De grootste haai die tegenwoordig leeft, tot 20 meter lang, is de walvishaai, een kalme filtervoeder. Meer recentelijk, 4 miljoen jaar geleden, bevonden zich onder haaien van deze omvang waarschijnlijk ook het snel bewegende roofdier Megalodon, de beroemde Helemaal enorme kaken En enorme tanden daarentegen.
Vanwege onvolledige fossiele gegevens weten we niet helemaal zeker hoe enorm megalodon was en kunnen we alleen conclusies trekken op basis van enkele van zijn levende verwanten, zoals grote witte haaien en makreelhaaien. Maar dankzij wat nieuw onderzoek naar zijn gefossiliseerde tanden, zijn we er nu vrij zeker van dat hij iets anders deelde met deze familieleden: hij was niet bepaald koelbloedig en hield blijkbaar zijn lichaamstemperatuur boven die van de omringende oceaan.
temperatuurmeting
De meeste haaien zijn, net als de meeste vissen, ectotherm, wat betekent dat hun lichaamstemperatuur evenredig is met de omringende watertemperaturen. Maar een handvol soorten, onderdeel van een groep die makreelhaaien wordt genoemd, hebben een gespecialiseerd patroon van bloedcirculatie dat helpt een deel van de warmte die door hun spieren wordt geproduceerd vast te houden. Hierdoor kunnen ze sommige delen van hun lichaam op een temperatuur houden die hoger is dan de temperatuur van hun omgeving. Een soort die de zalmhaai wordt genoemd, kan zijn lichaamstemperatuur 20 graden Celsius hoger houden dan de subarctische wateren die hij inneemt.
Megalodon is ook een makreelhaai, en sommige wetenschappers hebben gesuggereerd dat ook hij op zijn minst gedeeltelijk endotherm moet zijn geweest om zijn groeisnelheid te behouden in de diverse omgevingen waarin hij leefde. Maar, zoals gezegd, de overblijfselen van megalodon die we hebben, zijn niet eens genoeg om ons te vertellen hoe groot het dier was, laat staan of het de soort gespecialiseerde bloedsomloopstructuur had die nodig is voor een endotherme haai.
Dus besloot een team van onderzoekers om uit de eerste hand te testen of er tekenen waren dat het de lichaamstemperatuur reguleert met behulp van dingen die we al hebben: zijn tanden.
Het werk is gebaseerd op een fenomeen dat bekend staat als isotopenagglomeratie. Als de omgeving warm genoeg is, doen kleine gewichtsverschillen tussen atomaire isotopen er niet toe, omdat de hitte warm genoeg is om de isotopen volledig in het materiaal te mengen. Maar als dingen afkoelen, hebben zwaardere isotopen de neiging samen te klonteren en klonten in de materie te vormen. We hebben nu apparatuur die de verdeling van isotopen in een materiaal met grote nauwkeurigheid kan volgen, waardoor een directe meting van de massa mogelijk is. Dit kan op zijn beurt worden gebruikt om een schatting te maken van de temperatuur waarbij de stof is gevormd.
(Wetenschappers hebben deze techniek gebruikt om oude temperaturen te schatten om ons veranderende klimaat te volgen.)
Het nieuwe werk was gebaseerd op fossielen die ten minste drie verschillende soorten fossielen bevatten. Het was duidelijk dat een van hen de tanden van Megalodon was. Maar er waren andere nodig om een zekere mate van externe referentie te bieden voor de schattingen die van haaien werden verkregen. Deze omvatten de botten van bekende koudbloedige vissen, die een basis vormden voor omgevingstemperaturen. Ze verkregen ook monsters van walvisoorbotten van een bekende warmbloedige controle. Cruciaal was dat ze deze monsters verkregen van wijdverspreide locaties in de Atlantische en Stille Oceaan, om ervoor te zorgen dat eventuele verschillen niet alleen een kwestie waren van lokale omgevingsomstandigheden.
Verwarm voor, beweeg snel
Buitenhittemonsters toonden het soort regionale variaties die je zou verwachten van zeewatertemperaturen, met schattingen variërend van 17°C in Californië tot 23°C in de Middellandse Zee. Daarentegen waren de megalodon-exemplaren veel warmer, met een gemiddeld temperatuurverschil van ongeveer 7 °C, in vergelijking met de koudbloedige exemplaren.
Dit is niet zo warm als walvismonsters. Maar, zoals de onderzoekers opmerkten, kwamen de walvismonsters uit hun binnenoren, die enigszins verwijderd zijn van de omgeving en dus waarschijnlijk de interne temperatuur van het dier weerspiegelen. Bij haaien daarentegen worden de tanden relatief blootgesteld aan de omgeving en kunnen ze dus tussen de typische lichaamstemperatuur en die van de buitenwereld liggen. De temperatuur van makreelhaaien varieert ook vaak met verschillende lichaamsdelen.
Dus waarom werd er gekozen voor de hyperthermie van de megalodon? Er zijn twee mogelijke redenen. Een daarvan is, zoals hierboven vermeld, dat temperaturen nodig kunnen zijn om de groeisnelheden te behouden die nodig zijn om zoiets groots als Megalodon te laten evolueren in niet-tropische omgevingen. De tweede is snelheid. Warme spieren kunnen nodig zijn om het dier snel genoeg door het water te drijven om een effectief roofdier te zijn. De makohaai is bijvoorbeeld de snelste gedeeltelijk endotherme haai.
De grote lichaamsgrootte van Megalodon heeft het vasthouden van warmte misschien iets gemakkelijker gemaakt, omdat het de verhouding tussen lichaamsgrootte en oppervlakte vergroot, wat betekent dat er minder oppervlakte is om warmte te verliezen in vergelijking met de hoeveelheid spieren die het genereert.
De auteurs van het nieuwe artikel wijzen er echter op dat het Megalodon mogelijk ook kwetsbaar heeft gemaakt voor klimaatverandering. De hoge metabolische eisen die gepaard gaan met endotherme instandhouding kunnen megalodon gevoelig hebben gemaakt voor veranderingen in het ecosysteem. En rond de tijd van hun uitsterven werd de aarde over het algemeen koeler, waardoor de zeespiegel daalde, wat kustecosystemen zou kunnen verstoren. Megalodon lijkt in de beginjaren te hebben vertrouwd op kwekerijen aan de kust.
PNAS, 2023. DOI: 10.1073/pnas.2218153120 (over DOI’s).
