Ten oosten van Oostenrijk lag een megameer met bizarre levensvormen

Geologie In Oost-Europa lag ooit het grootste meer van de aarde, met enorme mossels en kleine walvissen. Het is nu in kaart gebracht.

Gesteente aan de Bulgaarse kust dat gevormd is tijdens een rustige periode van het Paratethysmeer, waarin de waterstand hoog was.
Gesteente aan de Bulgaarse kust dat gevormd is tijdens een rustige periode van het Paratethysmeer, waarin de waterstand hoog was. Foto Dan Palcu

Elf miljoen jaar geleden lag in Centraal-Europa en Azië het grootste meer dat ooit bestaan heeft: het Paratethysmeer. Een meer dat méér water bevatte dan alle hedendaagse meren samen, maar soms ook grotendeels verdampte. Er bleef dan tienduizenden jaren lang alleen een poel van giftig water over waarin weinig diersoorten overleefden.

Utrechtse onderzoekers hebben de ontstaansgeschiedenis van het meer in kaart gebracht. Het Paratethysmeer lag tussen Oostenrijk en Kazachstan in en bestreek meer dan 20 landen. In veel verschillende landen was er al regionaal onderzoek gedaan naar de fossielen en opeenvolgingen van gesteentelagen. Maar vaak zaten er hiaten in gesteentepakketten door erosie. „Een reconstructie van de evolutie van het gehele meer, het klimaat en het ecosysteem bestond daardoor nog niet”, vertelt geoloog Wout Krijgsman van de Universiteit Utrecht. „Dat hebben wij nu in kaart gebracht.”

Om te begrijpen hoe het Paratethysmeer zich vormde moeten we ver terug de geologische geschiedenis van de aarde in. 230 miljoen jaar geleden lag de Tethysoceaan tussen de twee supercontinenten Laurazië en Gondwana in. Toen deze supercontinenten uiteenvielen, schoof Afrika tegen Europa en Azië aan en sloot de Tethysoceaan zich gedeeltelijk, 34 miljoen jaar geleden. Het westelijke deel werd de Middellandse Zee, het oostelijke gedeelte werd de Paratethys binnenzee.

Het voorkomen van fossiele walvissen, kokkels en andere diergroepen die we typisch associëren met zeeën en oceanen leidde ertoe dat wetenschappers de Paratethys lang als een zee hebben beschouwd. Utrechtse geologen hebben echter (samen met collega’s uit Duitsland, Roemenië en Rusland) bewijs gevonden dat de watermassa van de oceaan werd afgesloten. Paratethys is dus daadwerkelijk een meer te noemen, zij het gevuld met brakwater. Zij publiceerden hun bevindingen in het wetenschappelijk blad Scientific Reports van 1 juni.

Zeestraat in Slovenië

„13 miljoen jaar geleden stond de Paratethys nog in verbinding met de oceaan via een zeestraat in het huidige Slovenië”, mailt geoloog Dan Palcu vanuit Brazilië. Hij promoveerde in 2018 bij Krijgsman aan de Universiteit Utrecht op onderzoek naar het Paratethysmeer en is momenteel verbonden aan de universiteit in São Paolo. „Door het omhoogkomen van de oostelijke Alpen werd deze zeestraat steeds smaller en nam de uitwisseling van water af. Het zoutgehalte in de Paratethyszee daalde tot een derde van het zoutgehalte van zeewater, wat bewijst dat de invloed van de zee afnam. Geologisch gezien kort daarna – 11,6 miljoen jaar geleden – kwamen de Karpaten omhoog raakte het meer afgesloten.”

Met behulp van bestaande geologische kaarten, tektonische reconstructies en kustlijngegevens simuleerde Palcu de waterstanden van het meer. Bij een hoge waterstand besloeg het oppervlak ruim 2,8 miljoen vierkante kilometer: net iets groter dan de huidige Middellandse Zee. Het bevatte 1,77 miljoen kubieke kilometer water: meer dan enig ander meer in de geologische geschiedenis.

Na lang zoeken vond het onderzoeksteam aan de Zwarte Zeekust, in het zuiden van Rusland, een opeenvolging van gesteentelagen die compleet was. Palcu bepaalde de ouderdom van de gesteentelagen en maakte een reconstructie van de levensloop van het meer. Zo wist hij verscheidene droogtecrises in een tijdskader te plaatsen. Tussen 9,7 en 7,6 miljoen jaar geleden verdampte het meer vier keer drastisch. De waterspiegel daalde wel 250 meter, waardoor het meer uiteenviel in verschillende kleine meren.

„De buitenste meren waren redelijk zoet omdat zij gevoed werden door rivierwater en neerslag”, schrijft Palcu. „Overtollig water liep door naar een centraal meer, ter hoogte van de hedendaagse Zwarte Zee. Dit meer had erg te lijden want het spoelwater uit de omliggende meren bevatte veel calcium, magnesium en zout. Over het algemeen zijn deze mineralen onschuldig, maar in dergelijke hoge concentraties zijn ze giftig. Daardoor stierven de meeste bewoners van het centrale meer.”

Toch moet het meer er adembenemend hebben uitgezien ten tijde van droogte. Palcu: „De hoge concentraties mineralen gaven het meer spectaculaire blauwtinten.”

In het meer ontstond een unieke fauna, met soorten die nergens anders voorkwamen. „Het Paratethysmeer was een soort laboratorium waarin nieuwe diersoorten ontstonden en weer verdwenen”, vertelt Frank Wesselingh, paleontoloog bij Naturalis. Hij heeft onderzoek gedaan naar fossiele slakken en schelpdieren in de buurt van de Zwarte en Kaspische Zee, maar was niet betrokken bij de Utrechtse studie. „Soms was het meer zoeter of zouter of bestond het tijdenlang uit meerdere kleine meren. Het was daarom een unieke biotoop waarin soorten tot bloei kwamen en even later ook weer uitstierven tijdens enorme crashes.”

Huisjes als theeschoteltjes

Soms nam het leven bizarre vormen aan, vervolgt Wesselingh. „Je vindt er fossiele slakken wier huisjes de vorm hebben van theeschoteltjes. Ze zijn bijna niet meer te herkennen als slak. En je hebt er diepwaterkokkels met brede schelpen waarvan de ribbels hol zijn, zodat ze een laag soortelijk gewicht hebben en niet weg konden zakken in de fluffy bodem.”

Ook was er soms sprake van dwergvorming of gigantisme. Dat zijn fenomenen die vaker voorkomen in langdurig geïsoleerde gebieden zoals eilanden of meren. Door een beperkte hoeveelheid voedsel of afwezigheid van roofdieren is het evolutionair dan voordeliger om kleiner of groter te zijn. Wesselingh: „De walvissen die bijvoorbeeld in het meer leefden zijn normaal gesproken twintig meter lang, maar waren in het Paratethysmeer niet veel groter dan een mens. En de driehoeksmossels die gewoonlijk één centimeter groot zijn, werden in dit meer maar liefst tien centimeter lang.”

De perioden van verdroging vielen samen met veranderingen in klimaat en vegetatie in grote delen van Europa en Azië. Bij een lagere waterstand van het meer maakten de omliggende vochtige, subtropische boslandschappen plaats voor een droog en open steppelandschap.

Het ontstaan van steppeland had veel invloed op de landdieren die rond het meer leefden. „Veranderingen in het waterniveau van het meer leiden tot veranderingen in vegetatie”, vertelt Madelaine Böhme, paleontoloog aan de Universiteit van Tübingen in Duitsland. „En dat heeft weer invloed op de evolutie van diersoorten.”

Primitieve mensachtige

Er leefden veel zoogdieren bij het Paratethysmeer. Böhme somt op: „Vijftien soorten antilopen, de voorlopers van giraffen en neushoorns, hyena’s en grote kattensoorten. Ook ontstonden er veel soorten hazen en muizen en leefde er zelfs een primitieve mensachtige: Graecopithecus.”

In mei publiceerde Böhme in Nature Communication Earth & Environment een artikel waarin ze stelt dat de droogte van het Paratethysmeer bijdroeg aan de verspreiding van soorten richting Afrika. Zij reconstrueerde (samen met een team van Bulgaarse, Canadese en Iraanse onderzoekers) twaalf miljoen jaar aan klimaatgeschiedenis in rotslagen van het Zagrosgebergte in Iran, ten zuiden van het Paratethysmeer. In die rotsformaties vond zij sporen terug van de verdroging die gedeeltelijk samengaan met de perioden van verdamping van het Paratethysmeer.

Op basis daarvan stelt zij dat tussen 7,5 en 6,2 miljoen jaar geleden de voorouders van wat wij nu ‘typisch’ Afrikaanse savannedieren noemen vanuit Europa en Azië via het Arabische schiereiland naar het zuiden van Afrika migreerden. „Door de krimp van het meer veranderde West-Azië in een woestijnachtig landschap en daardoor trokken de zoogdieren bij het meer weg, ook naar het zuiden, richting Afrika”, vertelt ze. „Zoiets gaat niet extreem snel hoor. Het is geen massale stroom van miljoenen dieren die tegelijkertijd wegtrekken. Je moet het meer zien als een populatie dieren die zich over duizenden generaties heen uitspreidt over een gebied en zo een ander leefgebied bereikt.”

Einde van het meer

Ergens tussen 6,9 en 6,7 miljoen jaar geleden werd het Paratethysmeer weer een zee. „Toen brak het meer door in het midden van de Egeïsche Zee”, vertelt Palcu. „Waarschijnlijk stroomde er toen een grote hoeveelheid water via een waterval de Middellandse Zee in en sleep een canyonachtige vallei uit. Deze canyon werd de nieuwe verbinding met de oceaan en markeerde het einde van het Paratethysmeer.”

Daarnaast raakte het bekken van de Paratethys steeds meer opgevuld met sediment. De tektonische krachten die de Alpen en Karpaten vormden, leidden ertoe dat rivieren veel gesteente erodeerden en afzetten in het meer. Palcu: „De ondergrond van Moldavië en Hongarije bestaat voornamelijk uit oude rivierdeltasystemen die in het meer uitmondden.”

Al wat nu nog rest van het eens zo grote Paratethysmeer zijn de Zwarte Zee, de Kaspische Zee en het Aralmeer. Dit laatste meer is trouwens ook bijna uitgedroogd. „Maar dat is te wijten aan drooglegging door mensen”, aldus Krijgsman. „Het water van de rivier Amu Darja wordt bijna helemaal gebruikt voor irrigatie.”