Tijdens het late Krijt, meer dan 65 miljoen jaar geleden, vogels van honderden verschillende soorten fladderden even overvloedig rond de dinosauriërs en door de bossen als ze tegenwoordig door onze bossen en velden fladderen.

Maar na de ramp die de meeste dinosauriërs heeft uitgeroeid, er bleef slechts één groep vogels over:de voorouders van de vogels die we vandaag zien. Waarom overleefde slechts één familie de massale uitsterving?

Een nieuw beschreven fossiel van een van die uitgestorven vogelgroepen, neven van de hedendaagse vogels, verdiept dat mysterie.

Het 75 miljoen jaar oude fossiel, van een vogel ter grootte van een kalkoengier, is het meest complete skelet dat in Noord-Amerika is ontdekt van wat enantiornithines worden genoemd (uitgesproken als en-an-tea-or'-neth-eens), of tegenovergestelde vogels. Ontdekt in het Grand Staircase-Escalante-gebied van Utah in 1992 door de Universiteit van Californië, Berkeley, paleontoloog Howard Hutchison, het fossiel lag relatief onaangeroerd in het University of California Museum of Paleontology in Berkeley totdat promovendus Jessie Atterholt er in 2009 over hoorde en vroeg om het te bestuderen.

Atterholt en Hutchison werkten samen met Jingmai O'Conner, de toonaangevende expert op het gebied van enantiornithines, om een ​​gedetailleerde analyse van het fossiel uit te voeren. Op basis van hun studie, enantiornithines in het late Krijt waren de aerodynamische gelijken van de voorouders van de hedendaagse vogels, sterk en wendbaar kunnen vliegen.

"We weten dat vogels in het vroege Krijt, ongeveer 115 tot 130 miljoen jaar geleden, waren in staat om te vliegen, maar er waarschijnlijk niet zo goed voor aangepast als moderne vogels, " zei Atterholt, die nu assistent-professor en docent menselijke anatomie is aan de Western University of Health Sciences in Pomona, Californië. "Wat dit nieuwe fossiel laat zien, is dat enantiornithines, hoewel volledig gescheiden van moderne vogels, evolueerde enkele van dezelfde aanpassingen voor zeer verfijnde, geavanceerde vliegstijlen."

Het borstbeen of borstbeen van het fossiel, waar vliegspieren zich hechten, is dieper gekield dan andere enantiornithines, wat een grotere spier en een sterkere vlucht impliceert die meer lijkt op moderne vogels. Het draagbeen is meer V-vormig, zoals het draagbeen van moderne vogels en in tegenstelling tot het U-vormige draagbeen van vroegere vogels en hun voorouders van dinosauriërs. De wishbone of furcula is flexibel en slaat de energie op die vrijkomt tijdens de vleugelslag.

Als enantiornithines in het late Krijt net zo geavanceerd waren als moderne vogels, echter, waarom stierven ze samen met de dinosauriërs uit en de voorouders van moderne vogels niet?

"Deze specifieke vogel is ongeveer 75 miljoen jaar oud, ongeveer 10 miljoen jaar voor het uitsterven, Atterholt zei. "Een van de echt interessante en mysterieuze dingen over enantiornithines is dat we ze overal in het Krijt vinden, voor ongeveer 100 miljoen jaar bestaan, en ze waren zeer succesvol. We vinden hun fossielen op elk continent, over de hele wereld, en hun fossielen zijn erg, heel gewoon, in veel gebieden vaker voor dan de groep die leidde tot moderne vogels. En toch hebben moderne vogels het uitsterven overleefd, terwijl enantiornithines uitsterven."

Een recentelijk voorgestelde hypothese stelt dat de enantiornithines voornamelijk bosbewoners waren, zodat toen bossen in rook opgingen na de asteroïde-aanval die het einde van het Krijt betekende - en het einde van niet-aviaire dinosaurussen - de enantiornithines ook verdwenen. Veel enantiornithines hebben sterk teruggebogen klauwen, ideaal om op te zitten en misschien te klimmen, ze zei.

"Ik denk dat het een heel interessante hypothese is en de beste verklaring die ik tot nu toe heb gehoord, " zei Atterholt. "Maar we moeten echt rigoureuze studies doen naar de ecologie van enantiornithines, want op dit moment is dat deel van de puzzel een beetje met de hand zwaaiend."

Atterholt, Hutchison en O'Connor, die aan het Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology in Beijing werkt, China, publiceerde vandaag een analyse van het fossiel in het open-access tijdschrift PeerJ .

Theropod-dinosaurussen evolueerden tot vogels

Alle vogels evolueerden van gevederde theropoden - de tweebenige dinosaurussen zoals T. rex - die ongeveer 150 miljoen jaar geleden begonnen, en ontwikkelde zich tot vele geslachten in het Krijt, tussen 146 en 65 miljoen jaar geleden.

Hutchison zei dat hij het fossiel tegenkwam dat uit de grond aan het eroderen was in de ruige badlands van de Kaiparowits-formatie in het Grand Staircase-Escalante National Monument in Garfield County, Utah, net binnen de grens van het recent verkleinde monument. Nadat ik eerder vogelfossielen had gevonden, hij herkende het als een laat Krijt enantiornithine, en dan nog een zeldzame. De meeste vogels uit Amerika komen uit het late Krijt (100-66 miljoen jaar geleden) en zijn alleen bekend van een enkel voetbeen, vaak de middenvoet. Dit fossiel was bijna compleet, mist alleen zijn kop.

"In 1992, Ik was vooral op zoek naar schildpadden, "Zei Hutchison. "Maar ik pak alles op omdat ik geïnteresseerd ben in de totale fauna. De andere dieren waarmee ze voorkomen, vertellen me meer over het leefgebied."

Volgens Hutchison, het gebied waar het fossiel werd gevonden dateert van 77 tot 75 miljoen jaar geleden en was waarschijnlijk een grote delta, zoals de delta van de Mississippi-rivier, tropisch en bebost met veel dinosaurussen maar ook krokodillen, alligators, schildpadden en vissen.

In tegenstelling tot de meeste vogelfossielen die buiten Amerika zijn gevonden, met name die uit China, het fossiel werd niet platgeslagen. De klassieke vroege Krijtvogel, Archaeopteryx, werd afgeplat in zandsteen, die een prachtig arsenaal aan veren en de skeletachtige lay-out heeft behouden. Chinese enantiornithinen, voornamelijk uit het vroege Krijt, zijn even mooi en platter dan een pannenkoek.

"Aan de ene kant, het is geweldig - je krijgt meestal het volledige skelet, u krijgt behoud van zacht weefsel, inclusief veren. Maar het betekent ook dat alles wordt verpletterd en vervormd, "zei ze. "Niet dat onze fossielen nul vervorming hebben, maar over het algemeen hebben de meeste botten een heel mooi driedimensionaal behoud, en gewoon echt, echt geweldig detail. We zien plaatsen waar spieren en pezen vastzaten, allerlei interessante dingen voor anatomen."

Toen Hutchison de fossielen voorbereidde en ze in de collectie van het UC Museum of Paleontology plaatste, ze trokken de aandacht van enkele beginnende en gevestigde paleontologen, maar niemand voltooide een analyse.

"Het spul is legendarisch. Mensen in de paleontologische gemeenschap van gewervelde dieren hebben dit voor altijd en altijd geweten, en het gebeurde gewoon dat iedereen die er zogenaamd mee bezig was het te druk kreeg en het viel buiten de boot en het gebeurde gewoon nooit, " zei Atterholt. "Ik was vereerd en ongelooflijk opgewonden toen Howard zei dat ik het project op me kon nemen. Ik was ontzettend blij."

Haar analyse toonde aan dat tegen het late Krijt, enantiornithines had evolved advanced adaptations for flying independent of today's birds. In feite, they looked quite similar to modern birds:they were fully feathered and flew by flapping their wings like modern birds. The fossilized bird probably had teeth in the front of its beak and claws on its wings as well as feet. Some enantiornithines had prominent tail feathers that may have differed between male and female and been used for sexual display.

"It is quite likely that, if you saw one in real life and just glanced at it, you wouldn't be able to distinguish it from a modern bird, " Atterholt said.

This fossil bird is also among the largest North American birds from the Cretaceous; most were the size of chickadees or crows.

"What is most exciting, echter, are large patches on the forearm bones. These rough patches are quill knobs, and in modern birds they anchor the wing feathers to the skeleton to help strengthen them for active flight. This is the first discovery of quill knobs in any enantiornithine bird, which tells us that it was a very strong flier."

Atterholt and her colleagues named the species Mirarce eatoni (meer-ark'-ee ee-tow'-nee). Mirarce combines the Latin word for wonderful, which pays homage to "the incredible, detailed, three-dimensional preservation of the fossil, " she said, with the mythical Greek character Arce, the winged messenger of the Titans. The species name honors Jeffrey Eaton, a paleontologist who for decades has worked on fossils from the Kaiparowits Formation. Eaton first enticed Hutchison to the area in search of turtles, and they were the first to report fossils from the area some 30 years ago.

Thousands of such fossils from the rocks of the Kaiparowits Formation, many of them dinosaurs, contributed to the establishment of the Grand Staircase-Escalante National Monument in 1996.

"This area contains one of the best Cretaceous fossil records in the entire world, underscoring the critical importance of protecting and preserving these parts of our natural heritage, " Atterholt said. "Reducing the size of the protected area puts some of our nation's most valuable natural and scientific resources at risk."