Ichthyosaurus

Vroege ontdekkingen

Het geslacht Ichthyosaurus werd voor het eerst beschreven in 1699 aan de hand van fossiele fragmenten die in Wales werden ontdekt. De eerste fossiele wervels werden tweemaal gepubliceerd in 1708. Het eerste complete ichthyosaurusfossiel werd in 1811 gevonden door Mary Anning in Lyme Regis, langs de Jurassic Coast. Zij ontdekte later drie afzonderlijke soorten.

De eerste grote vondst

De eerste grote ontdekking van Mary Anning werd gedaan kort na de dood van haar vader, toen ze nog maar twaalf was. In 1810 vond haar broer Joseph wat hij dacht dat een krokodillenschedel was, maar de rest van het dier was niet te zien. Mary bleef zoeken en een jaar later verweerde een storm een deel van de klif en legde een deel van de rest van het skelet van het 5,2 meter lange dier bloot, dat zij met hulp van plaatselijke steenhouwers uit de klif kon graven en verzamelen.^p33–41 Anning ontdekte later nog drie andere soorten.

Interpretatie

In 1821 publiceerden William Conybeare en Mary's oude vriend Henry De la Beche een artikel waarin de door Mary en anderen gevonden exemplaren werden geanalyseerd. Zij concludeerden dat ichthyosauriërs een voorheen onbekend soort zeereptiel waren, en besloten dat er minstens drie soorten waren geweest.

 

Anatomie

Ichthyosauriërs waren reptielen die visvormige lichaamsvormen ontwikkelden. Sommige van hun kenmerken waren uniek: ze hadden enorme oogballen, soms meer dan 25 cm in diameter. Ze hadden grote handen (manus) met tot 20 botten in één enkele vinger, en tot 10 vingers per manus.

Ze hadden een gestroomlijnde vorm, peddels, een visachtige staart en geen nek. Ichthyosauriërs waren gemiddeld ongeveer 2-4 m lang; een paar waren kleiner, en sommige soorten werden veel groter. Ze hadden een bruinvisachtige kop en een lange, getande snuit. Gebouwd op snelheid, zoals de moderne tonijn, schijnen sommige ichthyosauriërs ook diepe duikers te zijn geweest, zoals sommige moderne walvissen. Men schat dat ichthyosauriërs snelheden tot 40 kilometer per uur konden halen. Net als moderne walvisachtigen, zoals walvissen en dolfijnen, ademden zij lucht.

Gewicht

Volgens gewichtsschattingen van Ryosuke Motani woog een Stenopterygius van 2,4 meter ongeveer 163-168 kg, terwijl een Ophthalmosaurus icenicus van 4 meter 930-950 kg woog.

Lichaamsgrootte en metabolisme

Wetenschappers hebben zich afgevraagd of oude reptielen zoals ichthyosauriërs warm- of koudbloedig waren. Deskundigen van de Universiteit van Plymouth bestudeerden vele dieren die duiken en hun adem inhouden, van insecten tot walvissen. Zij ontdekten dat grotere dieren hun adem langer kunnen inhouden dan kleinere dieren omdat zij meer zuurstof kunnen opslaan voor hun grootte, en zij ontdekten dat dit verschil veel groter was voor warmbloedige dieren dan voor koudbloedige dieren. Dit zou volgens hen de reden kunnen zijn waarom moderne walvissen zo groot zijn geworden. Zij concludeerden dat de grote omvang van ichthyosauriërs, zoals walvissen, betekende dat zij eerder warmbloedig dan koudbloedig waren.

Convergente evolutie

Bioloog Stephen Jay Gould noemde de ichthyosaurus zijn favoriete voorbeeld van convergente evolutie. Zijn overeenkomsten met vissen zijn niet homoloog, veroorzaakt door gemeenschappelijke afstamming, maar analoog, veroorzaakt door selectie in dezelfde omgeving:

"Dit zeegaande reptiel met aardse voorouders convergeerde zo sterk met vissen dat het daadwerkelijk een rugvin en staart ontwikkelde op precies de juiste plaats en met precies het juiste hydrologische ontwerp. Deze structuren zijn des te opmerkelijker omdat ze uit het niets zijn ontstaan - het voorouderlijke landreptiel had geen bult op zijn rug of blad aan zijn staart om als voorloper te dienen".

Ogen

De ogen van ichthyosauriërs zijn groot in vergelijking met de grootte van het lichaam, wat erop wijst dat ze zelfs in slecht verlichte wateren of 's nachts op zicht jaagden. In feite zijn ichthyosauriërs recordhouder wat betreft de grootte van de ogen: de grootste was 264 mm in diameter (~10,4 inch), van de soort Temnodontosaurus platyodon. Dit is het grootste oog dat ooit voor een gewerveld dier is geregistreerd, hoewel het kolossale inktvisoog nog groter is. De ogen van ichthyosauriërs worden beschermd door sclerotische ringen. Dit zijn cirkelvormige benige platen binnen de buitenranden van het hoornvlies van het oog. Hun functie is de mechanische ondersteuning van het oog. Ze zijn goed bewaard gebleven in fossiele schedels van ichthyosauriërs.

Vinnen

Aanvankelijk waren de naar beneden gerichte staartbeenderen moeilijk te interpreteren. Toen, later in de 19e eeuw, werd een opmerkelijke vondst gedaan. Enkele exemplaren van Mixosaurus en Stenopterygius waren goed bewaard gebleven in de zwarte modderstenen van Duitsland. Deze fossielen werden bewaard in zulk fijn sediment dat de fossielen bijna perfect waren, met slechts enkele verstoorde of ontbrekende botten. De omtrek van de lichaamsvorm was te zien als een dunne koolstoflaag.^p10 Hoewel de zachte delen al lang geleden waren weggerot, lieten ze hun afdruk achter. Voor het eerst konden wetenschappers duidelijk zien dat de staart van de ichthyosaurus de vorm had van een vis. En op zijn rug zat, net als bij een haai, een rugvin.

Levende geboorte

Voor ichthyosauriërs werd altijd uitgegaan van een levende geboorte, omdat zij met hun peddels nooit op het land konden manoeuvreren om eieren te leggen zoals schildpadden doen. Als reptielen produceerden zij kledeieren, maar zij waren volledig aquatisch en hun eieren ontwikkelden zich in de moeder. Nogmaals, het bewijs kwam uit het vroege Jura van Duitsland, waar verschillende mooie voorbeelden duidelijk embryo's in de ribbenkast van de volwassene laten zien. Er bestaan ook voorbeelden van jongen die daadwerkelijk geboren worden.^p125 Ze kwamen eerst met de staart naar buiten. Ongetwijfeld had een complicatie bij de geboorte moeder en jong samen gedood.

Een recente studie van de vroegste ichthosaurus, Chaohusaurus, uit het lagere Trias toont een vroeg voorbeeld van levende geboorte. Een opmerkelijk kenmerk was een baby die bijna met het hoofd naar voren kwam. Commentaar van de auteurs:

"Zijn geboortehouding waarbij het hoofd eerst wordt gebaard... wijst sterk op een terrestrische oorsprong van de levendbarendheid, in tegenstelling tot de traditionele opvatting. De eerstestaartgeboortehouding bij afgeleide ichthyopterygiërs, die overeenkomt met die bij walvissen en zeekoeien, is dus een secundair kenmerk". Zij merken op dat "obligate mariene amniotes bijna uitsluitend lijken te zijn geëvolueerd uit levendbarende landvoorouders".

Met andere woorden, ichthyosauriërs brachten levend ter wereld toen ze nog landbewoners waren. Later hebben ze zich aangepast aan een leven in het water.

 
Ongeïdentificeerde ichthyosaurus: het geschetste lichaam (in verf) toont de staart en rugvinnen  


Diagram uit de PLoS-paper, met de belangrijkste kenmerken van de fossiele Chaohusaurus Het moederlijke Chaohusaurus-exemplaar met drie embryo's. De kleurcodering toont: zwart, wervelkolom van het moederdier, inclusief neurale en hemale stekels; blauw, bekken en achterflipper van het moederdier; groen, ribben en gastralia van het moederdier. Embryo's 1 en 2 zijn oranje en geel en neonaat 1 is rood. Schaalbalk = 1 cm  

Uitsterven

Ichthyosauriërs stierven uit tijdens het Boven-Krijt, ongeveer 30 miljoen jaar voor de K/T-uitsterving. Op de grens van het Cenomanien en het Turoon vond een anoxische gebeurtenis in de oceanen plaats. De diepere lagen van de zeeën werden anoxisch en vergiftigd door waterstofsulfide (H₂ S). Naarmate het leven in de lagere (benthos) lagen van de zee afsterft, sterven ook de roofdieren aan de top van de voedselketen. De laatste pliosauriërs en ichthyosauriërs stierven uit.^p251

Ichthyosauriërs waren al enige tijd in aantal afgenomen; ze waren niet langer de kracht die ze ooit waren in het Boven-Trias en het Onder-Jura. Tegen het midden Jura dacht men dat ze allemaal tot één enkele clade behoorden, de Ophthalmosauridae. In het Krijt werd gedacht dat slechts drie geslachten overleefden. De laatste 50 jaar dacht men dat slechts één geslacht, Platypterygius, bekend was ten tijde van de anoxische gebeurtenis in het Boven-Krijt.

In een recent onderzoek werd echter gekeken naar de belangrijkste collecties in West-Europese musea. Dit overzicht vond bewijs voor vier genera van ichthyosaurussen slechts enkele miljoenen jaren voor de uitsterving.

Deze geslachten bezetten verschillende "voedingsgilden". Dat waren:

• Platypterygius: een toppredator
• Sisteronia: een "prikgeoriënteerde" voederaar van zachte en kleine prooien
• Cetarthrosaurus, een generalist
• een ondergewaardeerde Ophthalmosaurus: een generalistische voederaar

Dit betekent dat er een paar miljoen jaar voor het uitsterven nog diversiteit bestond onder de ichthyosauriërs. Ze kunnen tot aan het uitsterven hebben overleefd.

Het is echter waar dat de ichthyosauriërs na hun hoogtepunt in verval waren geraakt. In het Krijt hadden ze zeker meer concurrenten dan in het Trias, en meer ongrijpbare prooien. De adaptieve uitstraling van teleostvissen betekende dat hun nieuwe prooien snel zwommen en zeer ontwijkend waren. Tot de teleosts behoorden ook snelzwemmende roofvissen, die concurrenten moeten zijn geweest. Volgens onze huidige kennis moet de zuurstofloze oceaan een einde hebben gemaakt aan de laatste ichthyosauriërs.

De ichthyosauriërs en pliosauriërs werden in de mariene ecologie vervangen door de reuzenmosasauriërs. De mosasauriërs waren waarschijnlijk hinderlaagjagers, waarvan de zit-en-wachtstrategie blijkbaar het meest succesvol bleek.

 
Het lot van de ichthyosauriërs