De Galápagos-eilanden herbergen een enorme diversiteit aan planten en dieren die nergens anders ter wereld voorkomen. Maar waarom is dit, en toen het allemaal begon, blijft een open vraag.

Nu hebben wetenschappers misschien nog een stukje van de puzzel. Volgens een nieuwe studie die vandaag is gepubliceerd in Aardse en planetaire wetenschapsbrieven , de geologische vorming van een bepaald deel van de archipel - het deel dat verantwoordelijk is voor de enorme biodiversiteit - gevormd, ongeveer 1,6 miljoen jaar geleden.

De hoofdauteur van de studie is CIRES Fellow Kris Karnauskas, wie je zou kunnen zeggen heeft iets met deze eilanden. Hij heeft ze uitgebreid bestudeerd, auteur van zes peer-reviewed wetenschappelijke artikelen met "Galápagos" in de titel. Maar één vraag in het bijzonder bleef aan hem knagen:wanneer werden de Galápagos de Galápagos?

"Ik vroeg rond en kon geen duidelijk antwoord krijgen, " zegt Karnauskas, die ook een assistent-professor is bij de afdeling Atmosferische en Oceanische Wetenschappen aan de Universiteit van Colorado Boulder. "Mijn geologische vrienden zeiden ergens tussen een half miljoen tot twintig miljoen jaar geleden, afhankelijk van over welke functie we het hebben."

De leeftijd van een bepaald eiland, of zelfs de hele keten, was niet helemaal wat Karnauskas zocht. "Het interesseerde me niet echt wanneer het allereerste eiland boven water kwam, maar toen dit ecosysteem zich ontwikkelde, " zegt hij. Hij wilde een vinger leggen op de geologische gebeurtenis of het moment dat de Galápagos veranderde van gewoon een andere reeks gewone oceanische eilanden in een van de biologisch meest diverse plekken ter wereld. "Dat is niet de gebruikelijke manier om vragen te stellen in geologie, het leent zich ook niet voor de gebruikelijke gereedschapskist."

Om met de basis te beginnen, de Galápagos zitten op de tektonische plaat van Nazca, voor de kust van Zuid-Amerika. De plaat beweegt langzaam van west naar oost (ongeveer 4 cm per jaar), en toevallig over een hotspot reist, een punt waarop magma uit de kern van de aarde helemaal door de korst komt, vulkanische eilanden vormen. De oudste van de Galápagos-eilanden, nu uitgehold en niet meer boven water, is miljoenen jaren oud; het jongste eiland, verder naar het westen, zit momenteel bovenop de hotspot.

Karnauskas en zijn collega's veronderstelden dat de kritieke gebeurtenis die een biologische explosie in de Galápagos veroorzaakte, plaatsvond toen de Equatoriale Onderstroom (EUC) begon te botsen met de archipel. De EUC is een stroom die, vanwege de wetten van de fysica - de vorm van de aarde en de manier waarop deze draait - zit vrijwel vast aan de evenaar. Maar wat gebeurt er als er iets in de weg staat?

"Dat is wat er gebeurde met de Galápagos, " zegt Karnauskas. Op een gegeven moment, een groot genoeg eiland (of mogelijk een cluster van hen) rees hoog genoeg op vanaf de zeebodem om de stroming te blokkeren. Vandaag, het is het eiland Isabela dat die rol vervult. "Het is een puur geografisch toeval dat Isla Isabela zo groot is en precies op de evenaar staat, precies waar de EUC probeert te passeren. Dit is genoeg om koud te rijden, voedselrijk water tot aan de oppervlakte waar het de productiviteit van de zee kan stimuleren. We kunnen het vandaag gemakkelijk vanuit de ruimte zien; het water is erg koud en productief net ten westen van de Galápagos langs de oevers van Isabela. Het is geen verrassing dat je daar alle pinguïns in het water ziet springen."

Om precies uit te zoeken wanneer de Galápagos de EUC blokkeerden, was hulp nodig van sommigen van de paleoceanografische gemeenschap. Karnauskas en zijn collega's gebruikten eerder verzamelde gegevens van sedimentkernen - diepe monsters van de zeebodem - die waren opgegraven van monsterlocaties in de buurt van de Galápagos-eilanden en Zuid-Amerika. De gegevensbestanden, die worden gehost door NOAA Boulder's National Centers for Environmental Information, verschafte informatie over veranderingen in de oppervlaktetemperatuur van de zee gedurende miljoenen jaren.

Lage en ziet, ongeveer 1,6 miljoen jaar geleden, ze zagen verschuivingen in de chemische samenstelling van de fossiele insecten in het sediment, wat een significante verandering in die temperaturen suggereert. Koud water dat ooit voor de kust van Zuid-Amerika opwellde, kwam in plaats daarvan plotseling opwellen langs de westelijke oevers van de Galápagos. Dat klonk Karnauskas en coauteurs bekend in de oren; ze wisten uit hun eigen modelexperimenten die het afgelopen decennium zijn uitgevoerd dat dit de vingerafdruk was van de Galápagos die de EUC blokkeerden. Co-auteur Eric Mittelstaedt, Universitair docent geologische wetenschappen aan de Universiteit van Idaho, ontwikkelde vervolgens een nieuw computermodel van de geologische evolutie van de archipel; door dat model te combineren met het oceaancirculatiemodel van Karnauskas, het team was in staat om de timing onafhankelijk te bevestigen.

Op dat moment (geologisch gezien, natuurlijk), het ecosysteem van Galápagos was voor altijd veranderd. Omdat het EUC niet meer rechtdoor naar het vasteland kon rijden, een deel ervan snelde naar boven, die kou met zich meedragen, voedselrijk water naar de oppervlakte, en het scheppen van omstandigheden waarin de vissen, planten en pinguïns die nu de eilandketen naar huis noemen, zouden kunnen gedijen.

"Typisch, we gebruiken bekende geologische beperkingen om eerdere veranderingen in de omgeving, zoals oceaancirculatie, te helpen verklaren " zegt Karnauskas. "In dit geval, we hebben het probleem op zijn kop gezet, gecombineerde modellen die normaal niet worden gecombineerd, en ontdekte een nieuwe beperking voor het samenvoegen van het grotere plaatje van de evolutie van, en verder, de eilanden in de loop van de tijd. Het levert een uniek datapunt op, niet alleen voor geologie, maar ook voor ecologie en biogeografie - waar en wanneer het leven wordt verspreid."