Een dinosaurustand kan een spoor bewaren van de lucht die het dier heeft ingeademd toen het nog meer dan 150 miljoen jaar leefde. Door fossiel email te analyseren schatte een groep Duitse onderzoekers dat de atmosfeer in het late Jura ongeveer 1200 delen per miljoen koolstofdioxide bevatte, bijna drie keer de huidige concentratie. In het Boven-Krijt daalt de schatting echter tot ongeveer 750 delen per miljoen. Cijfers die vertellen over een veel warmere planeet, waarop enorme dinosauriërs zich tussen ecosystemen bewogen die heel anders waren dan de ecosystemen die wij kennen.
Het onderzoek, gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift PNAS, werd uitgevoerd door de universiteiten van Göttingen, Mainz en Bochum, in Duitsland. Ter vergelijking: volgens NOAA-metingen bedroeg de mondiale gemiddelde CO₂-concentratie in juli 2026 ongeveer 426 delen per miljoen. Vóór de industriële revolutie waren dat er ongeveer 280.
De onderzoekers vonden vervolgens een manier om de overblijfselen van de dieren die die wereld bewoonden rechtstreeks te ondervragen. Natuurlijk zat er geen klein prehistorisch luchtbelletje in de tanden. Het zou veel te handig zijn geweest.
Hoe een tand het spoor van de atmosfeer kan vasthouden
Het team onder leiding van geochemicus Dingsu Feng bestudeerde fossiele tanden op vijf locaties verspreid over de Verenigde Staten, Canada, Marokko, Duitsland en Tanzania. Tot de onderzochte dieren behoren onder meer grote herbivore sauropoden, zoals Giraffatitan En Europasaurusen roofdieren houden ervan Tyrannosaurus rex En Albertosaurus.
Het geheim schuilt in email, een van de biologische materialen die het meest resistent zijn tegen transformatie in de loop van de tijd. Tijdens het leven van het dier komt een deel van de ingeademde zuurstof in de lichaamsvloeistoffen terecht en laat een chemisch spoor achter in de zich vormende weefsels, inclusief de tanden. De wetenschappers maten de verhoudingen tussen drie natuurlijke isotopen van zuurstof, dat wil zeggen vormen van hetzelfde element die verschillen in het aantal neutronen. Hun verhoudingen in de atmosfeer zijn ook afhankelijk van de hoeveelheid CO₂ die aanwezig is en de fotosynthetische activiteit van de organismen.
Door deze signalen te vergelijken met die van huidige dieren, waaronder vogels, reptielen en zoogdieren, reconstrueerden de onderzoekers de atmosferische omstandigheden van twee zeer verre perioden: het Late Jura, tussen ongeveer 152 en 143 miljoen jaar geleden, en het Late Krijt, tussen 73 en 66 miljoen jaar geleden. Maar eerst moesten ze de gewijzigde monsters uitsluiten van fossielen. Een tand die miljoenen jaren verborgen heeft gelegen, heeft mogelijk chemische transformaties ondergaan die de informatie waarnaar u op zoek bent, kunnen wijzigen.
Een atmosfeer rijk aan CO₂ en zeer productieve vegetatie
De gereconstrueerde concentraties zijn hoog, maar moeten samen met de onzekerheidsmarges worden gelezen: 1.200 ± 150 delen per miljoen in het Boven-Jura en 750 ± 200 in het Boven-Krijt. Er is ook een belangrijke voorwaarde. Deze waarden zijn berekend in de veronderstelling dat de mondiale primaire productie, dat wil zeggen de hoeveelheid organisch materiaal die door organismen wordt geproduceerd door middel van fotosynthese, vergelijkbaar was met de huidige. Door deze aanname te veranderen, veranderen ook de CO₂-schattingen.
De auteurs probeerden ook de tegenovergestelde route: het gebruik van koolstofdioxideconcentraties die met andere methoden waren gereconstrueerd om de productiviteit van oude ecosystemen te schatten. De resultaten suggereren dat de mondiale primaire productie ongeveer 20% hoger is in het Late Jura en mogelijk meer dan het dubbele is in het Late Krijt, hoewel deze laatste schatting aanzienlijke onzekerheid met zich meebrengt.
Het betekent dat terrestrische vegetatie en mariene fotosynthetische organismen mogelijk veel meer organisch materiaal hebben geproduceerd dan vandaag de dag. Een beschikbaarheid van hulpbronnen die hele voedselketens kunnen beïnvloeden, inclusief de ketens die enkele van de grootste dieren ondersteunden die ooit op aarde hebben geleefd.
Afwijkingen in tanden en de mogelijke rol van vulkanen
Sommige tanden vertellen iets dat nog interessanter is. Twee monsters, behorend tot één Tyrannosaurus rex en naar een Kaatedocus siberihuidige isotoopverhoudingen die heel anders zijn dan die van de andere onderzochte dinosauriërs. In het geval van T. rex zou de waarde kunnen overeenkomen met een atmosferische concentratie van ongeveer 1.800 delen per miljoen CO₂, aanzienlijk hoger dan het geschatte gemiddelde voor het Late Krijt.
Een mogelijke verklaring betreft de plotselinge toename van kooldioxide in de atmosfeer. Tijdens het Mesozoïcum maakte de aarde perioden van intense vulkanische activiteit door en tegen het einde van het Krijt kwamen bij de grote uitbarstingen van de Deccan Traps in het huidige India enorme hoeveelheden vulkanisch materiaal en gas vrij.
Volgens de onderzoekers hebben relatief snelle schommelingen in CO₂ mogelijk ook sporen achtergelaten in het glazuur van dinosauriërs die tijdens die episoden leefden. Maar het zou voorbarig zijn om deze afwijkingen rechtstreeks aan de uitbarstingen toe te schrijven. Dezelfde auteurs overwegen alternatieve verklaringen, gekoppeld aan de omgeving en de fysiologie van dieren. Bij T. rex kunnen de isotopische kenmerken bijvoorbeeld bijzonder droge omstandigheden en een andere beschikbaarheid van drinkwater weerspiegelen, wat leidt tot overschattingen van de atmosferische CO₂. De tanden suggereren daarom mogelijke schommelingen van het oude klimaat. Om ze aan een specifieke uitbarsting te koppelen, is verder bewijs nodig.
Wat we echt weten over de lucht die dinosaurussen inademden
De studie voegt een bron van informatie toe aan klimaatreconstructies, die tot nu toe voornamelijk gebaseerd zijn op mariene sedimenten, bodemcarbonaten en andere geologische indicatoren. De nieuwigheid bestaat erin dat we ook de overblijfselen van gewervelde landdieren kunnen gebruiken om de samenstelling van de atmosfeer uit het verleden te schatten.
Let echter op één detail: meer koolstofdioxide betekent niet automatisch minder zuurstof, en dit onderzoek meet ook niet hoeveel procent van de atmosfeer uit zuurstof bestond. De analyse heeft betrekking op de verhoudingen van de isotopen, die worden gebruikt als indirecte indicatoren voor CO₂ en fotosynthese. Op basis van deze resultaten kunnen we daarom niet vaststellen of dinosauriërs de lucht van vandaag min of meer ademend zouden hebben gevonden.
De methode kan ook worden toegepast op andere fossiele gewervelde dieren, op voorwaarde dat er voldoende geconserveerde tanden worden gevonden en rekening wordt gehouden met de fysiologische verschillen tussen de dieren. Voorlopig hebben we met die paar monsters al twee chemische foto’s van de atmosfeer kunnen reconstrueren, met een tussenafstand van tientallen miljoenen jaren. Er zijn nog genoeg hiaten die moeten worden opgevuld en er zijn nog enkele anomalieën die moeten worden verklaard. De tanden hebben het al die tijd overleefd. Om ze nauwkeuriger te laten spreken, zijn meer fossielen nodig.
