Terwijl wetenschappers haasten om erachter te komen hoe opwarming van de oceaan de mariene ecosystemen over de hele wereld zal beïnvloeden - van het bleken van koraalriffen tot veranderde migratieroutes - helpt een van de meest alomtegenwoordige organismen in de zee onderzoekers de veranderingen te meten die al hebben plaatsgevonden. Eeuwenlange fossielenbestanden en gegevens over live-vangst tonen aan dat sommige populaties van plankton op zee een duidelijke verandering weerspiegelen als reactie op de industriële industrialisatie en de daarmee gepaard gaande opwarming van de oceanen.
Onderzoekers vonden duidelijke verschillen tussen gemeenschappen van planktonische foraminifera - kleine eencellige wezens die in oceaanwateren drijven - van voor en na het begin van het industriële tijdperk ongeveer 170 jaar geleden, volgens een studie die deze week in Nature werd gepubliceerd . De verhouding van planktonsoorten in deze gemeenschappen verschoof evenredig met veranderingen in de zeetemperatuur, wat aangeeft dat oceaanopwarming deze populaties en hun bredere mariene ecosystemen diep heeft veranderd.
Hoewel het idee dat klimaatverandering het leven in zee beïnvloedt, niet nieuw is, bevat de planktonstudie een ongewoon complete dataset die de hele wereld overspant en diep in de afgelopen eeuwen snijdt om de impact van de mensheid op de oceanen te bevestigen.
Planktonische foraminifera bieden een uitgebreid fossielenbestand omdat hun harde calcietschelpen goed worden bewaard in sedimentlagen op de bodem van de oceaan, zegt hoofdauteur Lukas Jonkers, een paleontologische oceanograaf aan de Universiteit van Bremen in Duitsland. De organismen bevolken ook wateren over de hele wereld. Hoewel zeldzaam in de oceaan aan de oppervlakte, zijn planktonische foraminifera overvloedig op grotere diepten, en op sommige plaatsen bedekken ze hele delen van de zeebodem, zegt Jonkers.
Herstel van een sedimentval aan boord van het onderzoeksschip Meteor in de tropische Noord-Atlantische Oceaan. Dergelijke sedimentvallen bieden informatie over moderne planktonische foraminifera-soortengemeenschappen, die systematisch verschilden van pre-industriële gemeenschappen van sedimenten. (Christiane Schmidt) "We kunnen de verspreiding van de soort in het moderne [tijdperk] echt heel goed vergelijken met het verleden", zegt Jonkers. “Er zijn niet zo veel zoöplanktongroepen waar de fossielen zo goed bewaard zijn gebleven. Ik denk zelfs niet dat er iets is. '
Om de toestand van deze gemeenschappen te begrijpen voordat het industriële tijdperk begon, analyseerden Jonkers en zijn team meer dan 3.700 eerder verzamelde monsters uit sedimentlagen op de bodem van de oceaan. Gebaseerd op hoe snel sediment zich ophoopt en vermengt op de zeebodem, schatten wetenschappers dat de bovenste laag sedimentkernen - in feite 'moddercilinders' die uit de bodem van de oceaan zijn getrokken - fossielen van enkele eeuwen oud zou bevatten, zegt Jonkers, voor de industriële revolutie.
Het team vergeleek vervolgens deze pre-industriële monsters met recentere gegevens die werden verzameld met behulp van sedimentvallen. Dit zijn trechters die zijn afgemeerd aan de zeebodem die alles pakken dat uit de bovenste lagen van de oceaan valt (inclusief het plankton dat door het water drijft). Aan de hand van informatie verzameld van 1978 tot 2013 ontdekten onderzoekers dat planktonische foraminifera-gemeenschappen aanzienlijk veranderden in de periode tussen de afzetting van de zeebodemfossielen en de organismen gevangen in sedimentvallen.
De verschuiving, gemeten door de relatieve hoeveelheden van tientallen soorten plankton in de monsters te vergelijken, lijkt niet willekeurig te zijn. De hoeveelheid verandering in de planktongemeenschappen correleerde met de mate van gedocumenteerde temperatuurverandering in de omliggende wateren. De richting van verschuivende gemeenschappen lag ook grotendeels in lijn met patronen van temperatuursveranderingen in de oceaan, zoals auteurs ontdekten toen ze fossielen van de zeebodem op elkaar afstemden met hun dichtstbijzijnde analogen in moderne gemeenschappen.
Met de gegevens die een overeenkomst in zowel de mate als de richting van verandering tonen, zegt Jonkers dat hij ervan overtuigd is dat temperatuur de drijvende kracht is voor de verschuivingen in planktonische foraminifera-populaties.
"Ik verwachtte een verschil en een effect van wereldwijde verandering te zien, " zegt Jonkers. "Maar ik had niet verwacht dat het signaal zo duidelijk zou zijn."
De nieuwe studie repliceert op een wereldwijde schaal wat andere onderzoekers hebben gevonden in specifieke gebieden, zegt David Field, een mariene wetenschapper aan de Hawaii Pacific University die planktonische foraminifera heeft onderzocht maar niet bij deze studie betrokken was. Hoewel wetenschappers nog niet volledig hebben ontrafeld waarom precies planktongemeenschappen veranderen, wijzen de gegevens uit deze studie en anderen duidelijk op opwarming van de oceaan als de waarschijnlijke oorzaak, hetzij als een directe invloed of als een indirecte drijfveer van andere aspecten van het onderwatermilieu, Field zegt.
Het vergelijken van sediment-trap monsters met fossielen op de zeebodem is misschien geen perfecte analogie - verschillen in conservering kunnen een mogelijke invloed op de gegevens hebben - maar Field zegt dat het bewijs van de auteurs dwingende steun biedt voor de enorme invloed van opwarming van de oceaan op mariene soorten.
"Dit geeft aan dat opwarming lang geleden een effect begon te hebben op mariene ecosystemen, zelfs voordat we er goede gegevens over hielden, " zegt Field. “We kunnen in de toekomst veel meer impact van de opwarming van de oceaan op ecosystemen verwachten. Oceanen zullen blijven veranderen op manieren die we nog niet eerder hebben gezien. "
Planktonische foraminifera is misschien niet zo majestueus als walvissen of zeesterren, maar de breedte van hun fossielenbestand biedt een nuttige basislijn om een bredere trend van het oceaanleven te bevestigen als reactie op menselijke activiteit. Verschuivingen in planktongemeenschappen zijn een zorgwekkende indicator van het 'grotere plaatje' voor mariene ecosystemen, aangezien de temperatuur van de oceaan steeds hoger blijft stijgen, zegt Jonkers.
"De vraag is, wat gebeurt er met de voortgang van de klimaatverandering?" Zegt Jonkers. “Zelfs bij één graad [van temperatuurverandering] zien we al grote veranderingen in planktonische foraminifera, en waarschijnlijk ook in andere mariene biota. Dat betekent dat al deze soorten zich moeten aanpassen, en op dit moment weten we niet of ze dat kunnen, of dat ze het snel genoeg kunnen doen. ”
