Door diep in sedimenten op de oceaanbodem te boren, kunnen onderzoekers terug in de tijd reizen. Een onderzoeksteam onder leiding van de Universiteit van Uppsala presenteert nu nieuwe aanwijzingen over wanneer en waarom er abrupt een einde kwam aan een periode die vaak wordt aangeduid als de 'biogene bloei'. Veranderingen in de vorm van de baan van de aarde rond de zon hebben mogelijk een rol gespeeld bij de dramatische verandering.

Gezonde oceaansystemen bevatten gezonde primaire producenten, zoals de eencellige algendiatomeeën en coccolithoforen, die al het andere leven in de oceanen in stand houden via de mariene voedselwebben. Primaire producenten geven ook zuurstof af en regelen het klimaat door CO₂ . op te nemen en het binden van koolstof aan vaste componenten die zijn begraven in diepzeesedimenten, wat een effectieve langetermijnoplossing is voor het verwijderen van koolstof uit de atmosfeer.

De meeste van deze algen gebruiken zonlicht, CO₂ en anorganische voedingsstoffen om hun lichaamsmassa op te bouwen. Deze voedingsstoffen raken echter snel uitgeput in de zonovergoten oppervlaktewateren, als ze niet worden aangevuld door oceaanmenging of worden vernieuwd door rivieraanvoer.

Gedurende de hele geschiedenis van de aarde reconstrueren paleoceanografen veranderingen in de primaire productiviteit door te kijken naar algenresten begraven in sedimenten op de oceaanbodem. Hoewel slechts een klein deel van de oppervlaktewaterproductie wordt geregistreerd in mariene sedimenten, zijn op geologische tijdschalen veranderingen in de accumulatie van biogene sedimenten (inclusief de kalkhoudende schalen van coccolithoforen en kiezelhoudende schelpen van diatomeeën) gekoppeld aan eerdere veranderingen in de oceaanproductiviteit.

Het is belangrijk om te begrijpen welke factoren de oceaanproductiviteit op wereldschaal beïnvloeden, maar ook hoe snel of langzaam dit complexe systeem kan reageren op veranderingen in het milieu.

Gedurende vele decennia weten geowetenschappers over een langere periode waarin de oceaanproductiviteit veel hoger was dan nu. Dit gebeurde tijdens het late Mioceen tot het vroege Plioceen (van 9 tot 3,5 miljoen jaar geleden) en de periode wordt vaak de 'biogene bloei' genoemd. Tot op heden begrijpen wetenschappers echter nog steeds niet helemaal waarom de productiviteit in het verleden zo veel hoger was, of waarom deze periode tot een einde kwam.

Een groep wetenschappers die samenwerkt met Boris-Theofanis Karatsolis, een Ph.D. student aan de Universiteit van Uppsala, combineerde meerdere diepzeesedimentboorkernen uit alle grote oceanen om te onderzoeken wat het einde van de hoge oceaanproductiviteit veroorzaakte. Met behulp van wetenschappelijke oceaanboringen is het mogelijk om in wateren tot 4 kilometer diep te opereren en toch 1 kilometer diep in de sedimenten te boren, waardoor miljoenen jaren oceaangeschiedenis worden hersteld.

De sedimenten die door Karatsolis en collega's werden bestudeerd, werden teruggevonden van 200-350 meter onder de zeebodem op de noordwestelijke Australische plank. De onderzoekers maten de accumulatiesnelheden van biogene deeltjes en combineerden hun gegevens met gegevens die eerder waren verzameld met vergelijkbare methoden op 16 extra locaties. De nauwkeurigheid van de leeftijden van elke dataset werd eerst kritisch beoordeeld om betrouwbare vergelijkingen tussen de verschillende regio's te garanderen.

Hun resultaten tonen aan dat de productiviteit in de tropen 4,6 miljoen jaar geleden abrupt daalde. Een mogelijke verklaring voor deze snelle afname is mogelijk een verminderde intensiteit van de Oost-Aziatische moesson en een verminderde toevoer van nutriënten in de rivieren, samenvallend met veranderingen in de vorm van de baan van de aarde rond de zon.

De studie voegt nieuwe stukjes toe aan de grotere puzzel, maar de mechanismen achter deze gebeurtenis zullen verder onderzocht moeten worden.

"Het begrijpen van het natuurlijke tempo van gebeurtenissen in het verleden biedt een goede maatstaf voor de veranderingen die we tegenwoordig in onze omgeving waarnemen", zegt Boris-Theofanis Karatsolis.