Zuurstofloze zee van 370 miljoen jaar oud ontdekt

Onderzoekers van het Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ) van NWO hebben samen met Amerikaanse collega's moleculaire fossielen aangetroffen van fotosynthetische groene zwavelbacterien (Nature, 19 mei). De fossielen werden gevonden in sedimenten in Noord-Amerika en zijn 370 miljoen jaar oud. De zee uit die tijd moet zich over enkele duizenden kilometers hebben uitgestrekt. Met de vondst tonen de onderzoekers aan dat de huidige condities in de Zwarte Zee, het grootste zuurstofloze bekken ter wereld, ook in het verre aardse verleden hebben geheerst.

Fotosynthetische groene zwavelbacterien leven op de overgang van zuurstofrijk naar zuurstofloos water, waarbij de zuurstofloze onderlaag veel zwavelwaterstof bevat. De overgang naar het 'dode' water, de chemokline, moet zo ondiep liggen dat er nog voldoende licht doordringt.

In de tegenwoordige Zwarte Zee ligt deze overgang op circa tachtig meter diepte. Om met de minimale hoeveelheid licht op deze diepte fotosynthese te kunnen bedrijven bevatten deze bacterien grote hoeveelheden chlorofyl en specifieke carotenoiden. Vorig jaar toonden de NIOZ-onderzoekers aan dat de bacterien ook 6000 jaar geleden veelvuldig in de Zwarte Zee voorkwamen. De onderzoekers hebben nu fossiele resten van de carotenoiden in zeer hoge concentraties aangetroffen in de veel oudere sedimenten van het uitgestrekte Western Canada en Williston Bekken. Dit bekken is, net als de toenmalige zee, enkele miljoenen vierkante kilometers groot. Met de vondst hebben zij aangetoond, dat de chemokline in de toenmalige zee ook zeer ondiep moet hebben gelegen.

De moleculaire sporen werden ook teruggevonden in de aardolie die is gevormd uit deze sedimenten, welke rijk zijn aan organische stof. De biochemici troffen ze aan in de vorm van een benzeenderivaat (een afgeleide vorm van benzeen) die bij hogere temperaturen in de aardkorst werd gevormd door kraking van de carotenoiden. Het C-gehalte van deze moleculaire fossielen is zo hoog dat zij alleen afkomstig kunnen zijn van groene zwavelbacterien. Deze leggen, in tegenstelling tot veel andere fotosynthetische organismen, kooldioxide vast zonder veel onderscheid te maken tussen C en C.

Ondanks de hoge concentraties aan moleculaire fossielen van deze groene zwavelbacterien blijkt de bijdrage van deze organismen aan de organische koolstof in de sedimenten en aardolie klein te zijn. Dit duidt erop, dat de totale bacteriele bijdrage aan sedimentaire organische koolstof, waaruit olie wordt gevormd, vermoedelijk klein is geweest. Dit in tegenstelling tot wat algemeen wordt aangenomen. (Persbericht NWO)