Klimaatverandering leidt tot warmere oceaantemperaturen, smeltende gletsjers en extremere weerpatronen. Wetenschappers hebben ook de effecten ervan op de mosselen waargenomen, slakken, wormen, krabben, egels, zeesterren en meer leven op en in de diepe zeebodem bij Alaska, terwijl het ecosysteem de afgelopen decennia verschoof van arctisch naar subarctisch.

Nutsvoorzieningen, wetenschappers van de Universiteit van Chicago en het Centrum voor Milieuwetenschappen van de Universiteit van Maryland hebben ontdekt dat schelpen van deze wezens dezelfde grote verandering van regime vertonen in de wateren van Alaska, waar het ecosysteem de afgelopen decennia is verschoven van arctisch naar subarctisch. Het is de eerste keer dat iemand ecosysteemveranderingen heeft gevolgd door alleen zeeschelpmonsters - en wetenschappers hopen dat het een nieuw hulpmiddel zal bieden om klimaatverandering te volgen in regio's waar dierpopulaties niet zo volledig zijn gedocumenteerd.

"Het feit dat dode granaten deze veranderingen zo duidelijk registreren, opent een veel groter gebied van Arctische zeebodems, waar we nu kunnen testen op grote veranderingen in zeebodemgemeenschappen, " zei Susan Kidwell, de William Rainey Harper hoogleraar Geofysische Wetenschappen, een vooraanstaand wetenschapper op het gebied van mariene paleo-ecologie en co-auteur van de op 8 april gepubliceerde studie. "Wetenschappers waren er niet om alle veranderingen te zien die ecosystemen hebben ondergaan, maar nu kunnen ze misschien een ecologische geschiedenis reconstrueren vanaf de industriële revolutie."

Een nieuwe methode

Sinds de jaren tachtig, Jacqueline Grebmeier, co-auteur en onderzoeksprofessor studeren aan het University of Maryland Centre for Environmental Science en lid van de stuurgroep voor het Distributed Biological Observatory, heeft geleid tot jaarlijkse onderzoeken om te testen op verschuivingen in dierpopulaties die verband houden met zee-ijs en watercondities in de Arctische Stille Oceaan. Als het team van Grebmeier levende exemplaren ophaalt voor zijn onderzoek, duizenden dode granaten worden meegesleurd.

Voorheen waren de dode granaten weggegooid, maar UChicago afgestudeerde student Caitlin Meadows, de hoofdauteur van het onderzoek, besefte dat dit een kans was om te testen of die schelpen dezelfde veranderingen weerspiegelden die ecologen zagen, die zou kunnen dienen als een instrument om biologische veranderingen in minder goed bestudeerde gebieden in het noordpoolgebied te herkennen.

Meadows analyseerde meer dan 14, 000 schelpen zowel om de overvloed te volgen - de telling van elk dier per soort - en om hun organische koolstofbiomassa te berekenen, die het oorspronkelijke vleesgehalte van gepelde wezens reconstrueert met behulp van hun lichaamsgrootte en overvloed.

"Kijken naar veranderingen in koolstofbiomassa op de zeebodem is een geweldige manier om in te spelen op klimaatverandering, " zei Meadows. "We kunnen de veranderingen in de hoeveelheid voedsel zien en hoe dat voedsel door het ecosysteem stroomt."

Ook al beschouwde ze alleen het schelpenproducerende deel van de gemeenschap, Meadows bevestigde wat ecologen al hadden gevonden:er heeft een verschuiving plaatsgevonden in het ecosysteem. specifiek, Meadows merkte op dat het vroegere ecosysteem dat in dode schelpen werd bewaard, anders was dan het huidige levende ecosysteem. Ze merkte een verschuiving op naar Tellinidae, een familie van tweekleppige weekdieren die generalistische voeders zijn - een groep dieren die voedsel kan eten dat zich op de zeebodem heeft gevestigd of voedsel uit water kan filteren, zodat ze kunnen overleven in een veranderend ecosysteem door voedsel uit water te filteren of door voedselafzettingen op de bodem te eten.

Er was ook een verschuiving in biomassa, van de ene reeks tweekleppige soorten naar de andere binnen elke voedingsgroep - wat betekent dat nieuwe soorten deze banen in het ecosysteem overnamen. Dit maakt deel uit van een grote verschuiving in andere zeebodemdieren in dezelfde regio - in de richting van wormen en weg van de kleine kreeftachtigen die het belangrijkste voedsel zijn voor grote zoogdieren zoals grijze walvissen.

Eindelijk, op basis van dode granaten, Meadows ontdekte dat een subset van soorten die nu alleen dicht bij de kust van Alaska leeft, vroeger leefde in een groter aantal habitats op de zeebodem en in diepere wateren.

"We weten al een tijdje dat deze ecosystemen nu heel anders zijn, " zei Kidwell. "Er is een echte reorganisatie geweest, als gevolg van een verandering in voedsel, oxygenatie en korrelgrootte - hoe krachtig de bodemstromen zijn. Deze factoren worden allemaal gedreven door temperatuurverandering, maar hebben een veel grotere impact op een ecosysteem dan opwarming alleen."

Al deze verschuivingen tussen levende dieren en dode schelpen worden gevonden op locaties waar de groep van Grebmeier de afgelopen 30 jaar onafhankelijk heeft aangetoond dat het ecosysteem verandert. Aangezien deze nieuwe studie vergelijkbare aantallen levende en dode tweekleppigen ontdekte, zelfs in regio's waar geen ecosysteemverandering werd waargenomen, ze weten dat het waarschijnlijk geen fout is bij het nemen van monsters.

"Dode schelpen werken dus goed om gebieden van recente ecosysteemveranderingen te identificeren, en geen 'false positives' produceren waar geen verandering is opgetreden, ' zei Meadows.

Een zee van verandering

De Arctische Stille Oceaan voor de kust van Alaska is een ecosysteem met een hoge dichtheid aan zeebodemdieren waar "dingen eerst en snel veranderen, " volgens Meadows. De snelle verandering is te wijten aan een fenomeen dat bekend staat als Arctische versterking, waarbij, als reflecterend ijs smelt, nieuw blootgesteld water en land absorberen meer warmte van de zon, waardoor er nog meer opwarming ontstaat.

"We waren echt in staat om klimaatverandering te isoleren als de aanjager van deze verschuivingen, Meadows zei. "Het Noordpoolgebied heeft geen enorme kustnederzettingen of intensieve landbouw die de kustwateren zouden kunnen hebben aangetast, en het studiegebied ligt ten noorden van waar de meeste commerciële visserij is toegestaan."

Meadows en Kidwell hopen dat deze methode om schelpen te gebruiken als historisch verslag van verandering nu zal dienen als een hulpmiddel voor wetenschappers die andere regio's bestuderen. "Dat venster op het verleden kan ons toegang geven tot een veel completer beeld van hoe het noordpoolgebied is veranderd, ' zei Kidwell.

De bestudeerde schelpenweiden worden nu geologisch verouderd om vast te stellen hoe lang ze zich hebben opgehoopt, en dus hoe lang de ecologische omstandigheden stabiel waren geweest vóór de recente regimewisseling.

Volgende, Meadows zal naar St. Petersburg reizen, Rusland om in de zoölogische museumcollecties van het land te duiken voor historische inzichten over die kant van de Beringzee, waar de zeebodem al in de 19e eeuw is bemonsterd.