Tropische biodiversiteit in oceanen komt door ijs op de polen

Paleontologie Toen het warmer was op de polen, was er daar meer leven in zee. Maar rond de evenaar was de verscheidenheid kleiner.

Het schip waarmee het onderzoek naar de foraminifera is gedaan.
Het schip waarmee het onderzoek naar de foraminifera is gedaan.

Foto Thomas Ronge

Hoe verder van de polen verwijderd, hoe groter de biodiversiteit in de oceaan. Hoe komt dat? Volgens twee studies die deze woensdag in Nature verschenen, heeft klimaatafkoeling zo’n 15 miljoen jaar geleden de bestaande geografische verdeling van mariene soorten bepaald. Het bewijs vonden de onderzoekers aan de hand van fossielen van mariene eencelligen, zogeheten planktonische foraminifera. Deze fossielen gelden als belangrijke indicator voor biodiversiteit.

Onderzoek naar foraminefera wordt gedaan door monsters te nemen van de zeebodem. „Aan de gelaagdheid in het sediment en aanwezige fossielen kunnen we zien hoe het klimaat er hier miljoenen jaren geleden uit zag”, zegt Adam Woodhouse, paleontoloog aan het University of Texas Institute for Geophysics en hoofdauteur van een van de publicaties. De belangrijkste fossielen waar ze naar kijken zijn die van planktonische foraminifera, kleine diertjes die zweven in het water. Hoe die aan hun voedsel komen is nog altijd onbekend.

De foraminiferasoort Globigerinella adamsi, gezien door een elektronenmicroscoop.
Foto Tracy Aze/University of Leeds

„De uitwendige skeletjes van de eencelligen blijven bewaard en bevatten een zogeheten bio-geochemische afdruk waaraan we van alles kunnen afleiden”, zegt Woodhouse. „De watertemperatuur, het zoutgehalte in de oceaan en zelfs hoeveel landijs er was op aarde.”

De locaties van de gevonden minifossielen worden vergeleken met historische bewegingen van aardplaten en zodoende kan Woodhouse precies bepalen waar en onder welke klimatologische omstandigheden dat ene individu geleefd heeft. Woodhouse heeft van 500.000 individuen de locatie, datering en gewenste leefomgeving samengebracht in zijn dataset Triton, waar veel paleontologen mee werken.

Polen zonder ijs

Een van hen is Erin Saupe, paleontoloog verbonden aan Oxford University en co-auteur van de andere publicatie die woensdag verscheen. Saupe keek in haar onderzoek 66 miljoen jaar terug in de tijd en vond allerlei patronen in de geografische verspreiding van verschillende soorten planktonische foraminifera.

Patronen in biodiversiteit worden bekeken via een gradiënt. Dat betekent: als je tussen beide polen een lijn trekt van noord naar zuid, dan kun je per breedtegraad bepalen hoeveel verschillende soorten er leven. „Op dit moment zien we dat de grootste verscheidenheid aan soorten rond de evenaar ligt”, stelt Saupe.

Dat is echter niet altijd zo geweest, legt ze uit. Zo was gedurende het eoceen, zo’n veertig miljoen jaar geleden, de verdeling een stuk eerlijker. „De polen waren destijds niet bedekt met ijs, waardoor verschillen in zoutgehaltes en temperaturen van oceaanwater wereldwijd klein waren”, zegt Saupe. „Weinig diversiteit in leefomgeving zorgde voor minder diversiteit in foraminifera, en waarschijnlijk ook in minder diversiteit in andere mariene soorten.”

Soorten die van warm water houden kunnen lekker dobberen in de bovenlaag

Erin Saupe paleontoloog

Vijftien miljoen jaar geleden begon de aarde af te koelen, waardoor ijskappen ontstonden op de polen. Hierdoor werd het water in deze gebieden kouder en zwaarder waardoor er onderstromen in de oceaan kwamen. Deze brachten koud water naar de evenaar wat zorgde voor verticale lagen met warmer en kouder water. „Hierdoor kregen foraminifera verschillende leefomgevingen op dezelfde locatie, waardoor meer soorten hier konden overleven”, stelt Saupe.

„Soorten die van warm water houden kunnen lekker dobberen in de bovenlaag van de oceaan, soorten die koudminnend zijn verplaatsen zich naar diepere delen.” Zo ontstond de huidige toestand, met meer soorten rond de evenaar dan bij de polen. Saupe: „Dat is sinds vijftien miljoen jaar geleden nooit meer veranderd.”

3.200 kilometer

De studies geven ook inzicht in hoe mariene soorten zich in de toekomst zullen verspreiden door de huidige klimaatverandering. „Daardoor kan een omgekeerd patroon ontstaan”, zegt Adam Woodhouse. Hij berekende dat de grootste diversiteit aan foraminifera in de afgelopen 8 miljoen jaar 3.200 kilometer dichter bij de evenaar is komen te liggen. „Als een groot deel van de mariene dieren weer van de evenaar af zou gaan bewegen raken huidige ecosystemen uit balans”, stelt Woodhouse. Erin Saupe vult aan: „Dan keer je langzaam terug naar een situatie zoals in het eoceen, met minder lagen in het zeewater, dus minder mogelijke leefomgevingen voor mariene dieren. Dat zou ten koste gaan van de biodiversiteit.”