Dino’s stierven uit in de lente

De inslag van de Chicxulubmeteoor was een van de gebeurtenissen die de evolutie van het leven op aarde bepaalden. Het zogenoemde vijfde massa-uitsterven omvatte volgens paleontologen zowat alle niet-vliegende dinosauriërs en in totaal driekwart van de toenmalige fauna. Beentjes uit borstvinnen van zes fossiele lepelsteuren uit de opgravingssite Tanis, in de Hell Creek formatie in North Dakota, leverden een ongewoon precieze tijdsaanduiding voor het event.

Volgens paleontoloog Koen Stein (VUB en KBIN), die het botonderzoek mee uitvoerde, was het een geniaal idee van hoofdonderzoeker Melanie During om de visbeentjes te onderzoeken. ‘Iedereen zoekt naar de grote monsters, naar fossiele dinosauriërs, voor antwoorden over dat event. En Melanie During vindt zo'n duidelijk antwoord in de botjes van een paar vissen die de meesten als bijvangst beschouwen. Een seizoensbepaling voor iets dat 66 miljoen jaar geleden gebeurd is, stel je voor!’

De onderzoekers bestudeerden de inwendige botstructuur van beentjes uit de borstvinnen van zes fossiele steuren. In de structuur van de fossiele botten is nog steeds een seizoenaliteit te herkennen, en bij alle zes de vissen is het duidelijk dat ze plots stierven in de lente. Dat bevestigde ook de analyse van de hoeveelheid stabiele koolstof-13 isotopen - ook een seizoengebonden proxy - in een kaakbeen van een van de vissen.

‘In de meeste botten kun je jaarringen herkennen, net zoals bij bomen. Heel veel dieren maken in het ongunstige seizoen, wanneer het te koud of te droog is, geen bot aan, bijvoorbeeld omdat er niet voldoende voedsel is. Daar zie je dan een lijntje in het been, omdat de groei tijdelijk stopte’, legt Stein uit. ‘In onze streken is dat in de winter. In de lente en de zomer groeit het bot snel, in de herfst vertraagt de groei.'

Ook de structuur van het botweefsel geeft een goede indicatie van het seizoen waarin het gevormd werd. ‘In fossiele botten zien we dat aan het aantal lacunae van osteocyten. Bot is een levend weefsel, en zit doorspekt met osteocyten, levende botcellen. In het begin zitten die aan het oppervlak van een bot. Tijdens de groei van het bot worden ze mee ingebouwd, maar ze blijven leven. Als de groei vertraagd in de herfst, zijn er ook minder botcellen. Wanneer botten fossiliseren, sterven de levende botcellen en laten ze kleine gaatjes na, die we nu nog kunnen zien.’

Van een van de fossiele lepelsteuren reconstrueerden de onderzoekers het voedingspatroon door isotopenanalyse van een kaakbeen. De beschikbaarheid van zoöplankton, het belangrijkste voedsel van de steuren, fluctueerde met de seizoenen en piekte tussen de lente en de zomer. Als een steur meer zoöplankton eet, zit er in zijn botten meer koolstof-13 in verhouding tot koolstof-12. Bij de onderzochte steur was de koolstof-13-piek nog niet bereikt.

Ondertussen zijn de meeste paleontologen het erover eens dat de Chicxulub het einde van het dino-tijdperk veroorzaakte, en daardoor ruimte gaf aan de zoogdieren om de aarde te koloniseren. Een belangrijke vraag blijft echter waarom zowat alle dinosauriërs die niet konden vliegen toen uitstierven, en de zoogdieren niet. Volgens Stein is deze studie vooral belangrijk omdat ze daarvoor een plausibele verklaring kan bieden.

‘We kunnen daar heel veel over speculeren, maar elk stukje bewijs dat ons bij het echte antwoord brengt, is van groot belang. We weten nu dat de meteoor insloeg in de lente op het noordelijk halfrond. Dieren waren daar dus volop aan het foerageren, en ze waren aan hun voortplantingscyclus begonnen. De incubatietijd van eieren van dinosauriërs was waarschijnlijk tamelijk lang, zodat de meeste dino’s nooit meer uit het ei gekomen zijn.’

‘In het zuidelijk halfrond was het bij de inslag herfst. Daar waren waarschijnlijk al flink wat kleine zoogdieren in hun winterslaap, en dat heeft ze misschien beschermd tegen de eerste gevolgen van de meteorietinslag, zoals grootschalige branden.’

De opgravingssite Tanis ligt zo’n drieduizend kilometer van de plaats van de Chicxulubinslag. Hoe weten de onderzoekers dan zo zeker dat de lepelsteuren onmiddellijk na de inslag gestorven zijn? Chemische analyses van hun botten toonden met zekerheid aan dat de site uit de tijd van de inslag dateert.

Bovendien vonden de onderzoekers kleine glasachtige bolletjes in de kieuwen van de steuren. ‘Op de röntgenscans van de Synchrotron in Grenoble waren ze duidelijk te zien’, zegt Koen Stein. Het zijn gesmolten steentjes die uit de inslagkrater werden weggeschoten, in de lucht verglaasden en tot paar duizend kilometer verder neerkwamen. Dat die alleen in de kieuwen van de vissen zaten, betekent dat de dieren ze nog net voor ze stierven hebben ingeademd.

De Tanis-site heeft sinds haar bestaan bekend raakte in 2019, al flink wat opschudding veroorzaakt. Ondertussen aanvaarden de meeste onderzoekers dat de site minder dan een uur na de meteoorinslag bedolven werd onder puin, veroorzaakt door een zogeheten seiche. ‘Die ontstaan door staande golven’, legt Stein uit.

‘Terwijl tsunami’s reusachtige zeegolven zijn, rechtstreeks veroorzaakt door een onderzeese aardbeving, komt de trilling bij een seiche door de aardkorst. Ze verplaatst zich door de landmassa's heen en veroorzaakt in een watermassa ergens aan de andere kant van het continent golven. In dit geval moet dat het noordelijk deel van de toenmalige Western Interior Seaway geweest zijn.’ Seiches zijn snelle golven, terwijl een tsunami pas 16 uur later in North Dakota zou zijn aangekomen.

De grote golfslagen maakten enorme hoeveelheden sediment los en kwakten die allemaal op dezelfde plaats neer, samen de fauna en flora die ze op hun weg tegenkwamen. De site puilt dus uit van resten van dinosauriërs, zoogdieren, vissen, insecten en planten, die allemaal levend begraven werden kort na de meteoorinslag.

De acceptatie van Tanis’ uitzonderlijke waarde lag bij zijn bekendmaking een beetje moeilijk. Paleontoloog Robert DePalma voerde al jaren in het geheim opgravingen uit op een site in de Hell Creek formatie, die hij Tanis noemde, naar de verloren Egyptische hoofdstad.

In 2019 verscheen een eerste wetenschappelijke publicatie met de algemene beschrijving van de site in PNAS, inclusief een uitgebreide bijlage met vondstbeschrijvingen. Alleen: enkele dagen voor de publicatie was er al een artikel in het magazine The New Yorker verschenen over de site. Dat beschreef ook vondsten die in de wetenschappelijke publicatie niet werden genoemd, en … het was geschreven door Douglas Preston, een bekend fictie-auteur.

Openingsbeeld: reconstructie van de Chicxulubinslag in 'Tanis' door Joschua Knüppe