Op een zwoele ochtend voor het eiland Luzon, de grootste landmassa in de archipel van de Filippijnen, sloeg ik een smalwandige houten boot in duikuitrusting achterover en daalde af naar Batangas Bay. Het licht overschaduwde van turkoois tot erwtgroen naarmate het oppervlak zich terugtrok. Op 85 voet rende ik samen met vijf stijgende duikers, hun lichamen ingekapseld in mechanische carapaces van slangen en stalen tanks en camera's - meer dan 100 pond uitrusting per persoon. Bart Shepherd, een lid van dit bionische kwintet, gaf me een gaaszak vol met specimens, elk dier op drift in zijn eigen plastic zak als de inhoud van een sneeuwbol. Ik tuurde naar de dieren binnenin: levendige oranje draadkoralen, doorschijnende kamgelei, grondels niet langer dan een dennennaald. Sommige van deze organismen waren nooit door de wetenschap beschreven.
gerelateerde inhoud
- Hoe een team van onderdompelbare wetenschappers de ecosystemen van het rif opnieuw definieerde
Onontdekte soorten zijn er in overvloed in de Twilight Zone, een wereldwijde band van diepwaterriffen die weinig wordt bezocht en minder wordt begrepen. De koraalriffen die de populaire verbeelding domineren - en de wetenschappelijke literatuur - zijn ondiepe, zonovergoten tuinen, zelfs toegankelijk voor amateurduikers. Goot echter onder de 30 meter of zo, en je komt terecht in een vage nieuwe wereld. Bekende harde koralen geven toe aan technicolor zachte koralen die in de stroom zwaaien zoals dromen van de Seussische koorts. Papegaaivissen en konijnenvissen geven lichtgevende basslets en goggle-eyed squirrelfish af. De Twilight Zone, bij onderzoekers bekend als de mesofotische of 'middelste licht'-zone, is een rif met een tekort aan planten, een koninkrijk van planktoneters en carnivoren.
" Het is geweldig om van de zijkant van de boot af te vallen en op een plek te vallen waar niemand ooit eerder is geweest, " vertelde Shepherd, aquariumdirecteur aan de California Academy of Sciences, me toen we eenmaal boven kwamen en teruggingen naar de duikboot., een traditioneel Phillipines-ambacht genaamd een bangka . Na vijf uur onder water te hebben gezeten, op diepten met een druk van meer dan 200 pond per vierkante inch, leek Shepherd leeg maar tevreden. "Ik vind het geweldig dat je dat nog steeds op deze planeet kunt doen, " zei hij.
Koraalriffen behoren tot de meest bedreigde habitats ter wereld: gestrest door klimaatverandering, geplunderd door overbevissing, vergiftigd door vervuiling. Maar hoewel het behoud zich heeft hersteld van de oorzaak van koraal, zijn diepe riffen lang uit het zicht en geest verdwenen. In het afgelopen decennium is dat begonnen te veranderen: sinds 2010 zijn er meer dan 500 artikelen gepubliceerd over mesofotische riffen, meer dan twee keer zoveel als in de voorgaande 50 jaar samen. Nu wordt het steeds duidelijker dat de mesofotische zones ter wereld een onevenredig groot deel van de mariene biodiversiteit herbergen.
In hun overvloedige en bizarre biodiversiteit lijken de Twilight Zones van de wereld op niets zo veel als onderzeese eilanden. Sinds Darwin hebben biologen erkend dat terrestrische eilanden ketels van speciatie zijn - dat, zoals wetenschapsschrijver David Quammen het ooit zei, "geografische isolatie het vliegwiel van evolutie is." Net zoals de Galapagos wemelt van unieke vinken en schildpadden, doen de wereld dat ook Twilight Zones fungeren als eilanden van de diepte, die endemische soorten voortbrengen vanwege hun eenzaamheid.
Het groeiende begrip van de wetenschap van de mesofotische zone is moeilijk te winnen. Slechts een handvol technische topduikers kunnen door de duistere afgronden van de Twilight Zone dringen. "Je topgedachte als je daar beneden bent", vertelde Luiz Rocha, de curator van de California Academy en de co-leider van de expeditie, me die avond: "houdt jezelf in leven."
Weinig wetenschappers hebben meer onontgonnen riffen gezien dan Rocha, Shepherd en hun team. Sinds 2013 heeft de California Academy een reeks onderzoeksexpedities opgezet naar Twilight Zones op plaatsen zoals Vanuatu, Pulau, Paaseiland en Brazilië. Afgelopen zomer kwam ik bij het team voor een week duiken langs de Verde Island Passage van de Filipijnen, een smalle zeestraat waar botsende stromingen enkele van de rijkste mariene habitats van de planeet voeden. De negenkoppige bemanning van de Academie zocht antwoorden op een reeks prangende vragen: Welke soorten komen in de mesofotische zone voor? Hoe verbinden diepe riffen hun ondiepe tegenhangers?
En het meest dringend: wat is er nodig om een ecosysteem te behouden dat zo onduidelijk is dat maar weinig mensen zich realiseren dat het bestaat?
Een nieuwe soort vlindervissen ontdekt door het California Academy-duikteam. (Luiz Rocha / California Academy of Sciences) De oorsprong van de moderne onderzeese verkenning dateert van 1943, toen Jacques-Yves Cousteau samenwerkte met ingenieur Emile Gagnan om de Aqua-Lung te creëren. Hun uitvinding, een ademhalingsapparaat dat duikerslucht uit een persgascilinder leverde, leidde tot modern duiken en een gouden eeuw van marien onderzoek: eindelijk konden wetenschappers de zee verkennen zonder met slangen aan de oppervlakte te zijn gebonden. "'S Nachts had ik vaak visioenen van vliegen door mijn armen als vleugels uit te strekken, " schreef Cousteau in zijn memoires, The Silent World, in 1953. "Nu vloog ik zonder vleugels."
In werkelijkheid waren de vleugels van Cousteau echter nog steeds geknipt. De grenzen van conventionele scuba liggen op ongeveer 120 voet; daal dieper af en je wordt geconfronteerd met voldoende levensbedreigende ziekten om een medisch leerboek te vullen. Weinig mensen begrijpen de gevaren van diep rifonderzoek beter dan Richard Pyle, een Hawaiiaanse zoöloog die tijdelijk verlamd was door een bijna fatale aanval van decompressieziekte - de angstaanjagende toestand die bekend staat als de bochten, veroorzaakt door de groei van stikstofbellen in de bloedbanen van duikers tijdens te snelle beklimmingen - tijdens het achtervolgen van vissen in Palau in 1986.
Hoewel Pyle, toen 19 jaar oud, een jaar lang met een stok wandelde, versterkte zijn borstel met de dood alleen maar zijn verlangen om de diepte te bezoeken. Aan het einde van de jaren tachtig pasten hij en anderen technieken voor marineduiken aan rifonderzoek aan en lanceerden ze een technologische revolutie die de Twilight Zone opende om voor het eerst te studeren.
Hun inspanningen versterkten onze opvatting van koraalrifstructuur. "Het mesofotische rif bleek 80 procent van het leefgebied te zijn", verwondert Pyle vandaag. "Al tientallen jaren was ons perspectief op koraalriffen achteruit."
Hoewel Pyle's innovaties Twilight Zone-verkenning mogelijk maakten - "het is moeilijker voor mensen om domme fouten te maken en zichzelf te doden, " vertelde hij me - blijft het een ontmoedigende technische uitdaging, zoals ik ontdekte toen ik de crew van de California Academy in de Filippijnen bezocht. In de onder druk staande omgeving van de Twilight Zone wordt goede oude lucht giftig: normale zuurstofconcentraties veroorzaken epileptische aanvallen, terwijl stikstof een verdovende stof kan worden die zo desoriënterend is dat het toevoegen van twee en twee aan je vingers net zo uitdagend aanvoelt als theoretische fysica. Om die toxische effecten te boven te komen, ademen duikers een speciaal gemengde cocktail van gassen waarvan het primaire ingrediënt helium is.
Er is een reden waarom Bart Shepherd en de andere duikers van de California Academy zo zwaar leken met machines: hun leven hangt af van een batterij fijn gekalibreerde uitrusting. Rebreathers recyclen elke uitademing; gasflessen vangen niet-vergast kooldioxide op door het om te zetten in calciumcarbonaat; computers injecteren precieze zuurstofwolken in luchtslangen. Elke duiker draagt drie back-uptanks voor het geval de rebreather faalt en ze zich terug moeten trekken naar de oppervlakte.
Tijdens de duik van afgelopen zomer zou Mauritius Bell, de boorsergeant van de Academie van een duikveiligheidsofficier, de ochtend beginnen met de bemanning te bespreken met alle ondraaglijke manieren waarop ze onder water konden omkomen. "Er is niets triviaal aan wat we doen, " herinnerde hij hen. "Dit is zo ingewikkeld als duiken wordt."
Twilight-duiken worden verder gehandicapt door de tijd. Hoe dieper je gaat en hoe langer je op diepte doorbrengt, hoe meer stikstof de weefsels van je lichaam absorberen, en hoe groter je risico op gevreesde bochten. Op hun diepste duiken kunnen Shepherd, Rocha en hun teamgenoten niet meer dan 10 minuten op de bodem doorbrengen, waardoor elke afdaling een gek gevecht wordt om dieren te verzamelen, vissen te tellen en video te maken voordat flitsende lichten op hun netvlies hun waarschuwen voor hun kostbare tijd is op.
Halverwege de 10-daagse Filippijnse expeditie kroop vermoeidheid het team binnen, sluipend en dragend als stikstofbellen. De bemanning had twee dozijn koraalmonsters verzameld en teruggezonden naar een geïmproviseerd aquarium in een plaatselijke hotelkamer voor eventueel transport terug naar Californië. Meer ongrijpbaar waren hun primaire doelen: opzichtige ongewervelde dieren bekend als kamgelei, die het team "sea Peeps" heeft genoemd vanwege hun voorbijgaande gelijkenis met de konijnvormige marshmallow-snoepjes.
Tijdens eerdere expedities hadden kamgelei vrijwel elk oppervlak in de mesofotische zone van Batangas Bay versierd. Nu kun je ze allemaal tellen op een enkele gehandschoende hand. Hun onverklaarbare afwezigheid leek Shepherd en Rocha te beschimpen, een spottende herinnering aan hoe weinig ze wisten over de bewoners van de Twilight Zone.
"Vorig jaar hadden we 50 zeepiepen kunnen verzamelen tijdens één duik, " zuchtte Rocha die avond zwaar op de veranda van het hotel gaan zitten, bier in de hand. Hij kreunde, een geluid met tonen van frustratie en uitputting. "Ik heb het gevoel dat ik over een balk ben gehangen en met een honkbalknuppel ben geraakt." Rocha vouwde zijn laptop open om de foto's van de dag te bekijken en juichte snel toe bij het zien van Grammatonotus brianne, een basslet met een flamboyante staart en zonsondergangkleurige flanken - een vis die hij en collega's alleen het voorgaande jaar hadden beschreven. "We hebben ongeveer 15 nieuwe soorten die we nu in de wachtrij moeten beschrijven, " vertelde hij me.
Als iemand de straf van de Twilight Zone kan absorberen, is het Rocha, een opgewekte Braziliaan die besloot bioloog te worden toen een leraar van de derde klas een tank vol guppy's bracht. De meeste visbiologen van Brazilië worden aangetrokken door de Amazone; Rocha maakte een reis naar de rivier en besloot dat hij voorbestemd was om zout water te bestuderen. Op de universiteit bestuurde hij vaak een motorboot drie uur op zee en dook tot 70 meter op reguliere lucht, hetzelfde risicovolle bedrijf dat Richard Pyle bijna doodde. "Het was gek duiken, " lachte hij met weinig spijt.
Uiteindelijk heeft zijn honger naar kennis zijn instinct voor zelfbehoud tenietgedaan. "Sinds de tijd dat ik begon te duiken, heb ik er alles aan gedaan om nieuwe soorten te vinden, om te begrijpen waarom en hoe riffen zo divers zijn en hoe hun soorten met elkaar omgaan, " zei hij. En nergens is dat fundamentele ecologische onderzoek lastiger - of belangrijker - dan in de Twilight Zone.
Levendige oranje bekerkoralen zoals deze leven leven op verticale oppervlakken en grotten tot grote diepten. (Luiz Rocha / California Academy of Sciences) Ondanks hun bloemige uiterlijk zijn koralen dieren. Maar ze zijn ook de helft van een symbiotische relatie: veel koralen huisvesten microscopische algen genaamd zooxanthellae, fotosynthetiserende planten die hun gastheren voeden in ruil voor onderdak.
Het is een delicate samenwerking. Wanneer de watertemperatuur te hoog wordt, schoppen hittestressieve koralen hun huisgasten uit, worden spookachtig wit en sterven uiteindelijk, een schadelijk fenomeen genaamd bleken. Naarmate het klimaat warmer wordt, is bleken vaker geworden. Een hete periode die van 2014 tot 2017 bleef hangen, trof 70 procent van de riffen in de wereld en doodde meer dan 80 procent van het koraal in sommige uithoeken van het Great Barrier Reef in Australië. De gevolgen van die ramp zullen nog jaren duren.
Waar diepe riffen in dit sombere beeld passen, is al lang een bron van fascinatie. In 1996 lanceerde Peter Glynn, een koraalwetenschapper aan de Universiteit van Miami, de speculatie in een paper over de oorzaken van bleken. Glynn merkte op dat de watertemperatuur in de zonnige ondiepten vaak hoger was, en stelde dat de koelere mesofotische diepten 'toevlucht zouden kunnen bieden aan koraalpopulaties', een bolwerk waar rifbewoners hun tijd konden afwachten wanneer de oppervlaktecondities te heet werden om te hanteren.
Een stoet van onderzoekers heeft sindsdien de Deep Reef Refugia Hypothese bestudeerd en onderzocht of de Twilight Zone niet alleen bescherming biedt tegen bleken, maar ook tegen andere stressfactoren van bovenaf, zoals orkanen, vervuiling en overbevissing. De resultaten zijn gemengd. Terwijl Caribische orkanen koralen aan de oppervlakte hebben vernietigd en diepe koralen hebben gespaard - een punt in het voordeel van de hypothese - lijken sommige mesofotische riffen zelfs gevoeliger voor bleken, misschien omdat koralen aan de oppervlakte beter zijn aangepast aan heet water.
In 2017 ontdekte een onderzoeksteam onder leiding van Pim Bongaerts, een koraalbioloog aan de Universiteit van Queensland, dat schotelkoralen op diepe Bermuda-riffen genetisch verschillend waren van ondiepe, wat suggereert dat populaties op verschillende diepten zelden mengen. "Mijn algemene conclusie is dat de Refugia-hypothese zeer relevant kan zijn voor bepaalde individuele soorten, maar dat deze mogelijk slechts een beperkte rol speelt in het totale ecosysteem, " vertelde Bongaerts. "Het is ingewikkelder dan een eenvoudig waar of onwaar antwoord."
Tot dusverre lijken de gegevens van de California Academy een staking tegen de Refugia-hypothese te vertegenwoordigen. In plaats van soorten te delen met de ondiepe wateren hierboven, hebben Rocha en zijn collega's ontdekt dat mesofotische riffen meestal worden bezet door unieke vissen die zijn gespecialiseerd in het leven in de diepte. De inwoners van de Twilight Zone bevatten eigenaardigheden zoals het kleine feeënbassetje ( Sacura parva ), een roze en geel juweel dat nog nooit in het wild was gefotografeerd totdat Rocha zijn foto in 2017 ving. Shepherd ziet sommige mesofotische vissen zo betrouwbaar op bepaalde diepten dat hij weet hoe ver hij is afgedaald zonder zijn computer te moeten raadplegen.
Met andere woorden: de vis van de zones is mogelijk niet voldoende verbonden om het refugium-effect te activeren. "Zelfs die vissen die zowel in het ondiepe water als in de diepe mesofotische zone worden geregistreerd, hebben een enorme voorkeur voor het een of het ander, " vertelde Hudson Pinheiro, een ichtyologie-promovendus bij het duikteam.
Diepe riffen delen niet alleen weinig soorten met de ondiepten, ze lijken niet veel soorten met elkaar te delen . Toen het Academieteam de Twilight Zone van Paaseiland dook, was vrijwel elke soort die ze tegenkwamen endemisch in de regio; ondertussen was slechts ongeveer een kwart van de ondiepe vis endemisch. Andere onderzoekers hebben vergelijkbare patronen waargenomen. Toen Richard Pyle het Kure-atol van Hawaï onderzocht, ontdekte hij dat elke mesofotische vis uniek was voor de Hawaiiaanse eilanden.
Niemand kan dat buitengewone endemisme helemaal verklaren, maar Pyle heeft een aantal ideeën. Volgens zijn 'Habitat Persistence Hypothesis' werd de opvallende uniekheid van de fauna van de Twilight Zone veroorzaakt door historische klimaatverandering. Toen ijstijden zeewater en gekrompen oceanen opsloten, strandden de zeeniveaus vele ondiepe riffen en vielen hun inwoners dood. Nadat het ijs was gesmolten en de ondiepten opnieuw waren ondergedompeld, zweefden vissen en ongewervelde larven over van andere riffen om de nieuw beschikbare habitat opnieuw te koloniseren. Twilight Zone-riffen liggen echter te diep om te worden blootgesteld aan vallende zeeën, waardoor hun bewoners meer tijd hebben om zich te ontwikkelen tot verschillende soorten.
Hoe dieper we duiken, hoe complexer diepe riffen worden. Elk jaar wordt het steeds duidelijker dat het diepe rif geen monolithisch ecosysteem is; in plaats daarvan is het een gradiënt, een spectrum van overlappende habitatlagen die worden gekenmerkt door verschillende omgevingscondities en dierengemeenschappen. In maart hebben bijvoorbeeld Smithsoniaanse onderzoekers een nieuwe zone helemaal gedoopt: de rariphotic, of "schaarse licht" zone, die net onder de mesophotic begint, op ongeveer 425 voet.
"De ontdekking van het rarifoticum helpt eigenlijk om het mesofoticum beter te definiëren, " wees Carole Baldwin, de zoöloog die de studie leidde, naar mij. "Om de echte ondergrens te definiëren, moet je er voorbij gaan."
Onderzoekers beginnen ook alarmerende bedreigingen voor de gezondheid van het diepe rif te herkennen. In zekere zin is de kwetsbaarheid van de Twilight Zone een product van zijn extreme ontoegankelijkheid. Over de hele wereld hebben natuurbeschermers geprobeerd ondiepe riffen te beschermen door mariene beschermde gebieden te creëren, uitgestrekte oceaan waarin menselijke activiteiten zoals vissen beperkt zijn. Vaak worden MPA's gelobbyd voor en gefinancierd door recreatieve duikers, wiens toerismedollars gemeenschappen stimuleren om riffen te behouden. Maar wie gaat een rif beschermen dat te diep is voor de meeste duikers om te bezoeken?
Helaas zijn er voorbeelden van verwaarlozing in Twilight Zone. Nadat de lokale bevolking klaagde over mijnafval dat nabij-kustriffen in Nieuw-Guinea doodde, vertelde Richard Pyle me vol walging, het bedrijf stortte het afval gewoon dieper, "omdat ze dachten dat alles daarbuiten gewoon modder en wormen was."
Sinds de formulering van de Refugia Hypothesis, hebben Pyle gezegd, hebben goedbedoelde biologen daarop geleund om te pleiten voor meer onderzoek en bescherming in Twilight Zone. Maar als de Twilight Zone toch geen refugium blijkt te zijn - als het niet bezet is door emigranten uit het ondiepe water, maar door zijn eigen vreemde en prachtige wezens - zou dat niet afdoen aan de noodzaak om het te redden, alleen de reden veranderen. Diepe riffen zijn geen toevoegingen voor het ondiepe, maar evolutionaire broeinesten die op zichzelf bescherming vereisen.
"Duikgroepen zullen vragen om ondiepe riffen te beschermen, en wetenschappers zullen erom vragen, en bezorgde burgers zullen erom vragen, " greep Rocha op een dag aan boord van onze bangka terwijl hij zijn uitrusting inspecteerde . Hij spuugde in zijn masker en wreef speeksel in zijn hoeken om beslaan te voorkomen. “Maar voor de diepe riffen? Wij zijn het maar. '
Een tot nu toe niet nader genoemde soorten zandbaars die door het team zijn ontdekt. (Luiz Rocha / California Academy of Sciences) Op mijn laatste dag op de Filippijnen nam ik een pauze om de bemanning van de Twilight Zone in de schaduw te stellen om Batangas Bay te verkennen met Nick Yim en Marisa Avila, de aquarianen van de Academie die belast waren met de zorg voor de exemplaren. We doken urenlang in de warme gevlekte ondiepten, schachten van zonlicht speelden over de grijpende poliepen van bekerkoralen en de gemarmerde lippen van gigantische kokkels. Een menagerie van oogverblindende naaktslakken, zeeslakken tot op vingerlengte uitgerust met externe kieuwen die zwaaiden als zeewier, langs het rif kronkelden, en bidsprinkhaankreeftjes tuurde van onder de richels.
Terwijl ik in de geelomrande ogen van een sneeuwvlok murene gluurde, dacht ik aan iets dat Bart Shepherd me had verteld tijdens een gesprek 's avonds laat in het hotel. Het unieke karakter van mesofotische riffen was een reden om de diepte te redden - maar het maakte ook bedreigingen voor de ondiepten nog erger. "Als de Refugium-hypothese wordt weerlegd, is er geen back-upplan voor ondiepe riffen, " had Shepherd erop gewezen. Hij en zijn team hadden jarenlang onderzoek gedaan naar de diepe riffen van de wereld, maar ze hadden per ongeluk ook een nieuw argument gekregen om ook het ondiepe water te behouden. Net als een regenwoud waarin jaguars de vloer besluipen terwijl toekans door de overkapping fladderen, zijn koraalriffen driedimensionale omgevingen - en het is net zo belangrijk om verticaal behoud te overwegen als het horizontaal is.
Die avond keerde ik terug naar het resort en ontmoette Rocha, die tegelijkertijd de foto's van de dag aan het bewerken was, collega's in verschillende landen e-mailde en twitterde. "Dat staat zeker op mijn lelijke lijst, " grapte hij toen een onopvallende grijze waterjuffer op de laptop verscheen. Hij tikte opnieuw op het toetsenbord en dook een vlindervis op, zijn lichaam gestreept in chocoladebruin en gloeiend wit, zijn vinnen afgezet in fluorescerend geel.
"Wat is dat?" Vroeg ik.
Rocha kakelde en greep zijn handen samen van vreugde. "Die heeft geen naam, " zei hij. "Nog."
