Elke vogel die je ooit hebt gezien – elke roodborstje, elke duif, elke pinguïn in de dierentuin – is een levende dinosaurus. Vogels zijn de enige groep dinosaurussen die de door asteroïden veroorzaakte massa-extinctie van 66 miljoen jaar geleden heeft overleefd.
Maar niet alle vogels die toen leefden, haalden het. Waarom de voorouders van moderne vogels leefden terwijl zoveel van hun verwanten stierven, is een mysterie dat paleontologen al tientallen jaren proberen op te lossen. Twee nieuwe onderzoeken wijzen op een mogelijke factor: de verschillen tussen hoe moderne vogels en hun oude neven hun veren ruien.
Veren zijn een van de belangrijkste kenmerken die alle vogels delen. Ze zijn gemaakt van een proteïne genaamd keratine, hetzelfde materiaal als onze vingernagels en haar, en vogels vertrouwen erop om te vliegen, zwemmen, camoufleren, partners aantrekken, warm te blijven en zich te beschermen tegen de zonnestralen. Maar veren zijn complexe structuren die niet gerepareerd kunnen worden, dus om ze in goede conditie te houden, werpen vogels hun veren af en laten ze nieuwe veren groeien in een proces dat rui wordt genoemd. Babyvogels ruien om hun babyveren te verliezen en volwassen veren te laten groeien; volwassen vogels blijven ongeveer een keer per jaar ruien.
"Vervelling is iets waar ik denk dat niet veel mensen over nadenken, maar het is fundamenteel zo'n belangrijk proces voor vogels, omdat veren betrokken zijn bij zoveel verschillende functies," zegt Jingmai O'Connor, adjunct-conservator van fossiele reptielen bij het Field Museum in Chicago. "We willen weten hoe dit proces zich heeft ontwikkeld? Hoe verschilde het tussen groepen vogels? En hoe heeft dat de evolutie van vogels gevormd, de overlevingskansen van al deze verschillende clades gevormd?" Twee van O'Connors recente artikelen onderzoeken het vervellingsproces bij prehistorische vogels.
In een artikel in het tijdschrift Cretaceous Research, gepubliceerd in mei 2023, werd de ontdekking beschreven van een cluster veren die bewaard was gebleven in barnsteen, afkomstig van een jonge vogel die 99 miljoen jaar geleden leefde.
Tegenwoordig bevinden babyvogels zich op een spectrum in termen van hoe ontwikkeld ze zijn wanneer ze geboren worden en hoeveel hulp ze nodig hebben van hun ouders. Altriciale vogels komen naakt en hulpeloos uit het ei; hun gebrek aan veren betekent dat hun ouders efficiënter lichaamswarmte rechtstreeks naar de huid van de baby's kunnen overbrengen. Precociale soorten worden daarentegen geboren met veren en zijn redelijk zelfvoorzienend.
Alle babyvogels ondergaan opeenvolgende ruiperiodes: periodes waarin ze de veren die ze hebben verliezen en een nieuwe set veren krijgen, voordat ze uiteindelijk hun volwassen verenkleed bereiken. Ruien kost veel energie en het verliezen van veel veren in één keer kan het voor een vogel moeilijk maken om zichzelf warm te houden.
Als gevolg hiervan hebben precociale kuikens de neiging om langzaam te vervellen, zodat ze een constante aanvoer van veren behouden, terwijl altriciële kuikens, die afhankelijk zijn van hun ouders voor voedsel en warmte, een gelijktijdige rui ondergaan en al hun veren ongeveer op hetzelfde moment verliezen.
De groep onvolgroeide veren, die een stuk barnsteen uit de Hukawng-vallei in de provincie Kachin in het noordoosten van Myanmar bewaarde, is het eerste definitieve fossiele bewijs van vervelling bij jonge dieren.
Het 99 miljoen jaar oude exemplaar betreft een babyvogel wiens levensgeschiedenis niet overeenkomt met die van hedendaagse vogels.
"Dit exemplaar vertoont een totaal bizarre combinatie van precociale en altriciale kenmerken", aldus Dr. Jingmai O'Connor, onderzoeker bij het Field Museum of Natural History.
“Alle lichaamsveren bevinden zich in principe in exact hetzelfde ontwikkelingsstadium, wat betekent dat alle veren tegelijkertijd of bijna tegelijkertijd zijn gaan groeien.”
Het is echter vrijwel zeker dat deze vogel tot een inmiddels uitgestorven groep behoorde, de Enantiornithes, die zich in hoge mate voortplantten.
De auteurs veronderstellen dat de druk die het leven als nestvliedervogel met zich meebracht, die zichzelf warm moest houden terwijl hij een snelle rui doormaakte, een factor zou kunnen zijn geweest in de uiteindelijke ondergang van Enantiornithes.
"Enantiornithines waren de meest diverse groep vogels in het Krijt, maar ze stierven uit samen met alle andere niet-aviaire dinosauriërs", aldus Dr. O'Connor.
"Toen de asteroïde insloeg, zouden de temperaturen wereldwijd enorm zijn gedaald en zouden grondstoffen schaarser zijn geworden. Deze vogels zouden dus niet alleen een nog hogere energiebehoefte hebben om warm te blijven, maar ze hadden ook niet de grondstoffen om daaraan te voldoen."
Ondertussen is er op 3 juli in Communications Biology een aanvullend onderzoek gepubliceerd door O'Connor en postdoctoraal onderzoeker Yosef Kiat van het Field Museum. Hierin worden de ruipatronen bij moderne vogels onderzocht om beter te begrijpen hoe het proces zich oorspronkelijk heeft ontwikkeld.
Bij moderne volwassen vogels vindt de rui meestal een keer per jaar plaats in een sequentieel proces, waarbij ze slechts een paar van hun veren tegelijk vervangen in de loop van een paar weken. Op die manier kunnen ze nog steeds vliegen tijdens het ruiproces. Gelijktijdige ruien bij volwassen vogels, waarbij alle slagpennen tegelijkertijd uitvallen en binnen een paar weken weer aangroeien, zijn zeldzamer en komen vaker voor bij watervogels zoals eenden die niet per se hoeven te vliegen om voedsel te vinden en roofdieren te vermijden.
Het is erg zeldzaam om bewijs van vervelling te vinden bij fossiele vogels en andere gevederde dinosaurussen, en O'Connor en Kiat wilden weten waarom. "We hadden deze hypothese dat vogels met gelijktijdige vervellingen, die in een kortere tijdsduur plaatsvinden, minder vertegenwoordigd zullen zijn in het fossielenbestand," zegt O'Connor - minder tijd besteed aan vervellen betekent minder kansen om te sterven tijdens je vervelling en een fossiel te worden dat tekenen van vervelling vertoont. Om hun hypothese te testen, doken de onderzoekers in de collectie moderne vogels van het Field Museum.
"We hebben meer dan 600 huiden van moderne vogels getest die opgeslagen liggen in de ornithologische collectie van het Field Museum om te zoeken naar bewijs van actieve rui", zegt Kiat, de eerste auteur van de studie. "Onder de vogels die opeenvolgend ruien, vonden we tientallen exemplaren in een actieve rui, maar onder de gelijktijdig ruiende vogels vonden we er nauwelijks één."
Hoewel dit moderne vogels zijn, geen fossielen, vormen ze een bruikbare proxy. "In de paleontologie moeten we creatief zijn, omdat we geen complete datasets hebben. Hier gebruikten we statistische analyse van een willekeurige steekproef om af te leiden wat de afwezigheid van iets ons eigenlijk vertelt," zegt O'Connor. In dit geval suggereert de afwezigheid van fossiele vogels die vervellen, ondanks dat actieve vervelling zo wijdverspreid is in de steekproef van moderne vogelspecimens, dat fossiele vogels gewoonweg niet zo vaak vervellen als de meeste moderne vogels. Ze hebben mogelijk een gelijktijdige vervelling ondergaan, of ze hebben mogelijk niet jaarlijks verveld zoals de meeste vogels tegenwoordig doen.
Zowel het barnsteenexemplaar als het onderzoek naar de rui bij moderne vogels wijzen op een gemeenschappelijk thema: prehistorische vogels en gevederde dinosauriërs, vooral die uit groepen die de massa-extinctie niet overleefden, vervelden anders dan de vogels van vandaag.
"Alle verschillen die je kunt vinden tussen kroonvogels en stamvogels, worden in feite hypothesen over waarom de ene groep overleefde en de rest niet," zei O'Connor. "Ik denk niet dat er één specifieke reden is waarom de kroonvogels, de groep waartoe moderne vogels behoren, overleefden. Ik denk dat het een combinatie van kenmerken is. Maar ik denk dat het duidelijk wordt dat vervelling een belangrijke factor kan zijn geweest waardoor dinosauriërs konden overleven."
De bevindingen zijn oorspronkelijk gepubliceerd in de tijdschriften Krijt onderzoek en Biology Communications.
