Bergen van koudwaterkoraal

Koralen kennen we vooral uit tropische oorden. Over de hele aardbol verspreid komen echter koralen voor die zich vooral thuis voelen op grote diepte, in ijskoud water. Op het continentaal plat aan de Atlantische kust leven de meeste van deze koudwaterkoralen. Geoloog Gino Smeulders bestudeerde de riffen die in het geologisch verleden door deze zeebewoners zijn opgebouwd, en dat nu nog steeds doen.

door

“Er zijn twee soorten koudwaterkoralen die uitgestrekte riffen bouwen”, vertelt Gino Smeulders aan de keukentafel in zijn huis in Almere. De geoloog specialiseerde zich op het raakvlak van biologie en geologie. Met zijn adviesbureau De Biogeoloog werkt hij aan uiteenlopende projecten, onder meer aan natuurlijke verwering van asbest, een mineraal waar menig gemeenteambtenaar van wakker ligt. Smeulders ontwikkelde een tool waarmee de geologische evolutie van een door koudwaterkoralen gevormde seamount kan worden bestudeerd.

Zookeys   madrepora oculata

De rifbouwende koudwaterkoraal Madrepora oculata Wikimedia Commons S, Kitahara M (2012)

Smeulders monsterde voor zijn onderzoek aan op de Pelagia, één van de drie onderzoeksschepen van NIOZ, om seamounts te bestuderen die momenteel nog steeds met dit type koraal zijn begroeid. Het onderzoeksgebied bevindt zich op enkele honderden kilometers afstand van de Ierse kust. “Een geweldige ervaring, als deelnemer aan een multidisciplinair team op een schip dat soms voor de periode van een half jaar de thuishaven niet aandoet.”

Resten continentale korst

Het voornaamste onderzoeksgebied en deels ook reisdoel waren Rockall en Porcupine Bank, twee plateaus in het noordoostelijk deel van de Atlantische Oceaan. Ze zijn te beschouwen als restanten van de continentale korst die dateren van 55 miljoen jaar geleden, toen Laurasië (een deel van het oercontinent Pangea) door plaattektonische krachten uiteen werd gescheurd. Het granieten Rockall Islet is hier het hoogste punt en steekt maar liefst 21 meter boven zeeniveau uit.

De bovenste laag van dit onderzeese heuvellandschap bestaat uit afgestorven koraaltakken en hun ingevangen sedimenten, waarop het koudwaterkoraal verder groeit. De twee belangrijkste rifbouwende soorten zijn Lophelia pertusa en Madrepora oculata. “De dieper gelegen fossiele koudwaterkoralen zijn zelf grotendeels verdwenen omdat ze, net als tropische rifbouwende koralen, zijn opgebouwd uit het mineraal aragoniet, dat op grote diepte snel oplost”, licht Smeulders toe.

Porcupine bank and seabight  ne atlantic

Riffen met koudwaterkoralen werden in de omgeving van de Porcupine Bank en de westelijk hiervan gelegen Rockall Bank bestudeerd. De plateaus worden doorsneden door de Rockall Trog, een soort canyon in de diepzee die bekend staat om de grote turbulentie. De trog is gevormd door verschillende fasen van rifting, waarbij er scheuren ontstaan in de aardkorst. De diepere delen van de trog werden gevormd door snel stromend water met zand, dat de zeebodem als het ware uitschuurde. Wikimedia Commons

Littekens uit de ijstijd

Grote delen van Rockall Bank liggen begraven onder dikke lagen fijn en grof sediment en stenen en keien die hier tijdens ijstijden terecht zijn gekomen. Ook zijn er nog originele ijstijdlittekens in de bodem achtergebleven, zogeheten ‘ploughmarks’, veroorzaakt door drijvende ijsbergen.

Op de Rockall Bank doen koudwaterkoralen het een stuk beter dan op de Porcupine Bank, is de ervaring van Smeulders. “Mogelijk is dit te verklaren door de natuurlijke cycliciteit van aangroei en afsterven, maar de effecten van klimaatverandering sluiten we niet uit. Koudwaterkoralen zijn afhankelijk van voedselrijk water en veranderingen in het klimaat kunnen leiden tot een wijziging in de zeestromingen, wat weer leidt tot fluctuaties van het voedselaanbod in de diepzee. Ook is het mogelijk dat de koralen zichzelf begraven onder het neerdwarrelend sediment en hierdoor afsterven.”

Grand canyon onder water

Smeulders wilde meer te weten komen over de dichtheid van de bedekking van de levende koralen en welke milieus er te onderscheiden zijn. De ligging en hoogte van de mounds (de term voor een rif met de vorm van een reusachtige heuvel) was dankzij eerdere expedities al precies bekend en in kaart gebracht. Er konden daarom op vooraf vastgestelde locaties monsters worden genomen. De monstername bleek een tijdrovende zaak waarbij een hijskraan aan boord van de Pelagia zogeheten box cores naar beneden liet zakken: metalen ‘buizen’ van 40 cm in doorsnede en ca. 50 cm diep. Door hun eigen gewicht snijden de box cores zich tot enkele meters diep in de afzettingen op de zeebodem.

Gs 03102011098

Box cores met koraaltakken. Gino Smeulders

Camera’s op de zeebodem

In totaal werden 43 box cores voor het onderzoek gebruikt, met daarin losse sedimenten bestaande uit zand, modder en skeletjes en ook veel levende diertjes, zoals zeeanemonen en krabbetjes. Het duurde twintig minuten om een box core één km te laten zakken. “Met camera’s tot op de zeebodem waren we in staat aan boord precies te volgen wat zich daar afspeelde en waar we het beste onze monsters konden nemen.”

Gs 03102011106

Meetapparatuur wordt te water gelaten vanaf de Pelagia. Gino Smeulders

Smeulders bracht de huidige rifbewoners in detail in kaart en koppelde dit moderne ecosysteem aan de positie op de mound. Drie soorten foraminiferen – voor aardwetenschappelijk onderzoek onmisbare belangrijke eencellige organismen – bleken het meest karakteristiek te zijn voor de aanwezigheid van koudwaterkoralen.

Op basis van bestaande boorkernen van NIOZ onderscheidde Smeulders zeven afzettingsmilieus (zogeheten ‘facies’) die het mogelijk maken om het milieu van de onderliggende fossiele koudwaterkoraalriffen te reconstrueren. Maar liefst drie maanden zat Smeulders achter de microscoop om de forams te determineren. In alle monsters samen vond hij wel honderd verschillende soorten.

Fig facies model kennislink

Smeulders legde een verband tussen een bepaalde combinatie van foraminiferen en de dichtheid van de koraalbedekking. Hiermee kan ook de koraalgroei in het geologisch verleden gereconstrueerd worden. Gino Smeulders

Koraaltakken

“Deze mounds zijn enkele honderdduizenden jaren oud en in geologisch opzicht dus vrij jong”, aldus Smeulders. “Iedere duizend jaar groeiden de enorme kalkstructuren aan met een laag van tussen 1 en 10 cm. Deze kalkstructuren bestaan afwisselend uit losse sedimenten van koraaltakken en ingevangen zandkorrels en andere zwevende deeltjes, en hard grounds, die zijn afgezet tijdens de ijstijden. Deze bestaan uit een compacte massa van zand en klei omdat er in koude periodes weinig organisch materiaal van de continenten afspoelde.”

Figure 1 600

Sinds enkele tientallen jaren is er dankzij sonartechnieken meer bekend geworden over koudwaterkoralen. In die periode is de zeebodem steeds beter in kaart gebracht en zijn er geologische structuren gevonden die in het verre verleden door deze rifbouwers gevormd zijn. Anders dan tropische koraalsoorten leven zij niet in symbiose met algen die licht nodig hebben, maar diep in zee, bij een temperatuur tussen 4 en 12 graden.

In de loop van duizenden jaren bouwen zij grote structuren van broos kalkmateriaal waarin zand, modder en zeebeestjes worden ingevangen. De top van deze heuvels ligt zo’n halve kilometer onder de zeespiegel. NOAA/Andre Friewald, Erlangen University

In de ban van koudwaterkoralen

De natuurwaarde van seamounts met een begroeiing van koudwaterkoralen is de laatste jaren internationaal erkend. Volgens een woordvoerster van de JNCC, een Engelse organisatie die de overheid adviseert over natuurbehoud van de Rockall Bank, zijn nu drie delen van dit plateau beschermd en is de visserij er aan banden gelegd.

Een uitbreiding van de natuurbeschermingswetgeving voor Rockall Bank, waarvan de naamgeving van de diverse seamounts is geïnspireerd op locaties uit J.R.R. Tolkiens driedelige meesterwerk In de ban van de ring, zoals Eriador Seamount, Rohan Seamount, Gondor Seamount, Fangorn Bank en Isengard Ridge, is aangevraagd bij de Europese Unie.

Forams koudwaterkoraal

Voor de aanwezigheid van koudwaterkoralen bleken drie soorten foraminiferen karakteristiek te zijn: v.l.n.r. Bulimina marginata, Cassidulina laevigata en Cassidulina obtusa. www.foraminifera.eu