In de ondergrondse rivieren en ondergelopen grotten van het Mexicaanse schiereiland Yucatan, waar de Maya-overlevering een fantastische onderwereld beschreef, wetenschappers hebben een eigen cryptische wereld gevonden. Hier, methaan en de bacteriën die zich ermee voeden vormen de spil van een ecosysteem dat lijkt op wat is gevonden in koude sijpelingen in de diepe oceaan en sommige meren, volgens recent onderzoek van de Texas A&M University in Galveston, de U.S. Geological Survey en een team van medewerkers uit Mexico, Nederland, Zwitserland en andere Amerikaanse instellingen.

Het onderzoek, uitgevoerd door wetenschappers die zijn opgeleid in grotduiken naast hun andere expertise, is de meest gedetailleerde ecologische studie ooit voor een kustgrot-ecosysteem dat altijd onder water is. In feite, de wetenschappers moesten technieken gebruiken die eerder werden gebruikt door diepzee-onderdompelingsvoertuigen om de omgeving te kunnen bestuderen.

"De kans om te werken met een internationaal team van experts was een opmerkelijke ervaring voor mij, " zei David Brankovits, wie is de hoofdauteur van het artikel en voerde het onderzoek uit tijdens zijn Ph.D. studeert aan TAMUG. "De ontdekking dat methaan en andere vormen van grotendeels onzichtbaar opgelost organisch materiaal de basis vormen van het voedselweb in deze grotten, verklaart waarom aan grotten aangepaste dieren kunnen gedijen in de waterkolom in een habitat zonder zichtbaar bewijs van voedsel."

De studie werd uitgevoerd in het Ox Bel Ha-grottennetwerk in het noordoosten van Yucatan, die wordt beschreven als een ondergronds estuarium omdat de ondergelopen grotpassages duidelijke waterlagen bevatten die bestaan ​​uit zoet water dat wordt gevoed door regenval en zout water uit de kustoceaan. Dit ondergrondse estuariumcomplex beslaat een gebied van ongeveer de grootte van Galveston Bay, de zevende grootste oppervlakte-estuarium in de Verenigde Staten.

Het zoetwatergedeelte van de grotten en de zinkgaten, die worden gebruikt om toegang te krijgen tot de grotten en lokaal worden aangeduid als cenotes, zijn belangrijke bronnen van zoet water voor gemeenschappen in heel Yucatan. Methaan in de grotten vormt zich op natuurlijke wijze onder de junglebodem en migreert naar beneden, dieper in het water en grotten. Normaal gesproken, al het methaan dat in de bodem wordt gevormd, migreert naar boven, richting de atmosfeer.

Dit vormt het toneel voor de bacteriën en andere microben die de basis vormen voor het grottenecosysteem. De microben eten zowel het methaan in het water als ander opgelost organisch materiaal dat het zoete water van het oppervlak met zich meebracht. De microben voeden vervolgens een voedselweb dat wordt gedomineerd door schaaldieren, waaronder een aan de grot aangepaste garnalensoort die ongeveer 21 procent van zijn voeding uit methaan haalt.

"De processen die we onderzoeken in deze gelaagde grondwatersystemen zijn analoog aan wat er gebeurt in de mondiale oceaan, vooral in zones met een minimum aan zuurstof waar deoxygenatie een groeiend probleem is, " zegt John Pohlman, een co-auteur van de studie en een USGS-biogeochemicus wiens werk uit de vroege jaren 90 het onderzoek motiveerde. "Hoewel toegang tot deze systemen gespecialiseerde training en strikte naleving van de veiligheidsprotocollen voor grotduiken vereist, ten opzichte van de complexiteit van een oceanografische expeditie, de veldprogramma's die we organiseren zijn eenvoudig en voordelig."

Een verrassende bevinding was hoe belangrijk het opgeloste organische materiaal zoals methaan was voor het voedselweb van de grotten. Eerdere studies hadden aangenomen dat het grootste deel van het organische materiaal dat de microben van grotten voedt, afkomstig was van vegetatie en ander afval in het tropische bos dat vanuit de cenotes de grotten inspoelde.

Echter, diep in de grotten, waar het onderzoek is uitgevoerd, er is heel weinig van dat oppervlakteafval, dus de microben zijn afhankelijk van methaan en de andere opgeloste organische stoffen die naar beneden sijpelen door het plafond van de grotten.

Tom Iliffe, een professor in de afdeling Mariene Biologie van TAMUG die de biodiversiteit heeft bestudeerd, evolutie en instandhouding van zeegrotdieren gedurende bijna 40 jaar, opmerkingen, "Het leveren van een model voor de basisfunctie van dit wereldwijd verspreide ecosysteem is een belangrijke bijdrage aan de grondwaterecologie aan de kust en vormt een basis voor het evalueren van hoe de zeespiegel stijgt, toeristische ontwikkeling aan de kust en andere stressfactoren zullen de levensvatbaarheid van deze lichtloze, voedselarme systemen."