Kostiantyn Ivanyshen/shutterstock
Terwijl onze kennis van dinosaurussen en andere uitgestorven dieren de afgelopen decennia drastisch is toegenomen, zijn hun gangen – de volgorde en timing van hoe dieren hun poten bewegen – een blinde vlek gebleven.
Wij zijn vooral geïnteresseerd in de reusachtige langnekige sauropodinosauriërs, waartoe de grootste dieren behoren die op aarde hebben rondgelopen, waaronder beroemde soorten als Diplodocus, Brontosaurus en Brachiosaurus. Hoe bewogen deze reuzen zich? Welke rol speelden efficiëntie en stabiliteit tijdens hun voortbeweging?
Deze vragen zijn niet gemakkelijk te beantwoorden. Het probleem is dat skeletten de overblijfselen zijn van overleden dieren en geen beweging bewaren. Het reconstrueren van gangen op basis van gefossiliseerde botten kan dus alleen indirecte aanwijzingen geven, en is verre van afdoende.
Onderzoek van gangen aan de hand van sporen
Er bestaat namelijk nog een ander soort fossiel dat de activiteit van een dier tijdens zijn leven vastlegt, en die staan bekend als fossiele voetsporen. Maar tot nu toe is het moeilijk gebleken om uit deze voetsporen informatie te halen over de gang van uitgestorven dinosaurussen.
Een studie uit 2016 toonde aan dat twee dieren van verschillende grootte en die verschillende gangen gebruikten, identieke sporenpatronen konden produceren. Dit betekent dat we, om de gang uit de sporen te kunnen identificeren, de romplengte van het dier (afstand van heup tot schouder) zouden moeten kennen. Helaas kan die niet nauwkeurig worden geschat aan de hand van de sporen, zodat we met te veel onbekenden blijven zitten.
Lees meer:
Een sociale soort? Nieuw ontdekte fossielen tonen aan dat vroege dinosaurussen in kuddes leefden
Maar met één belangrijk aspect was nog geen rekening gehouden – de variatie langs een reeks sporen veroorzaakt door kleine veranderingen in snelheid. In onze nieuwe studie hebben wij deze variatie gebruikt om een nieuwe methode te presenteren om aan de hand van sporen uit te zoeken welke gang is gebruikt.
Het is duidelijk dat de romplengte van een dier niet kan veranderen terwijl het loopt – daarom kunnen we de romplengte meten aan de hand van de sporen op veel verschillende punten erlangs, terwijl we telkens uitgaan van een andere gang. De gang die de meest consistente romplengte langs de sporen oplevert, kan worden verondersteld de juiste te zijn.
Sauropod sporen uit Utah.
Jens Lallensack, Auteur voorzien
Het was allemaal perfect wiskundig logisch. Al wat wij moesten doen was ervoor zorgen dat onze nieuwe methode werkte wanneer toegepast op de sporen van moderne dieren, met inbegrip van drie honden, twee paarden en een olifant. In elk geval, produceerde de methode bevredigend nauwkeurige schattingen van de gangen van de dieren.
Hoe dinosaurussen zich bewogen
Voor het eerst hadden we dus een manier ontwikkeld om de gangen van het verleden te bestuderen. We pasten de methode toe op drie gefossiliseerde sporen van reuzengrote sauropoden uit het Vroeg-Krijt in Arkansas, in de VS – de grootste daarvan had voetafdrukken van 85 cm lang.
De resultaten waren echt verrassend. Eerdere studies suggereerden dat sauropoden zouden kunnen hebben gelopen in een tredgang (vergelijkbaar met een kameel) of een eenvoetgang (vergelijkbaar met een langzaam bewegend paard). Maar wij verwachtten dat de gangen van sauropoden zouden lijken op die van olifanten, omdat dat de grootste landdieren zijn die vandaag leven.
Olifanten maken gebruik van laterale couplet gangen – zij hebben de neiging om de voorste en achterste ledematen van dezelfde lichaamszijde samen te bewegen, zoals in de animatie hieronder. Zij vallen dus tussen de pasgang (het uiterste van een laterale pasgang waarbij de achter- en voorledematen van één lichaamszijde precies synchroon bewegen) en de eenvoetgang (waarbij het tijdsverschil tussen alle ledemaatbewegingen precies gelijk is).
De laterale koppeling gang, gezien bij dieren zoals olifanten.
Jens Lallensack, Auteur voorzien
Onze nieuwe methode geeft echter aan dat alle drie de sauropoden die we via sporen bestudeerden, gelopen hebben in een diagonale koppelgang, waarbij ze de ledematen van de tegenovergestelde lichaamszijde tegelijk bewegen. Het uiterste in deze gang wordt een draf genoemd (het diagonale paar beweegt precies synchroon). Tot onze verrassing deden sauropoda dus het tegenovergestelde van wat wij bij olifanten zien.
Hoe kan dit verschil verklaard worden? Nou, Krijt sauropoden verschillen van olifanten in één belangrijk aspect – ze zijn veel breder. De sporen die wij bestudeerden zijn bijzonder breed, met linker- en rechtersporen die ver uit elkaar liggen.
Olifanten, daarentegen, zetten de ene voet bijna voor de andere, en vormen zo een smal pad. Dit heeft gevolgen voor de gang. Een olifant hoeft zijn lichaamsmassa slechts weinig naar één kant te verplaatsen om beide poten van de andere kant samen naar voren te zwaaien. Een breedgebouwde sauropode daarentegen zou zijn lichaam drastisch naar één kant hebben moeten zwaaien om hetzelfde te bereiken.
Lees meer:
Ontdekking dinosaurusembryo: zeldzaam fossiel suggereert dat dinosaurussen voor het uitkomen vergelijkbare houding hadden als moderne vogels
De diagonale gang zorgde er dus voor dat de sauropoden altijd minstens één voet op de grond hadden aan weerszijden van het lichaam, waardoor het slingeren van links naar rechts werd vermeden. Stabiliteit lijkt dus een belangrijke rol te hebben gespeeld in de manier waarop de grootste schepsels liepen die ooit op deze planeet hebben rondgelopen.
Interessant is dat bijna alle grote moderne zoogdieren zeer smalle sporen vertonen, in combinatie met zijdelings gekoppelde gangen. Maar het nijlpaard met brede sporen, daarentegen, gebruikt een diagonale pas (waarbij de ledematen van de tegenovergestelde lichaamszijde tegen elkaar worden bewogen), net zoals wij schatten voor de sauropoden met brede sporen. Het is dus gemakkelijk om aan te nemen dat, omdat olifanten vandaag de dag de grootste dieren op het land zijn, grote landdieren in het verleden net zo bewogen moeten hebben als zij, maar het blijkt dat dit niet het geval was.
Peter Falkingham werkt voor de Liverpool John Moores Universiteit, UK.
Jens N. Lallensack ontvangt financiering van de Duitse wetenschapsstichting