Jeholopterus ningchengensis, een Pterosaurus-soort uit China.

Pterosaurussen gedroegen zich zoals vogels, zo blijkt uit spectaculaire vondst van honderden eieren

Een spectaculaire vondst van fossielen geeft nieuwe aanwijzingen over het gedrag van pterosaurussen, een uitgestorven groep van vliegende reptielen. In het noordwesten van China zijn meer dan 200 fossiele eieren gevonden, samen met beenderen van kuikens en volwassen exemplaren. Volgens de onderzoekers die de vondst bestudeerd hebben, blijkt uit de vondst dat de pterosaurussen voor hun jongen zorgden, net zoals vogels, en, dat ze terugkeerden naar bepaalde broedgebieden waar ze in kolonies broedden, net zoals sommige zeevogels. 

Pterosaurussen zijn de eerste gewervelden die ooit het luchtruim veroverd hebben, en het waren tijdgenoten van de dinosaurussen. Er is al vaak gewezen op de evolutionaire convergentie tussen pterosaurussen en vogels, het feit dat ze een aantal lichamelijke kenmerken delen, zoals bijvoorbeeld lichte beenderen. Maar of ze ook gedragingen gemeen hadden met vogels, daarover is veel minder bekend.

Dat komt onder meer omdat er relatief weinig fossielen van bewaard zijn, net omdat ze fragiele beenderen hadden met een dunne wand. En fossiele resten van jonge kuikens, eieren en embryo's zijn nog zeldzamer. Hoewel de eerste pterosaurus al op het einde van de 18e eeuw beschreven werd, en ze in het begin van de 19e eeuw geïdentificeerd werden als vliegende reptielen, heeft het tot 2004 geduurd voor onderzoekers met zekerheid konden zeggen dat ze eieren legden, en tot nu toe zijn er slechts een handvol eieren van gevonden in China en Argentinië. 

Maar nu hebben Chinese en Braziliaanse paleontologen in een studie een enorme vondst uit 2014 gepubliceerd, die gedaan is in de Turpan-depressie in de noordwestelijke provincie Xinjiang in China. In een blok zandsteen met een oppervlakte van drie vierkante meter vonden ze minstens 215 gebroken en geplette eieren, samen met een warboel van beenderen van de pterosaurussoort Hamipterus tianshanensis. Het team van Wang Xiaolin en Jiang Shunxing  van het Instituut voor Paleontologie van de Gewervelden en Paleoanthropologie denkt dat er in totaal wel 300 eieren kunnen in zitten, omdat er nog een aantal begraven kunnen zijn onder de bovenste lagen fossielen. 

De onderzoekers gebruikten een CT-scanner om binnen in 42 eieren te kunnen kijken, en ze vonden 16 embryo's in verschillende stadia van ontwikkeling.  Het is de eerste keer dat zoiets bij pterosaurus-eieren gedaan is, eieren van dinosaurussen waren al wel eerder gescand. 

De onderzoekers vonden honderden eieren, en een warboel aan pterosaurus-beenderen (foto: Alexander Kellner/Museu Nacional/UFRJ).

Broeden in kolonies

De fossielen werden zo'n 120 miljoen jaar geleden gevormd toen een reeks rampen een groep nestelende pterosaurussen trof. De onderzoekers vermoeden dat een hevige regenbui een rivier heeft doen overstromen, waardoor honderden pterosaurus-eieren, die langs de oever in ondiep zand of onder een laag gras of bladeren lagen, overstroomd werden en stroomafwaarts meegesleurd, samen met een aantal jonge kuikens en oudere individuen. Op hun laatste rustplaats raakten ze snel bedolven onder sediment, waardoor de eieren en de beenderen niet vergingen maar bewaard bleven als fossielen. 

En dat is niet eenmaal gebeurd, maar verschillende keren. De paleontologen hebben in het blok zandsteen immers acht afzettingslagen gevonden, en in vier daarvan zaten er eieren en embryo's. 

Hoewel de eieren dus niet in hun originele positie in de nesten gevonden zijn, zeggen de auteurs van de studie dat de reeks van embryo's en kuikens in verschillende stadia van ontwikkeling, er sterk op wijst dat de pterosaurussen een kolonie vormden om te broeden. Eerder waren er al wel sites gevonden met veel pterosaurus-beenderen van verschillende individuen, wat laat vermoeden dat het sociale dieren waren, maar dit is de eerste vondst waaruit kan afgeleid worden dat ze ook samen broedden. 

"Dit is iets waarvan we al lang vermoedden dat dat het geval was, maar het is mooi om het bevestigd te zien met fossielen", zei reptielenspecialist Mark Witton van de University of Portsmouth in "Science". 

En uit het feit dat er eieren gevonden zijn in verschillende afzettingslagen, leiden de onderzoekers af dat pterosaurussen, zoals albatrossen en andere zeevogels, jaar na jaar naar hetzelfde broedgebied terugkeerden om er hun eieren te leggen. 

Twee van de pterosaurus-eieren in het zandsteen-substraat (foto: Wang Xialolin et al. in Nature 2017).

Zorg voor de kuikens?

De ramp die de eieren, kuikens en volwassen exemplaren naar hun laatste rustplaats heeft gebracht, is er ook de oorzaak van dat de beenderen allemaal door elkaar liggen. Ook de beenderen van de embryo's vormen geen mooi skelet meer, maar zijn van elkaar los geraakt. 

Dat betekent dat de onderzoekers geen volledig beeld hebben van hoe een embryo van Hamipterus er uit zou gezien hebben, maar ze waren wel in staat om een aantal vaststellingen te doen over de groei ervan, omdat het grote aantal fossielen, met individuen van verschillende groottes, maakt dat ze naar verschillende ontwikkelingsstadia konden kijken. 

Een eerste vaststelling is geen verrassing: de beenderen van de embryo's zien er uit alsof ze extreem snel gegroeid zijn, met grote vasculaire kanalen - die bloedvaten door de beenderen brengen - en andere structuren die typisch zijn voor jonge dieren die zeer snel been aanmaken.

Een andere vaststelling was wel een verrassing, zei Wang in "Science". Tot nu heerste er een consensus over het feit dat pterosaurussen bijna onmiddellijk nadat ze uit het ei gekomen waren, konden vliegen. Maar het team ontdekte dat al de lange beenderen in de vleugels en de achterpoten tekenen vertoonde van ossificatie - beenvorming, het proces waarbij mineralen afgezet worden om beenderen te vormen -, maar dat de uiteinden van de vleugelbeenderen nog niet volledig gevormd waren of voorzien van mineralen. Dat laat veronderstellen dat de plaatsen voor de aanhechting van de belangrijkste spieren, en de spieren zelf, nog niet ontwikkeld waren in de embryo's. Het team vond wel goed ontwikkelde dijbeenderen, die belangrijk zijn om te kunnen stappen. 

"We besluiten daaruit dat (baby) pterosaurussen, of toch minstens Hamipterussen, op de grond kunnen wandelen, maar niet in de lucht kunnen vliegen", zei Wang. 

Ook lijkt het erop dat de embryo's tandeloos waren, in tegenstelling met sommige andere pterosaurus- en dinosaurus-embryo's.  Die twee vaststellingen samen wijzen er volgens de auteurs op dat de pas uitgekomen pterosaurussen mogelijk niet zelf konden jagen, en op hun ouders mosten rekenen om hen te voeden. "Ze hadden een of andere vorm van ouderlijke zorg nodig", zei paleontoloog Alexander Kellner van het Museu Nacional van de  Universidade Federal do Rio de Janeiro. Kellner is mede-auteur van de studie en hij heeft de fossielen mee geanalyseerd.

Honderden pterosaurusbeenderen  liggen aan de oppervlakte, waaruit blijkt hoe rijk de site wel is (foto:. Alexander Kellner/Museu Nacional/UFRJ)

Niet overtuigd

Niet iedereen is daarvan echter overtuigd. Reptielenspecialist Mark Witton denkt dat de meeste pterosaurussen goed ontwikkelde vleugels hadden op het ogenblik dat ze uit het ei kwamen, maar dat een aantal onderdelen daarvan uit kraakbeen bestonden, wat veel minder kans maakt om gefossiliseerd te worden. "Deze diertjes wogen maar een paar gram als ze uitkwamen, en ze hadden bijna zeker geen stevig gevormd, goed van verbeende vleugelbeenderen nodig om te vliegen", zo zei hij in "Science". "Kraakbeen zou sterk genoeg zijn."

David Unwin, een paleontoloog van de University of Leicester die niet bij de studie betrokken was, heeft eveneens zijn twijfels. De kleinste reeds uitgekomen kuikens in de vondst zijn 40 procent groter dan de embryo's, zo merkt hij op, en dus is het best mogelijk dat de vleugels volledig volgroeid waren tegen de tijd dat de embryo's uitkwamen. 

En Charles Deeming, een expert in de voortplanting van reptielen aan de University of Lincoln in het UK, waarschuwt dan weer voor het trekken van verstrekkende conclusies uit de nauwgezette analyse van slechts enkele eieren. Hoewel vondsten van fossiele eieren spectaculair zijn, zei hij, is "een van de gevaren dat ze zeer vaak "overgeïnterpreteerd" worden".

Volgens hem is het mogelijk dat de embryo's die Wang en zijn team bestudeerd hebben, helemaal nog niet op punt stonden van uit te komen. Een aanwijzing daarvoor zouden ook de schedels van de embryo's kunnen zijn. Die zijn blijkbaar nog heel slecht ontwikkeld, zo is bij de 16 onderzochte embryo's er slechts één onderkaakbeen gevonden en geen enkel bovenkaakbeen. 

De Turpan-depressie ligt aan de voet van de Bogda-bergen in China. Het is een van de weinige landschappen ter wereld dat volledig onder de zeespiegel ligt, en het bestaat vooral uit zoutmeren en zandduinen. Opvallend zijn het Ayding-meer, de door irrigatie groene oases en de grote zandvlakte. (Foto:  ingekleurde satellietfoto NASA/USGS/Landsat7).

Nog veel meer eieren

Mede-auteur van de studie Jiang Shunxing zegt dat dat een redelijke kritiek is, maar hij en anderen verwachten dat verdere analyses van de overvloed aan eieren uit de site, uiteindelijk harder bewijs zal opleveren voor een van de twee stellingen. Het specimen dat nu is beschreven in de studie, is nog maar een begin, zei Jiang. "Er zijn nog veel meer eieren."

Ook zijn teamgenoot Kellner hoopt dat andere eieren, die nu al op de site opgegraven zijn, een aantal gaten zullen kunnen vullen. "We hopen dat we embryo's in verschillende stadia zullen vinden, om een complete embryologische sequentie te krijgen." 

En daarmee zijn de andere experten het wel eens. "Het aantal eieren en beenderen betekent dat we kunnen overgaan van het opwerpen van ideeën naar het testen van ideeën", zei Unwin. "Het moet een geweldige plaats geweest zijn om eieren te begraven", zo zei hij, en ze heeft de levensgeschiedenis van de pterosaurussen vastgelegd. 

Reptielenspecialist Witton tenslotte zegt dat Hamipterus nu "het potentieel heeft om een van de pterosaurussen te worden, waarover we het meeste weten."

De studie van het team over de pterosaurus-eieren is verschenen in "Science".