Vulkanische winters veroorzaakt door enorme uitbarstingen hebben mogelijk de ondergang van veel niet-geïsoleerde reptielen betekend
Een gevederde theropode dinosaurus hakt een zoogdiersnack in een besneeuwde winter veroorzaakt door enorme vulkaanuitbarstingen ongeveer 202 miljoen jaar geleden in deze vertolking van deze kunstenaar.
Wijdverbreide vulkaanuitbarstingen rond 202 miljoen jaar geleden hadden een diepgaand effect op het klimaat op aarde, wat leidde tot een massale uitstervingsgebeurtenis die driekwart van de soorten op aarde doodde, waaronder veel grote reptielen. Maar op de een of andere manier hebben dinosaurussen het overleefd en gedijen ze verder.
Dinosaurussen worden vaak gezien als warmteminnend, goed geschikt voor de stomende kasomgeving van het Trias. Maar het geheim van hun overleving was misschien hoe goed ze waren aangepast aan de kou, in tegenstelling tot andere reptielen van die tijd. De warme veren van dinosaurussen had de wezens kunnen helpen relatief korte maar intense periodes van vulkanische winter te doorstaan die gepaard gaan met de enorme uitbarstingen, rapporteren onderzoekers op 1 juli in Wetenschappelijke vooruitgang.
“We weten al een tijdje dat er waarschijnlijk vulkanische winters waren”, zegt paleontoloog Paul Olsen van het Lamont-Doherty Earth Observatory van Columbia University. Samen met koolstofdioxide spuwen vulkanen zwaveldeeltjes in de atmosfeer die de lucht jarenlang kunnen verduisteren en de temperatuur op aarde kunnen verlagen – zoals de berg Pinatubo op de Filippijnen deed na de krachtige uitbarsting van 1991 (SN: 8/8/18). “Maar hoe [such winters] passen in het beeld van de massa-extinctie van het eind-Trias is erg onduidelijk geweest.”
In de nieuwe studie presenteren Olsen en zijn collega’s het eerste fysieke bewijs dat dergelijke winters niet alleen plaatsvonden aan het einde van het Trias, maar ook dat dinosaurussen er waren om ze te doorstaan. Op een site genaamd het Junggar Basin, dat aan het einde van het Trias hoog in de poolcirkel werd gevonden, identificeerde het team rotsfragmenten die alleen door oud ijs konden zijn afgezet naast de voetafdrukken van dinosaurussen.
“Er is een stereotype dat dinosauriërs altijd in weelderige tropische jungles hebben geleefd”, zegt Stephen Brusatte, een paleontoloog aan de Universiteit van Edinburgh die niet betrokken was bij de nieuwe studie. “Maar dit nieuwe onderzoek toont overtuigend aan dat de hogere breedtegraden gedurende delen van het jaar bevroren en zelfs bedekt zouden zijn met ijs”, zegt hij aan het begin van de opkomst van de dinosauriërs.
De Trias eindigde met een knal die ongeveer 202 miljoen jaar geleden begon, toen het supercontinent Pangea uiteen begon te vallen. Enorme vulkaanuitbarstingen barstten los toen de korst spleet, waardoor een bassin ontstond dat de Atlantische Oceaan werd. De verharde lava van die uitbarstingen beslaat nu 7 miljoen vierkante kilometer in Afrika, Europa en Noord- en Zuid-Amerika en vormt een rotsreeks die gezamenlijk bekend staat als de Central Atlantic Magmatic Province of CAMP.
Het kooldioxidegehalte was extreem hoog tijdens het late Trias en het vroege Jura, waarvan men nu denkt dat het door die uitbarstingen in de atmosfeer is gepompt. Als gevolg hiervan is aangenomen dat de aarde in een stomende broeikastoestand was. Deze hypothese wordt ondersteund door het feit dat er op dat moment geen bewijs is van poolijskappen; in plaats daarvan strekten zich dichte bossen uit tot aan de polen.
Het Junggar-bekken, in wat nu het noordwesten van China is, was zo’n gebied, bedekt met naaldbossen en loofbomen die langs een enorm oud meer groeiden. Er hebben zeker dinosaurussen geleefd: er zijn nog geen botten ontdekt op de site, maar veel voetafdrukken van de wezens zijn bewaard gebleven in de ondiepe siltstenen en zandstenen die zich op de bodem van het meer hebben gevormd.
Ontspannen
Ongeveer 202 miljoen jaar geleden werden de meeste landmassa’s van de wereld samengevoegd tot het supercontinent Pangea (geïllustreerd). Dinosaurusfossielen, waaronder voetafdrukken, zijn gevonden op locaties (stippen) over het hele supercontinent. In het Junggar Basin (rode ovaal) in wat nu het noordwesten van China is, ontdekten wetenschappers bewijs van ijskoude winters aan het einde van het Trias, naast sporen van dinosauriërs.
Locaties van fossielen van dinosauriërs uit het Trias
De nieuwe gegevens suggereren dat – ondanks de extreem hoge CO2 niveaus – deze regio kende ook strenge, ijskoude winters, waarbij het meer op zijn minst gedeeltelijk bevroor. Het bewijs komt van dezelfde rotsen die de voetafdrukken dragen. Door de verdeling van de korrelgroottes in de rotsen te analyseren, stelden de onderzoekers vast dat een groot deel van de korrels geen deel uitmaakte van de oorspronkelijke modder van het meer, maar van elders was meegevoerd.
De meest waarschijnlijke verklaring, zegt Olsen, is dat deze korrels “met ijs gevlochten puin” zijn – een bekend fenomeen waarbij stukjes rots bevriezen aan de basis van ijs langs een kustlijn, en dan meeliften met het ijs terwijl het drijft uiteindelijk in open water. Terwijl het drijvende ijs smelt, zinken de stukjes rots, afgezet in nieuw gebied.
Vulkanische winters kunnen tientallen of zelfs honderden jaren duren, zegt Olsen, afhankelijk van hoe lang vulkanen blijven uitbarsten. In dit geval wijzen de enorme lavalagen die verband houden met de CAMP-uitbarstingen op minstens tienduizenden jaren van uitbarsting pulsen, misschien zelfs een miljoen jaar. Dat had de winters lang kunnen laten duren – lang genoeg om veel minder goed geïsoleerde reptielen van de aarde te verdrijven, voegt hij eraan toe. Afleveringen van die vrieskou hebben zich mogelijk zelfs tot in de tropen uitgebreid, zegt het team.
Bewijs van veren is gevonden in de fossielen van vele soorten dinosaurussen, van vleesetende theropoden tot herbivore ornithischians. Recente rapporten dat vliegende reptielen, pterosauriërs genaamd, ook veren hadden, suggereren nu dat de isolerende dons al langer bestaat dan ooit werd gedacht – mogelijk al 250 miljoen jaar geleden, in een gemeenschappelijke voorouder van dinosaurussen en pterosauriërs (SN: 4/29/22).
Dankzij die isolerende veren konden dinosaurussen de lange winters overleven die volgden tijdens het massale uitsterven van het einde van het Trias, zeggen Olsen en collega’s. Dinosaurussen hadden zich dan tijdens het Jura mogelijk snel kunnen verspreiden en nissen bezetten die vrij waren gelaten door minder winterharde reptielen.
Deze studie “toont de complexiteit aan van het ontwarren van niet alleen het succes van bepaalde groepen, maar ook de oorzaken en gevolgen van massale uitstervingsgebeurtenissen”, zegt paleontoloog Randall Irmis van de Universiteit van Utah in Salt Lake City, die niet betrokken was bij het onderzoek. “Er is een vrij goede consensus dat” [the CAMP eruptions are] de oorzaak van de massale uitsterving – maar er zijn veel subtiliteiten die we niet hebben gewaardeerd.”
Dat dinosauriërs die destijds in het hoge noorden leefden, konden overleven dankzij hun gevederde isolatie, zegt Irmis. Maar of een vulkanische winter veroorzaakt door dimmen zich ver genoeg naar het zuiden had kunnen uitstrekken om ook de tropen te bevriezen – wat dinosaurussen daar een soortgelijk voordeel geeft – is nog niet duidelijk. “Dimmen is een wereldwijd effect, maar hoe dat uitpakt is veel ernstiger aan de polen in vergelijking met lage breedtegraden.”
Veren zijn waarschijnlijk slechts een van de vele redenen waarom dinosauriërs zich aan het begin van het Jura hebben gediversifieerd en zich snel over de wereld verspreidden, zegt Irmis. “Er is veel dat meespeelt waarom ze zo’n succesvolle groep zijn geworden.”
