehonden en zelfs haaien.

Zoals de huidige zeezoogdieren, evolueerden zeereptielen van op het land levende voorouders en waren luchtademend. Voor hen was het een echte terugkeer naar het water. Reptielen ontwikkelden zich zo’n 300 miljoen jaar geleden uit amfibie-achtige voorouders die hun eieren in water moesten leggen. Reptielen daarentegen gedijen in hete, droge omgevingen.

Eén van de eersten die terugkeerden, waren de mesosauriërs, zo’n 280 miljoen jaar geleden. Zij waren volledig aquatisch met lange, dunne lichamen, gespreide voeten en kaken vol tanden. Zij verdwenen slechts een paar miljoen jaar later en lieten geen bekende nakomelingen achter.

Pas na de massale uitsterving van het Perm, 251 miljoen jaar geleden, begon een grootschalige reptielachtige invasie. De uitsterving was de grootste opruiming van leven die de wereld ooit heeft gezien en het zeeleven werd bijzonder hard getroffen: 19 van elke 20 zeedieren stierven uit.

Luchtademers

De lege zeeën waren rijp voor kolonisatie en reptielen waren goed geplaatst om er hun voordeel mee te doen. De temperaturen waren enkele graden warmer dan vandaag, wat koudbloedige reptielen zeer goed uitkwam. Omdat ze luchtademend waren, konden ze gedijen in het zuurstofarme water van de wereld na het Perzische tijdperk, waar vissen moeite hadden om te overleven. Grote roofvissen waren ook zeldzaam.

Vele soorten zeereptielen ontwikkelden zich tijdens het Mesozoïcum, maar vier springen eruit door hun overvloed, dominantie en wereldwijde verspreiding: ichthyosaurussen, plesiosaurussen, pliosaurussen en mosasaurussen. Alle vier groepen waren roofdieren en omvatten de top mariene roofdieren van hun tijd. Sommige soorten bereikten werkelijk enorme afmetingen.

Een sleutel tot hun succes was de evolutie van de levende geboorte, of vivipary. Het is al tientallen jaren bekend dat ichthyosaurus zich op deze manier voortplantte, dankzij goed bewaarde fossielen gevonden in de Holzmaden groeve in Duitsland. Eén prachtig exemplaar, nu in het Staatsmuseum voor Natuurlijke Historie in Stuttgart, toont een ichthyosaurus tijdens de bevalling, ook spectaculair te zien in het hieronder afgebeelde Chinese fossiel.

Viviparisatie kwam waarschijnlijk voor bij alle grote zeereptielen. In 2001 onderzocht Mike Caldwell van de Universiteit van Alberta (Canada) een fossiel van een mosasaurus in het Museum of Natural History in Triëst (Italië). “Zodra ik die lade opende, wist ik dat we een belangrijke ontdekking hadden gedaan. Voor me lag een mosasaurus met embryo’s – het had piepkleine versies van de volwassenen op een rij in zijn buik,” zegt hij.

In 2004 kwam het bewijs dat een groep voorouders van de plesiosauriërs, de keichousaurs, ook levende jongen baarde. Daardoor denken onderzoekers nu dat plesiosauriërs ook levendbarend moeten zijn geweest (Nature, vol 432, p 383). “Levend geboren worden stelt je in staat veel groter te worden omdat je niet in ondiep water hoeft te komen of je een weg naar het land hoeft te banen om eieren te leggen,” zegt Caldwell. “Als je in het water kunt bevallen, kun je de oceanen van de planeet koloniseren” (Proceedings of the Royal Society of London B, vol 268, p 2397).

Het eerste grote succesverhaal was dat van de ichthyosauriërs, die zo’n 245 miljoen jaar geleden in het fossielenbestand opduiken. Vroege ichthyosaurussen waren palingachtige wezens die dicht bij de kust bleven, maar in de loop van de volgende 40 miljoen jaar evolueerden ze tot gestroomlijnde, dolfijnvormige kruisers die door de open oceanen raasden, volgens ichthyosaurussen-expert Ryosuke Motani van de University of California, Davis (Nature, vol 382, p 347).

Sommige lijnen evolueerden tot de grootste zeereptielen die ooit hebben geleefd. In 2004 heeft een team onder leiding van Elizabeth Nicholls van het Royal Tyrrell Museum in Drumheller, Canada, een monsterlijke ichthyosaurus opgegraven uit 210 miljoen jaar oude rotsen in British Columbia. Met een lengte van 21 meter was de Shonisaurus even groot als een vinvis, het op één na grootste levende dier ter wereld. “Als je een dolfijn opblaast en hem magerder maakt, dan is dat waarschijnlijk hoe Shonisaurus eruit zag,” zegt Motani, die deel uitmaakte van het opgravingsteam (Journal of Vertebrate Paleontology, vol 24, p 838). Fragmentarische resten suggereren dat er rond die tijd nog grotere ichthyosaurussen bestonden.

Tegen het begin van het Jura, 200 miljoen jaar geleden, kregen de kolossen gezelschap van kleinere, snellere kruisers. In 2002 schatte Motani dat Stenopterygius, een 180 miljoen jaar oude ichthyosaurus uit Europa, een kruissnelheid had die vergelijkbaar was met die van tonijn, die tot de snelste van alle levende vissen behoort (Paleobiology, vol 28, p 251).

Het Jura was de gouden eeuw van de ichthyosaurussen. Ze waren talrijker dan enig ander zeereptiel en waren de eerste groep die de diepe oceanen veroverden, zoals Motani aantoonde door onderzoek naar de optische eigenschappen van hun ogen.

In het algemeen zijn ooggrootte en lichaamsgrootte nauw gecorreleerd bij gewervelde dieren: blauwe vinvissen zijn de grootste levende gewervelde dieren en hebben de grootste ogen, 15 centimeter in diameter.

Vele ichthyosaurussen gingen tegen die trend in. “Ichthyosaurus ogen waren de grootste van alle gewervelde dieren,” zegt Motani. De 4 meter lange Ophthalmosaurus had bijvoorbeeld ogen met een diameter van 23 centimeter, de grootte van frisbees, terwijl de ogen van de 9 meter lange Temnodontosaurus 26 centimeter groot waren. Van de levende wezens hebben alleen de reuzeninktvissen uit de diepzee ogen van vergelijkbare grootte. Motani stelt dat de reuzenogen een aanpassing waren om 500 meter of meer diep te kunnen duiken om te jagen op inktvissen en andere koppotigen, zoals de nu uitgestorven belemnieten.

Montani schatte de gezichtsscherpte van ichthyosaurusogen door hun lichtverzamelende capaciteit te berekenen op basis van grootte en brandpuntsafstand. Hij concludeerde dat ze gevoeliger waren dan een typisch nachtelijk zoogdier. “Op 500 meter diepte zou een mens niets kunnen zien, maar een ichthyosaurus zou bewegende voorwerpen hebben kunnen zien,” zegt hij (Nature, vol 402, p 747).

Aan het begin van het Jura kregen de ichthyosauriërs gezelschap van de plesiosauriërs en pliosauriërs, die floreerden tot het einde van het Krijt, zo’n 65 miljoen jaar geleden. Zij waren nauw verwant, hoewel zij er niet zo uitzagen: plesiosaurussen hadden lange nekken, kleine koppen en sierlijke lichamen, terwijl de pliosaurussen massieve lichamen, korte nekken en grote koppen hadden. Beiden zwommen met behulp van twee grote paren peddels.

Centraal in de biologie van de plesiosaurs waren hun lange nekken, die in extreme gevallen langer konden zijn dan de rest van het lichaam en de staart samen. De nek van Elasmosaurus heeft 72 wervels, meer dan enig ander dier dat we kennen. “Zeedieren met lange nekken verdwijnen met het uitsterven van de plesiosaurussen. Die manier van leven bestaat gewoon niet meer,” zegt Noè. Toch waren lange nekken een integraal onderdeel van het succesverhaal van de plesiosaurus.

Misschien gebruikten ze hun lange nekken om onder scholen vis door te sluipen die tegen de lucht afstegen, suggereert zeereptielenexpert Mike Everhart van het Sternberg Museum of Natural History in Hays, Kansas. “De plesiosaurus zou benaderd zijn vanuit een blinde vlek, omdat vissen niet goed onder of achter zich kunnen kijken. Dan grijpt hij wat hij kan voordat de school wordt gealarmeerd.” Omdat de maaginhoud van de plesiosaurus aantoont dat vis een hoofdprooi was, wordt deze verklaring algemeen aanvaard.

Noè suggereerde onlangs echter dat ze bodemvoeders waren. Volgens dit scenario zou de kop van de plesiosaurus met de pinnentanden op de zeebodem naar prooi zoeken, terwijl zijn lichaam erboven zweefde (Journal of Vertebrate Paleontology, vol 26, p 105A). Steun voor dit idee kwam van een ontdekking in 2005 in Queensland, Australië, waar Colin McHenry van de Universiteit van Newcastle in New South Wales magen van plesiosaurussen vond vol ongewervelden van de zeebodem (Science, vol 310, p 75). McHenry gelooft dat beide verklaringen juist zijn. “Een lange nek is een fantastisch algemeen voedingsmechanisme. Het stelt je in staat om over de bodem te drijven en er stukjes uit te pikken die je interesseren, maar geeft je ook de behendigheid om vis en inktvis te vangen,” zegt hij.

Hoewel plesiosauriërs 14 meter konden bereiken, werd een groot deel van hun lengte in beslag genomen door hun nek. Over het geheel genomen werden ze in de schaduw gesteld van hun verwanten, de pliosaurussen, de onbetwiste toproofdieren van de Mesozoïsche zeeën.

Er is enige onenigheid over de identiteit van de allergrootste pliosaurus, maar Pliosaurus moet in de buurt komen. Hij is bekend van een kaak van 3 meter, gevonden in Oxfordshire, UK, en Noè schat dat hij tot 18 meter lang was. “Je zou je arm in zijn tandkassen kunnen steken, zo enorm zijn ze,” zegt Noè, die het specimen in 2004 beschreef (Proceedings of the Geologists’ Association, vol 115, p 13). Hij schat dat het wel 30 ton woog. Ter vergelijking, een volgroeide T. rex was een miezerige 7 ton.

Hurum heeft fragmenten gevonden van pliosaurussen van vergelijkbare grootte in Spitsbergen, waarvan er twee – bijgenaamd “roofdier X” en “het monster” – maar liefst 15 meter lang zouden kunnen zijn geweest. De reusachtige Britse pliosaurus die deze week bekend werd gemaakt had een kaak van ongeveer 2,4 meter lang, waarmee hij in de buurt komt van roofdier X. Maar hij was waarschijnlijk niet zo groot als Pliosaurus zelf.

Niet alleen waren ze enorm, ze waren ook formidabel. De maaginhoud van een 11 meter grote Australische pliosaurus, Kronosaurus, die 100 miljoen jaar geleden leefde, onthult dat hij plesiosaurussen at, volgens nog ongepubliceerd onderzoek van McHenry. Vergelijkingen met levende krokodillen suggereren dat Kronosaurus een veel krachtiger beet had dan zou worden verwacht voor een dier met zo’n lange snuit.

Om onbekende redenen waren ichthyosaurussen en grote pliosaurussen 90 miljoen jaar geleden uitgestorven, maar het duurde niet lang voordat hun ecologische rollen opnieuw werden ingevuld.

Mosasaurussen waren een nieuw ras van zeereptielen die zich afsplitsten van de varaan-lijn. De kennis van de mosasauriërs gaat terug tot de ontdekking van de Mosasaurus, en hun fossielenbestand is vollediger dan dat van andere zeereptielen. Uniek is dat we ook semi-aquatische overgangsvormen kennen aan de basis van de stamboom.

Misschien wel de beste van deze “missing links” is de 98 miljoen jaar oude Haasiasaurus, ontdekt in de buurt van Ramallah op de Palestijnse Westelijke Jordaanoever. “Haasiasaurus kon zich net zo gemakkelijk op het land bewegen als in het water,” zegt Mike Polcyn van de Southern Methodist University in Dallas, Texas, die de soort in 1999 beschreef (National Science Museum, Tokyo, Monographs, no 15, p 259).

Deze vroege mosasaurussen evolueerden vervolgens tot volledig mariene vormen van wel 15 meter lang. De laatste evolutionaire radiatie van zeemonsters was begonnen en de concurrentie was hevig. “Mosasaurussen raakten verwikkeld in gemene gevechten met elkaar,” zegt Everhart. “Ik heb gebroken botten, verbrijzelde schedels en enorme bijtwonden gezien.” Een 5 meter lange tylosaurus uit Kansas die hij in 2008 bestudeerde, werd gedood door een enorme beet in zijn hoofd. Het enige dier dat zo’n verwonding kon toebrengen was een grotere mosasaurus, zegt Everhart (Transactions of the Kansas Academy of Sciences, vol 111, p 251).

“Ze raakten verwikkeld in venijnige gevechten. Ik heb gebroken botten gezien, verbrijzelde schedels en enorme bijtwonden.”

De allernieuwste mosasaurussen vertoonden een interessante evolutionaire trend. “Primitieve mosasauriërs waren slanke wezens die hun lichaam als een aal heen en weer bewogen,” zegt Johan Lindgren van de Lund Universiteit in Zweden. “Na verloop van tijd verstijfden ze hun lichaam en zwommen uiteindelijk alleen nog met hun staart, zoals haaien.” Dit proces bereikte zijn hoogtepunt met Plotosaurus, de meest geavanceerde mosasaurus die we kennen. In een verbluffend voorbeeld van convergente evolutie had Plotosaurus een lichaamsvorm ontwikkeld die die van de ichthyosaurussen benaderde (Lethaia, vol 40, p 153).

Alleen bekend uit het laatste Krijt, laat de 8 meter lange Plotosaurus zien hoe mosasauriërs zouden zijn geëvolueerd – als ze niet waren uitgestorven.

Aan het eind van het Krijt voegden de mosasauriërs, plesiosauriërs en pliosauriërs zich bij de dinosauriërs in de roep van een andere massa-extinctie. “De grote zee reptielen stonden aan de top van een lange voedselketen die 65 miljoen jaar geleden instortte. Er was niet langer genoeg voedsel om hen in leven te houden,” zegt Noè.

De zeemonsters hadden hun dag gehad. Maar een vacuüm wachtte om te worden gevuld, en 10 miljoen jaar later nam Pakicetus, een vleesetend zoogdier dat een beetje op een wolf leek, een voorzichtige duik in het water. De invasie van de zee was opnieuw begonnen. Maar dat is een ander verhaal.

Editorial: De onweerstaanbare aantrekkingskracht van zeemonsters

Meer over deze onderwerpen:

• dinosaurussen