Afwisseling ijstijden bepaalt biodiversiteit op bodem van diepzee

Saai, stabiel, ongevoelig voor klimaatveranderingen. Zo stonden ecosystemen op diepzeebodems tot voor kort bekend. Hoewel er inmiddels allerlei wonderlijke en rijke levensgemeenschappen in de donkere diepte zijn beschreven, is er amper iets bekend over de dynamiek van die ecosystemen.

Onderzoek van de Amerikaanse geologen T.M. Cronin en M.E. Raymo van het Climate History Team van het Massachusetts Institute of Technology in Cambridge (VS) brengt daarin verandering. De biodiversiteit op diepzeebodems vertoont over een tijdsperiode van duizenden jaren een duidelijke dynamiek, zo blijkt uit hun publicatie in Nature (13 februari). Tijdens een glaciaal (een ijstijd) neemt de biodiversiteit sterk af, tijdens een interglaciaal (de periode tussen twee ijstijden) neemt die weer toe.

Cronin en Raymo verrichtten metingen aan aardlagen die tijdens een eerdere expeditie uit de bodem van de Atlantische Oceaan waren opgeboord. De boringen waren verricht in de westflank van de Middenatlantische Rug (41ß8N, 19ß8W, op een diepte van 3.427 m) en vlakbij het Rockall plateau, ten noordwesten van Groot-Britannië (53ß8N, 19ß8W, op een diepte van 2.417 m). De onderzochtte sedimenten bestrijken een periode van 450.000 jaar, van 2,85 tot 2,4 miljoen jaar geleden. Glaciaal en interglaciaal wisselden elkaar toen elf keer af.

De twee Amerikanen telden vervolgens het aantal soorten ostracoden in de aardlagen die een interval hadden van 3.500 tot 4.000 jaar. Ostracoden zijn kleine, voornamelijk op de zeebodem levende, schaaldieren. Hun weke lichaam wordt omsloten door twee kleppen die niet groter worden dan zo'n 2 mm. De kleppen bevatten ondere andere calciumcarbonaat. Cronin en Raymo kozen de ostracoden voor hun onderzoek omdat het de enige klasse van bodemdieren is die met regelmaat als fossielen in de diepzeesedimenten zijn terug te vinden. Dat maakt een goede kwantitatieve analyse mogelijk.

Deze tellingen koppelden ze aan twee methoden om klimaatveranderingen vast te stellen. De eerste methode meet de variërende zuurstof-isotoop verhouding (O/O) in benthische foraminiferen. Dit zijn op de zeebodem levende eencelligen met een kalkachtige schaal. Foraminiferen nemen zuurstof op uit het water. Hoe kouder het water, hoe meer O het bevat. De tweede, meer recente methode (gepubliceerd in Science 24 november 1995) bepaalt de verhouding tussen magnesium en calcium in de kleppen van het ostracodengeslacht Krithe. Hoe lager de watertemperatuur, hoe lager die verhouding.

Tijdens een glaciaal bleek de gemiddelde bodemwatertemperatuur 1 tot 1,5ß8C te bedragen, tijdens het interglaciaal was dat 3 tot 4ß8C. Een stijging in de verhouding O/O, en een daling in de Mg/Ca verhouding, viel samen met een daling in een aantal ostracoden-soorten. Hoe kouder het water, hoe lager dat aantal. Het minimale aantal soorten was 2, het maximale aantal 15.

De meest aannemelijke oorzaak van deze dynamiek moet volgens Cronin en Raymo gezocht worden in het variërende voedselaanbod vanuit de oppervlakte. Daar bevinden zich onder andere flagellaten en foraminiferen, eencelligen die deel uitmaken van het plankton. Als deze organismen sterven, zakken ze naar de bodem waar ze als voedsel dienen voor bijvoorbeeld ostracoden. Het oppervlaktewater bevat minder plankton naarmate het kouder wordt.

Het is trouwens niet zo dat de verdwijnende ostracoden-soorten uitsterven, schrijven Cronin en Raymo. Ze wijken tijdelijk uit naar warmere regionen in de Noordelijke IJszee en vlakbij de Bahama's. Daarvoor zijn twee jaar geleden bewijzen gevonden. In betere tijden keren ze terug.