Wat “spookfossielen” onthullen over klimaatinvloeden uit het verleden

Hoe beïnvloedt de opwarming van de aarde en de bijbehorende verzuring van de oceaan plankton in de oceanen van de wereld? Tot nu toe hebben onderzoekers de hypothese geopperd dat bepaalde soorten eencellige plankton die kalkhoudende schelpen vormen onder deze omstandigheden zouden afnemen, vooral omdat er geen fossielen van deze soorten zijn gevonden uit eerdere warme fasen van de geschiedenis van de aarde. Nu heeft een onderzoeksteam echter fossiele sporen ontdekt van alleen die soorten plankton: in plaats van de kalkhoudende schelpen zelf zijn alleen hun afdrukken bewaard gebleven op andere fossielen. De resultaten geven aan dat plankton beter bestand is tegen de opwarming van de aarde dan eerder werd gedacht.

Hoe hoger het koolstofdioxidegehalte in de atmosfeer, hoe groter het opgeloste koolstofdioxide in de oceanen. Als gevolg hiervan is zeewater zuurder geworden – een probleem voor organismen die hun schelpen bouwen van kalk, omdat dit ontleedt met zuur. Onder verkalkende organismen vallen ook bepaalde soorten eencellig plankton. De zogenaamde coccolithoforen vormen kleine schubben die miljoenen jaren als fossielen kunnen blijven. Er lijkt echter een gebrek te zijn aan dergelijke fossielen uit vroegere interglaciale perioden – bewijs voor onderzoekers dat deze organismen niet kunnen gedijen onder zure oceaanomstandigheden.

toevallige ontdekking

Nu daagt een nieuwe ontdekking die visie uit: een team onder leiding van Sam Slater van het Swedish Museum of Natural History in Stockholm heeft afdrukken gevonden van kalkhoudende schelpen van coccolithoforen op andere fossielen uit warme prehistorie. Omdat dit niet de kalkhoudende schelpen zelf zijn, maar alleen hun vingerafdrukken, noemen onderzoekers ze ‘spookfossielen’. De vondsten geven aan dat er ondanks de feitelijk ongunstige omstandigheden ook veel verkalkte coccolithoforen waren tijdens eerdere warme fasen – blijkbaar in die tijd beter aangepast aan de opwarming van de aarde dan eerder werd aangenomen.

Slater en zijn team danken deze ontdekking aan een gelukkig toeval. Ze wilden de fossiele gesteentemonsters eigenlijk onderzoeken op stuifmeel- en planktonsoorten zonder kalkhoudende schelpen. Dus losten ze hun monsters op in zuur, waardoor alleen de fossiele overblijfselen van organisch materiaal achterbleven – een methode die als ongeschikt wordt beschouwd voor het zoeken naar coccolithoforen omdat zuur kalk afbreekt. Maar op het oppervlak van stuifmeelfossielen die op deze manier zijn bereid, vond het team van Slater de afdrukken van diezelfde microscopisch kleine korrels.

Flexibeler dan verwacht

“De ontdekking van deze prachtige spookfossielen was totaal onverwacht”, zegt Slater. “We vonden ze voor het eerst op het oppervlak van gefossiliseerd stuifmeel en het werd al snel duidelijk dat ze overvloedig waren in perioden waarin natuurlijke coccolithoforen schaars of afwezig waren – dat was een absolute verrassing!” Voor drie grote opwarmingsgebeurtenissen in het Jura en het Krijt, 94, 120 en 183 miljoen jaar geleden, toonden de onderzoekers op deze manier aan dat veel staghorn coccolithoforen ook in deze fasen voorkwamen. “Het behoud van deze spookachtige nanofossielen is echt geweldig”, zegt co-auteur Paul Bowen van University College London. “Spookfossielen zijn erg klein – ongeveer vijfduizendsten van een millimeter lang, 15 keer smaller dan de breedte van een mensenhaar – maar de details van de originele platen zijn nog steeds goed zichtbaar, zij het samengeperst in de oppervlakken van de oudheid. Het organische materiaal van de platen zelf is opgelost.”

Volgens de onderzoekers is het feit dat er tot nu toe geen fossielen van coccolithoforen uit de warme prehistorische fasen zijn gevonden te wijten aan het feit dat de verhoogde zuurgraad van het omringende water de kalksteenplaten oploste, zodat alleen hun afdrukken overbleven. “Palaeontologen zoeken meestal alleen zelf naar fossielen, en als ze er geen vinden, nemen ze vaak aan dat deze oude planktongemeenschappen zijn ingestort”, legt Slater’s collega Fifi Vajda uit. “Spookfossielen laten ons zien dat het fossielenbestand ons soms voor de gek houdt en dat er andere manieren zijn om dit kalkhoudende nanoplankton te behouden waarmee rekening moet worden gehouden bij het begrijpen van de reacties op klimaatverandering uit het verleden.”

In het licht van de nieuwe bevindingen veronderstellen de onderzoekers dat kalkhoudend nanoplankton ook gedijde tijdens eerdere warme fasen en, ondanks zure omgevingsomstandigheden, in ieder geval tijdens hun bloeifase kalkhoudende schelpen zou kunnen blijven vormen. “Dit toont aan dat het nanoplankton beter bestand was tegen gebeurtenissen uit het verleden dan traditioneel fossiel bewijs suggereert”, schreven de auteurs. In het licht hiervan is het aannemelijk dat de huidige opwarming van de aarde plankton minder treft dan gevreesd. De auteurs benadrukken echter dat voorspellingen moeilijk zijn gezien de snelheid van klimaatveranderingen van vandaag.

Bron: Sam Slater (Zweeds natuurhistorisch museum, Stockholm) et al., Science, doi: 10.1126/wetenschap. abm7330

© wissenschaft.de – Elena Bernard