Wetenschap
Uit onderzoek blijkt dat het leven op de zeebodem verwoest is door een explosieve vulkaanuitbarsting in de Stille Oceaan
Een oceanograaf van de Universiteit van Rhode Island die haar eerste onderzoekscruise in de zuidelijke Stille Oceaan leidde, ontdekte een verrassing toen haar schip onder de wateren van het Polynesische land Tonga keek.
Toen Roxanne Beinart, een professor aan de Graduate School of Oceanography van de URI, in 2022 onderzoek deed naar de onderwaterbiologie rond diepzeewarmwaterbronnen in de regio, ontdekte ze dat de hele lokale oceaanbodem rond het gebied bedekt was met as als gevolg van de Hunga. vulkaanuitbarsting die slechts een paar maanden eerder had plaatsgevonden, waardoor de daar levende dierenpopulaties waren gedecimeerd.
Beinart, een microbioloog, richt zich normaal gesproken op minuscule microben en wezens die zo groot zijn als een hand. Plotseling richtte ze zich op de veldgrootte en kreeg ze een inleiding in vulkanische activiteit toen ze ontdekte dat haar onderzoekslocatie bedekt was met as van de vulkaanuitbarsting, zelfs 2,4 kilometer onder water.
De uitbarstende activiteit van de Hunga-vulkaan begon in december 2021 en eindigde met een recordbrekende explosie die in januari 2022 een pluim van materiaal tot wel 56 mijl deed vliegen. verder, tot aan Zuid-Amerika en Californië. Beinart bezocht de locaties slechts drie maanden later, in april 2022.
Terwijl wetenschappers de impact van de uitbarsting op zeeniveau en over de hele wereld analyseerden, was Beinart op een lang uitgestelde onderzoeksexpeditie naar het gebied gevaren. In april voerde het team van Beinart een reeks op afstand bediende voertuigduiken uit bij zes hydrothermale ventilatievelden in het Lau-bekken.
Beinart vatte haar bevindingen samen in een artikel gepubliceerd in Communications Earth and Environment .
Hoewel de massale sterfte onder zeedieren als gevolg van vulkanische asafzetting al eerder is waargenomen – in fossiele vorm – is deze zelden in realtime gedocumenteerd. Beinart en haar team verzamelden videobeelden om inzicht te krijgen in de asafzettingen op de zeebodem.
Omdat de explosieve kracht naar schatting groter is dan die van een atoombom, hadden bedreigde en kwetsbare soorten die in de onderwaterhydrothermale bronnen van de vulkaan (diepzeewarmwaterbronnen) leven, weinig overlevingskans. Populaties mosselen en slakken bloeiden voorheen op de locatie, maar werden uitgedoofd door de resulterende as die de regio bedekte. Andere dieren, zoals krabben en garnalen, leken het verrassend goed te doen.
De basissoorten die in de ventilatieopeningen leven, zijn voor het grootste deel van hun voeding afhankelijk van bacteriën en konden eenvoudigweg niet overleven in de plotseling veranderde en gewijzigde omgeving. Na de uitbarsting was het actieve ventilatieveld (Tow Cam) met de grootste asafzetting, dat op sommige plaatsen bijna anderhalve meter diep was, bijna volledig verstoken van leven; lege slakken- en mosselschelpen lagen verspreid over het gebied.
Verdere observaties van de getroffen ventilatievelden kunnen de kennis van wetenschappers over natuurlijke verstoringen in dergelijke ecosystemen en de mechanismen waarmee dergelijke systemen herstellen vergroten, zei Beinart. Dergelijke observaties zullen belangrijke inzichten opleveren over de veerkracht van diepzee-ecosystemen.
De microbiële wereld
De microben die Beinart onderzoekt bestaan vrijwel overal:bij ons, in het microbioom van onze darmen, in de natuurlijke wereld, in de oceaan. Ze heeft oceanische microben tot haar focus gemaakt.
"De interactie tussen het dier en de bacterie fascineert mij", zegt ze. "Het is een coole relatie."
Beinart's werk had haar vele kanten op kunnen brengen, maar ze begaf zich naar de mariene wereld en uiteindelijk naar URI's Graduate School of Oceanography om microben in het mariene milieu te onderzoeken.
De diepzeeomgeving is er een die de meeste mensen nooit zien, en ze krijgt nog steeds een lading door de diepte ervan bloot te leggen:"Ik denk vaak dat het een buitenaardse wereld is. Het is spannend om er deel van uit te maken. Je hebt het gevoel alsof je een andere planeet bezoekt ."
Reis voltooid
Deze onderzoeksreis liet lang op zich wachten, zegt Beinart. De oorspronkelijke expeditie naar de Stille Oceaan werd verplaatst vanaf het begin van de COVID-19-pandemie en werd uitgesteld ten opzichte van de oorspronkelijke geplande afvaart in april 2020.
Toen de uitbarsting plaatsvond, kreeg ze een unieke kans om de biologie van de organismen die op de plek leven te bestuderen, om te zien hoe ze zouden reageren op dramatische veranderingen in het milieu.
De as die ze ontdekte terwijl het onderzoeksveld bedekt was, was een verrassing, en niet iets wat ze normaal gesproken tegenkomt in haar onderzoek naar diepzee-ecosystemen. De as bedekte het gebied, bijna als onderwatersneeuw. Met de onverwachte toevoeging van zo'n ongebruikelijk element aan hun onderzoeksomgeving, en zo veel ervan, moest het biologieteam van het schip snel bepalen wat de beste manier was om het te bestuderen.
"We moesten dingen ter plekke uitzoeken", zegt Beinart, en merkt op dat onderzoekers gewend zijn zich snel aan te passen op schepen.
"Er wordt veel on-the-fly gedacht in de omgeving van onderzoeksschepen, of je nu te maken hebt met weersvertragingen of technische problemen. Er wordt op dit moment veel gewerkt. Het is een van de dingen die ik het leukst vind aan dit soort oceanografische onderzoek. Het is een beetje een adrenalinekick en een echte teamprestatie met dit soort wetenschap, echt creatief denken aan boord."
Beinart zei dat ze dankbaar was voor de goede internetverbinding, zodat ze kon overleggen met collega's als Adam Soule en Katie Kelley van GSO. Beinart schakelde ook Andrew Davies in, gespecialiseerd in speciale videoanalyse, om te helpen bij het analyseren van de beelden die ze verzamelde.
Hoewel verwoestend, was de uitbarsting een volledig natuurlijke gebeurtenis, dus er was enige troost dat dit geen door de mens veroorzaakte gebeurtenis was, zei Beinart. Maar het was nog steeds moeilijk te zien.
"Toen ik dit deel van de wereld leerde kennen, was de verwoesting hartverscheurend om te zien, ook al was het een natuurlijke gebeurtenis", zegt Beinart. "Dit enorme, dichte ecosysteem was bijna volledig verdwenen. Er was gewoon een complete verwoesting."
Ze heeft geen idee hoe het de organismen daar zal vergaan als ze terugkeren op hun volgende expeditie naar de regio. Op dat moment kan ze zien hoe de as in de loop van de tijd is veranderd en hoe het herstelproces eruit ziet.
Beinart zegt dat studie van de regio belangrijk is voor het begrijpen van de natuurlijke verstoring van mariene ecosystemen en het voorspellen van de effecten van door de mens veroorzaakte verstoringen zoals diepzeemijnbouw op deze unieke zeebodemhabitats.