pinguïns zijn misschien wel de populairste vogels op aarde, in gelijke mate dankzij hun ongelooflijke levenscycli en charmante smoking-geklede verschijningen. Onder hun lange lijst van superlatieven, kunnen pinguïns onder vriestemperaturen en stormwind overleven, duiken meer dan 1600 voet diep, houden hun adem voor meer dan 15 minuten, en overleven zonder voedsel voor weken door te leven van opgeslagen vet . Deze feiten worden zo vaak herhaald dat ze soms hun aanvankelijke verwondering verliezen. In gesprek met K-12 scholen als gastspreker, heb ik ontdekt dat de helft van het klaslokaal vaak veel van deze stukjes pinguïn trivia kent voordat de presentatie zelfs begint, dankzij populaire boeken, televisiespecials, en de film “March of the Penguins”.
onze kennis van pinguïns reikt echter verder dan de huidige menagerie van 19 soorten. Sommige van onze grootste inzichten in deze ongelooflijke vogels komen uit het fossielenbestand. Door zich te verdiepen in de geschiedenis van uitgestorven soorten is de manier waarop paleontologen en biologen pinguïns bekijken volledig veranderd, vaak op verrassende manieren. Hier zijn vijf dingen die je waarschijnlijk niet wist over pinguïns:
1. Pinguïns zijn oude vogels
De meeste mensen zien pinguïns als “moderne” vogels. We zien ze niet vaak samen met uitgestorven dieren zoals mastodonten, maar pinguïns dateren van voor de bekendste fossiele zoogdieren. In feite behoren de oudste fossielen van pinguïns tot de oudste fossielen die van elke groep levende vogels zijn ontdekt. Waimanu (“watervogel” in Maori) is de vroegst bekende fossiele pinguïn taxon. Twee soorten van Waimanu zijn bekend: Waimanu maniëringi en de iets jongere en kleinere Waimanu tuatahi. Beide soorten komen uit het Zuidereiland Nieuw-Zeeland. De oudste fossielen van Waimanu maniëringi zijn 61,6 miljoen jaar oud . Om dit in perspectief te plaatsen, Waimanu leefde slechts 4 miljoen jaar na de dinosaurussen en meer dan 50 miljoen jaar voor de vroegste naaste familieleden van de moderne mens.
Waimanu zou in een heel andere wereld hebben geleefd dan vandaag. het klimaat was veel warmer. Platentektonische activiteit had de continenten nog niet verplaatst naar hun huidige posities, dus Zuid-Amerika en Australië waren nog steeds verbonden aan Antarctica. Weinig grote zoogdieren zwierven door het landschap. Het belangrijkste is dat oceaanecosystemen in vele opzichten wijd open stonden. Aan het einde van het Krijt (65,5 miljoen jaar geleden), doodde dezelfde massa-extinctie die de dinosauriërs wegvaagde ook veel zee reptielen zoals mosasaurussen en plesiosaurussen, evenals het decimeren van haaien. Dit creëerde een kans voor andere groepen dieren om terug te keren naar de zee, en pinguïns waren een van de eersten om het te nemen. In feite, Waimanu en andere vroege pinguïns ploegden de oceanen lang voordat de eerste volledig waterwalvissen en pinnipeds (zeehonden, zeeleeuwen en walrussen) geëvolueerd.als we terug in de tijd zouden reizen en een groep Waimanu zouden zien staan op de stranden van Proto-Nieuw-Zeeland, zou onze eerste gedachte waarschijnlijk zijn: “Ik denk dat dat een pinguïn is”. Dit komt omdat Waimanu veel van de belangrijkste kenmerken had die wij beschouwen als kenmerken van pinguïns, maar ook verschillend was in vele opzichten. Om te beginnen was Waimanu volledig vliegend. Het zou ook de vertederende rechtop waggelen dat levende pinguïns doen bij het verplaatsen over land, gebaseerd op de kenmerken van de beenbeenderen en de noodzaak van het in evenwicht brengen van de zware spieren die de flippers aangedreven hebben gebruikt. Deze eigenschappen alleen al zouden waarschijnlijk onze “pinguïn radar” doen struikelen. Aan de andere kant, de slanke botten van de schedel en flipper suggereren een meer sierlijke profiel. Waimanu ‘ s hoofd en nek leken waarschijnlijk meer op die van een aalscholver dan op die van een moderne pinguïn. Bovendien vertonen de vleugelbotten nog geen bewijs van de gesloten gewrichten die moderne pinguïns hebben. Deze oude pinguïn kan in staat zijn geweest om zijn vleugel te vouwen, iets wat je nooit een levende pinguïn zal zien als gevolg van zijn stijve boord-achtige flippers.Waimanu was dus een pinguïn in transitie, experimenteerde nog steeds met een nieuw skelet plan voor onderwater “vlucht” en verkende een nieuwe niche leeg gelaten door zee reptielen. Een paar miljoen jaar later zouden deze primitieve pinguïns een groot aantal afstammelingen van alle soorten en maten voortbrengen.
2. Reuzenpinguïns zwommen ooit in de Zuidelijke oceanen
gevierd voor zijn verbazingwekkende poolmars, bereikt de levende keizerspinguïn ongeveer 3 meter hoog. Dit is een vrij indrukwekkende benchmark, gezien het feit dat de meeste levende pinguïns zijn relatief pint-sized fellows staan in de buurt van twee meter lang. Toch was er ooit een vloot van uitgestorven soorten die gemakkelijk boven de grootste keizer zou uitsteken.de grootste van allemaal is de raadselachtige Pachydyptes ponderosus, die slechts bekend is van een paar indrukwekkende flipperbotten verzameld uit een kalksteen in Nieuw-Zeeland bijna honderd jaar geleden . Tijdens een onderzoeksreis in 2006 bezocht ik het Te Papa Tongarewa museum om dit prachtige exemplaar te bestuderen. Het belangrijkste flipperbot van Pachydyptes in mijn hand houden was als het vasthouden van een steen. Het al stevige en massieve bot was nog dichter geworden door de processen van fossilisatie.
Pachydyptes was een echte reus, maar het is moeilijk om te reconstrueren hoe groot de soort eigenlijk was omdat we slechts een paar stukken van het skelet hebben. Het is riskant om alleen maar op te schalen van een levende pinguïn, want naarmate we meer en meer skeletten vinden, ontdekken we ook dat uitgestorven pinguïn soorten verschillende lichaamsplannen hadden. Sommige waren kort en stevig, terwijl anderen lang en slank waren.sommige van de meest complete skeletten komen uit Nieuw-Zeeland en Peru , en deze nieuwe vondsten suggereren dat de hoogste pinguïns ongeveer 4 voet 6 inches bereikten staande op het land, en ongeveer 5 voet lang zwommen door het water. Het verschil is te wijten aan de nek en snavel, die recht uitsteken in het zwemdier en daardoor meer toevoegen aan lengte dan aan stahoogte. Zulke pinguïns zouden zeker elke tijdreizende menselijke ontdekkingsreiziger intimideren. Vergeet niet dat pinguïns grote dieren zijn – ze hebben zeer krachtige “vlucht” spieren die hen in staat stellen om zich voort te stuwen door het water (dat is ~800 keer dichter dan lucht) en ze wikkelen zich ook in een dikke laag vet voor isolatie en energie op te slaan. Ik zou zelfs wedden dat Pachydyptes een sumoworstelwedstrijd kan winnen met elke pinguïn in leven, en nog veel mensen. Hieronder is een levensreconstructie van een naamloze pinguïn uit 27 miljoen jaar oude greensands uit Nieuw-Zeeland, met een keizer en een menselijk silhouet als schaal.
3. Pinguïns evolueerden niet in koude omgevingen
wanneer de meeste mensen aan pinguïns denken, denken ze ” koud.”Dit is zeker redelijk, gezien alle van de advertenties portretteren pinguïns als leveranciers van ijskoude dranken en bevroren traktaties. Televisiespecials en films als “March of the Penguins” hebben ook de neiging om zich te richten op de pinguïnsoorten die in Antarctische omgevingen leven omdat hun levenscycli zo fascinerend zijn. Veel van de huidige pinguïnsoorten leven echter buiten de Antarctische cirkel. Een paar leven zelfs in zeer hete omgevingen, zoals de Humboldtpinguïn, die broedt langs kustwoestijnen, en de Galapagospinguïn, die eigenlijk op de evenaar leeft.
sommige van mijn eigen onderzoek heeft zich gericht op de evolutionaire relaties van pinguïns. Door te bepalen waar elke soort in de stamboom Past, kunnen we beter begrijpen hoe de evolutie van pinguïns is gevormd door mondiale veranderingen zoals de beweging van de continenten en klimaatverandering. We hebben Waimanu al ontmoet, de oudste pinguïn. Deze soort is ook de meest basale (primitieve) soort in de pinguïn boom, wat suggereert dat pinguïns hun start vonden in Nieuw-Zeeland waar de Waimanu fossielen gevonden worden. Pinguïns verschijnen pas later op Antarctica, en als ze dat doen, is het zuidelijke continent nog steeds in een warme fase zonder permanente ijskappen.Analyses van pinguïnbeenderen en DNA suggereren dat de koning-en keizerspinguïns de meest basale van de levende soorten zijn (de eerste die het moderne deel van de pinguïn evolutionaire boom afsplitste). Omdat beide ijzige omgevingen bewonen, zouden we van nature kunnen aannemen dat pinguïns daar vandaan kwamen als we alleen de verspreiding van levende soorten hadden om ons te leiden. Maar als we fossiele pinguïns aan de evolutionaire boom toevoegen, ontstaat er een heel ander beeld . Tijdens het Paleoceen tijdvak, het tijdsinterval toen Waimanu verscheen, was het klimaat veel warmer dan vandaag: de gemiddelde wereldwijde zeetemperatuur was ongeveer 6-8°C hoger dan vandaag . Hetzelfde geldt voor het Eoceen, de periode waarin veel van de reuzenpinguïns gedijen. De vroege pinguïns evolueerden en diversifieerde lang voordat poolijskappen ontstonden. Hun omgeving was meer als die van de Afrikaanse Jackass Penguin, hier getoond genieten van een warme dag op het strand, dan de ijskappen favoriet door keizers en Adélies.begrijpen dat pinguïns geëvolueerd zijn in een warm klimaat maakt een groot verschil voor hoe we hun evolutie bestuderen. We kunnen niet alle interessante veranderingen in de botten en veren van pinguïns verklaren door te zeggen dat ze gerelateerd zijn aan het overleven in glaciale omgevingen, omdat we weten dat ze voor het eerst evolueerden tijdens warmere tijden. Dit is een goed voorbeeld van hoe paleontologie vorm kan geven aan de manier waarop biologen naar levende dieren kijken.
4. Sommige uitgestorven pinguïns waren Speervissers
kijk goed naar de schedel hieronder en je zou hem waarschijnlijk nog steeds niet herkennen als een pinguïn. De snavel is opmerkelijk lang, neemt 2/3rds van de schedel en krachtig opgebouwd door meerdere botten samengesmolten tot een enkele speer-achtige vorm. Aan de punt, waar normale pinguïns een lichte haak hebben om prooi te vangen, is de snavel bij deze pinguïn recht en puntig. Dit is Icadyptes salasi, een speersnavelpinguïn uit Peru .
Icadyptes salasi werd ontdekt in 34 miljoen jaar oude sedimenten van de oceaanbodem die met geweld door platentektonische krachten naar het continent werden gedreven. Dit fossiel was een belangrijke vondst, omdat schedels zeer zeldzaam zijn in het fossielenbestand van de meeste groepen, en pinguïns zijn geen uitzondering. Meer dan 5000 pinguïn botten van een of ander type zijn verzameld door paleontologen, maar misschien twee dozijn schedels zijn bekend en de meeste zijn zeer slecht bewaard gebleven. Naarmate er meer en meer pinguïnschedels worden gevonden, zijn er meer snavels aan het licht gekomen en het lijkt erop dat een zeer lange snavel de standaard was voor tenminste de grotere soorten. Bij sommige van deze andere fossielen ligt de snavel dicht bij de lengte van Icadyptes, maar de botten zijn minder dicht met elkaar versmolten.
wat kan een pinguïn doen met deze bizarre snavel? Er kunnen aanwijzingen zijn in andere delen van het skelet, zoals de nekwervels. Deze botten vertonen zeer sterk ontwikkelde hechtingsplaatsen voor spieren, die kracht en misschien weerstand tegen de schok van effecten zou overbrengen. Onze beste gok is dat Icadyptes speervissen was, grote vissen en inktvissen spietsten met zijn krachtige snavel. Het was een ontzagwekkend roofdier, en niet iets waar je vrijwillig mee zou zwemmen tijdens een aquariumshow.
5. Oude pinguïns droegen mantels van rode en grijze veren
kleur blijft meestal onbekend voor uitgestorven dieren. In de meeste gevallen worden schubben, vacht en veren vernietigd tijdens het fossilisatieproces, waardoor alleen botten achterblijven. Zelfs wanneer sporen van zachte delen zoals veren worden bewaard, laten ze vaak alleen een donkere koolstoffilm of enkele indrukken achter. Echter, soms kleur laat een microscopische vingerafdruk. Dit komt in de vorm van melanosomen, kleine pil-vormige componenten van cellen die kleur geven aan structuren zoals vogelveren en zoogdier haar. Gelukkig voor paleontologen zijn melanosomen taai. Ze kunnen miljoenen jaren overleven en veel andere biologische stoffen overleven. Paleontologen hebben ze ontdekt op schijnbaar onwaarschijnlijke plaatsen, zoals in de gefossiliseerde inktzak van een uitgestorven inktvis .een van de meest verrassende plekken waar melanosomen zijn gevonden is een verzameling van 36 miljoen jaar oude pinguïnveren van de soort Inkayacu paracasensis . Deze soort is erg belangrijk omdat het de enige fossiele pinguïn is die veren en huid bewaart, een ongelooflijke zeldzaamheid voor mariene fossielen. Inkayacu paracasensis onthult dat pinguïns hun gespecialiseerde kleine, schilferige, afgeplatte veren diep in het verleden hebben ontwikkeld. De melanosomen laten ook zien dat de veren een onverwachte tint hadden.
men kan vermoeden dat er in Inkayacu sprake is van een zwart-witte coating van veren. Immers, elke levende pinguïn met uitzondering van de kleine blauwe volgt in wezen hetzelfde kleurenschema – zwart op de top, wit onder. Dit zou nuttig zijn om pinguïns tegen te sturen om het moeilijker te maken voor roofdieren of prooien om ze tegen de achtergrond op te sporen. Het is dus een complete verrassing dat de vormen van de fossiele melanosomen overeenkomen met die van moderne roodbruine en grijze veren. Dit suggereert dat Inkayacu een radicaal ander uiterlijk had dan de huidige smokedoed pinguïns. Nog maar een paar jaar geleden had niemand kunnen vermoeden dat melanosomen bewaard konden worden in de fossiele veren, wat een goed voorbeeld is van hoe nieuwe ontwikkelingen nieuwe ontdekkingen mogelijk maken.
oude pinguïns hebben ons een fascinerend verhaal te vertellen. Sinds 2005 zijn er tien nieuwe uitgestorven pinguïnsoorten ontdekt. Er komen er vast meer aan. Niemand zou een paar jaar geleden speerbekpinguïns met rode veren hebben voorspeld, en de volgende ronde van ontdekkingen zal zeker nog meer verrassingen bevatten.
1. Williams, T. D. 1995. pinguïn. Oxford University Press, Oxford, 295 pp.
2. Fordyce, R. E., and C. M. Jones. 1990. Penguin history and new fossil material from New Zealand; PP.419-446 in L. S. Davis and J. T. Darby (eds.), Penguin Biology. Academic Press, San Diego.
3. Slack, K. E., C. M. Jones, T. Ando, G. L. Harrison, R. E. Fordyce, U. Arnason, and D. Penny. 2006. Vroege pinguïn fossielen, Plus mitochondriale genomen, kalibreren vogel evolutie. Moleculaire Biologie en evolutie 23: 1144-1155.
4. Oliver, W. R. B. 1930. Nieuw-Zeelandse Vogels. Fine Arts (N. Z.) Limited: Wellington. 541pgs.
5. Clarke, J. A., D. T. Ksepka, M. Stucchi, M. Urbina, N. Giannini, S. Bertelli, Y. Narváez, en C. A. Boyd. 2007. Paleogene equatoriale pinguïns betwisten de voorgestelde relatie tussen biogeografie, diversiteit en Cenozoïsche klimaatverandering. Proceedings of the National Academy of Sciences 104: 11545-11550.
6. Bertelli, S., and N. P. Giannini. 2005. Een fylogenie van bestaande pinguïns (Aves: Sphenisciformes) die Morfologie en mitochondriale sequenties combineren. Cladistics 21: 209-239.
7. Baker, A. J., S. L. Pereira, O. P. Haddrath, and K.-A. Edge. 2006. Meervoudig gen bewijs voor uitbreiding van bestaande pinguïns uit Antarctica als gevolg van wereldwijde afkoeling. Proceedings of the Royal Society B 217: 11-17.
8. Ksepka, D. T., S. Bertelli, and N. P. Giannini. 2006. De fylogenie van de levende en fossiele Sphenisciformes (pinguïns). Cladistics 22: 412-441.
9. Ksepka, D. T., en J. A. Clarke. 2010. De basale pinguïn (Aves: Sphenisciformes) Perudyptes devriesi en een fylogenetische evaluatie van de pinguïn fossiel record. Bulletin of the American Museum of Natural History 337: 1-77.
10. Zachos, J., M. Pagani, L. Sloan, E. Thomas, and K. Billups. 2001. Trends, ritmes en aberraties in het wereldwijde klimaat 65 Ma te presenteren. Wetenschap 292: 686.
11. Ksepka, D. T., J. A. Clarke, T. J. DeVries, and M. Urbina. 2008. Osteologie van Icadyptes salasi, een reuzenpinguïn uit het Eoceen van Peru. Journal of Anatomy 213: 131-147.
12. Doguzhaeva L., R. Mapes, H. Mutvei H. 2004. Voorkomen van inkt in Paleozoïcum en Mesozoïcum coleoïden (Cephalopoda). Mitt. Geol.- Paläont. Inst. Univ. Hamburg 88: 145-156.
13. Clarke, J. A., D. T. Ksepka, R. Salas-Gismondi, A. J. Altamirano, M. D. Shawkey, L. D ‘ Alba, J. Vinther, T. J. DeVries, and P. Baby. 2010. Fossiel bewijs voor de evolutie van de vorm en kleur van pinguïn veren. Wetenschap 330:954-957.
Image Credits:
figuur 1: composiet skelet afbeelding van Waimanu gemaakt door Tatsuro Ando en life reconstruction of Waimanu tuatahi (kunstwerk van Chris Gaskin, ©Geology Museum, University Of Otago). Gebruikt met toestemming; Figuur 2: Foto van pachydyptes en Adélie pinguïn flipper bot naast elkaar, door de auteur; Figuur 3: geschaalde reconstructie van een Nieuw-Zeelandse reuzenpinguïn, met silhouetten van een keizerpinguïn en een mens voor schaal. Fossiele pinguïn kunstwerk van Chris Gaskin, © Geology Museum, Universiteit van Otago. Gebruikt met toestemming; Figuur 4: Foto van de schedel van Icadyptes salasi door de auteur; Figuur 5: Foto van de Zuid-Afrikaanse pinguïn kolonie door de auteur; Figuur 6: reconstructie van Inkayacu paracasensis door Katie Browne, © Julia Clarke, University of Texas at Austin. Gebruikt met toestemming. Inzet toont veren en microscoop beeld van melanosomen uit .
over de auteur: Dan Ksepka is een onderzoeksassistent Professor van de afdeling Marine, aarde en atmosferische wetenschappen aan de North Carolina State University en Research Associate van de afdeling paleontologie aan het North Carolina Museum of Natural Sciences. Hij zocht naar fossiele pinguïns in Zuid-Amerika, Afrika en Nieuw-Zeeland en bestudeerde ook sauropode dinosaurussen en koristoderne reptielen. Hij is @KsepkaLab op Twitter en blogt op March of the Fossil Penguins.