Koraalriffen binnen de poolcirkel

Als we aan koraalriffen denken, zien we een ondiepe, tropisch warme oceaanbodem voor ons met veelkleurige koralen en veel vissen. Toch? Echter, de meerderheid van de koralen leeft verrassend genoeg op meer dan 50 m diepte in koude wateren. Wat weten we over deze koralen? Waarin verschillen ze van tropische koralen? Zijn ze net als hun tropische verwanten ook in gevaar?

door

Lophelia

De koudwater koraal Lophelia. Murray Roberts, lophelia.org

Hoe dieper, hoe mysterieuzer. De oceanen op onze planeet zijn nog lang niet grondig doorzocht en elke diepzee-expeditie levert vele nieuwe soorten op. Dat geldt zeker ook voor organismen in en rond diep- of koudwater koralen. Jazeker, niet alleen in de ondiepe, tropische zeeën vinden we koraalriffen, maar ook in de koude, diepe wateren. Zelfs binnen de poolcirkel in de Noorse wateren ten noorden van Tromsø komen deze koralen voor, bijvoorbeeld in het Fugløy rif.

Om nog een betere indruk van de omvang van dit ecosysteem te geven: in 2009 stelden Murray Roberts (Heriot Watt Universiteit, Schotland) en collega’s dat de meerderheid van de koralen in diepe wateren wonen. Ondanks de diepte zijn deze koraalecosystemen verre van immuun voor de invloed van de mens.

Historie

Deze koralen werden voor het eerst gevonden door vissers, en al in 1752 werden deze koralen wetenschappelijk bestudeerd door de bisschop Erik Pontoppidan uit Denemarken. Lang bleef het daarna stil, maar sinds de jaren zeventig, en zeker in de laatste 15 jaar, is er steeds meer onderzoek naar deze mysterieuze ‘hotspots’ van biodiversiteit.

Fig18ueroggrandiflorac

Links een wit koudwater koraal (Lophelia_) en oranje vissen (_Sebastes) in het Morvin rif ten westen van midden Noorwegen. De paarse kleuren rechts zijn van het koraal Anthothela grandiflora. Martin Hovland

Koudwater vs tropische riffen

Koudwater koralen leven op dieptes van ~50 m tot meer dan 1000 m, met temperaturen van 4-13°C. Dit is veel en veel kouder dan het temperatuursbereik waarin tropische koralen leven (20-29°C). Net zoveel kleur als de koralen in de warme, ondiepe wateren hebben de koudwater koralen niet. Deze koude jongens bevatten geen algen die voor de veelkleurigheid zorgen van tropische koralen. De kleur hangt daarom alleen af van het zachte, veelal witte tot oranje/roze weefsel in de poliepen. De afwezigheid van algen is ook de reden waarom ze minder hard groeien dan de koralen in de tropische wateren.

Zo groot als sommige koraalriffen in de tropische wateren zijn ze niet. Maximaal 300 m hoog en enkele kilometers in diameter. In 2002 werd echter het Røst rif in Noorwegen ontdekt met een oppervlakte van 100 km2, nog steeds bijzonder weinig in vergelijking met het Great Barrier Reef (30.000 km2). Overigens bouwen maar zes soorten koudwater koralen het skelet van de riffen, veel minder dan in de tropische riffen.

Locatie

Noorwegen is al enkele malen genoemd en dat is niet toevallig. Tot nu toe worden namelijk de meeste koudwater koralen in de regio van de noordelijke Atlantische Oceaan gevonden. Soorten van de koraalorde Scleractinia bouwen vooral de riffen in de koude wateren. Deze koralen bestaan uit het mineraal aragoniet. Ze kunnen alleen groeien boven de zogenaamde aragoniet compensatie diepte, de grens waaronder aragoniet oplost. Deze ligt in de noordelijke Atlantische Oceaan rond 2000 m diepte, maar in de noordelijke Stille Oceaan slechts op 50-600 m diepte. Geen wonder dat Scleractinia vooral in de Atlantische Oceaan te vinden zijn. Rondom ontwikkelde landen is de oceaanbodem beter afgezocht. Meer diepwater riffen zijn daarom te verwachten rond Afrika en Azië, en wellicht zelfs nog dichterbij Antarctica.

Roberts figure 2

De verspreiding van de tot 2006 bekende koudwater koraalrifjes. Science/Murray Roberts et al. (2006)

Biodiversiteit

Koraalriffen in de diepzee vormen een ware hotspot voor leven, net zoals de tropische koraalriffen. De soortenrijkdom aan koralen is enorm hoog in koudwater riffen, want 65% van de 5160 levende koraalsoorten leeft dieper dan 50 m. De riffen bieden verder een schuilplaats, voedsel en/of een permanente verblijfplaats voor onder meer vissen, wormen, zee-egels, zeelelies, sponzen, mollusken, anemonen, mosdiertjes, krabben, garnalen en andere Crustacea. Om twee specifieke voorbeelden te geven: 92% van de vissoorten in wateren waarin ook de koudwater riffen voorkomen, komen voor in/bij deze riffen, en in het noordoosten van de Atlantische Oceaan zijn al 1300 soorten gevonden die op en rond het koudwater koraal Lophelia pertusa leven.

De variatie aan verschillende omgevingen binnen en dichtbij het rif speelt daarbij een grote rol, maar waarschijnlijk ook de variatie aan diepte waarin koudwater koralen leven. Bovendien komen veel van de soorten in koudwater koraalriffen alleen maar in één rif voor. De kleine rifjes zijn daarom een beetje te vergelijken met eilanden, waar het ook moeilijk komen en gaan is voor dier en plant. Plaatselijke evolutie heeft daarom waarschijnlijk ook voor de nodige extra soorten gezorgd.

Lophelia fauna 600 noaa

Een kreeftachtige (galatheoid) op Lophelia. NOAA

Voedsel

Koudwater koralen zijn afhankelijk van de hoeveelheid voedsel dat naar de bodem dwarrelt. Vooral in gebieden waar de productiviteit in het oppervlaktewater hoog is, zijn koralen te vinden in de diepe wateren, alsook daar waar de stroomsnelheid op de bodem relatief hoog is. Dat laatste betekent immers dat er meer water langs de koralen komt, en dat betekent weer meer voedsel. Ook bij sommige hoge delen in de oceaanbodem komt meer voedsel voor. Wat koudwater koralen precies eten, is nog niet goed bekend, maar de resten van dode planten en dieren, en opgewoeld materiaal lijken favoriet te zijn.

Klimaat

Een deel van de koudwater koralen zoals de octocorallia kan gebruikt worden als thermometer. Dit is bijzonder nuttig omdat we over temperatuurveranderingen in de diepe wateren door de tijd heen weinig weten in vergelijking met de ondiepe wateren. Deze koralen geven hiervoor een mooie gelegenheid. Dit is van groot belang omdat veranderingen in diepe oceaanstromen het wereldwijde klimaat beïnvloeden.

De koudwater koraalriffen zijn relatief jong in de wateren rond Noord-Europa, want ze zijn veelal ontstaan vanaf het einde van het laatste glaciaal zo’n 10.000-14.000 jaar geleden. Waarschijnlijk ondergaan ze een soort van cyclus: groei gedurende de warme perioden (interglacialen) en afname in aantal en grootte gedurende glacialen. De afname van groei gedurende de glacialen komt waarschijnlijk omdat het kouder is en omdat er minder voedsel in de waterkolom te vinden is. Koudwater riffen op lagere breedtegraden hebben hier veel minder last van.

Mud mound

Fossiele koudwater riffen in de Algerijnse Sahara die nu ruim boven de zeespiegel liggen door opheffing van het land. Bernd Kaufman

Fossiele koudwater riffen

Koudwater koraalriffen worden ook fossiel gevonden, bijvoorbeeld in de Sahara van Algerije, waar heuveltjes vol koralen te zien zijn. Geschatte ouderdom? Ca. 390 miljoen jaar. Omdat er geen fotosynthetiserende planten of algen te vinden waren (die alleen in water tot ca. 100 m diepte leven), moesten deze rifjes wel gevormd zijn in diepere wateren. Ook Marokko heeft haar fossiele, diepwater koraalrifjes. Ditmaal zijn ze nog iets ouder met 400 miljoen jaar.

Rond 250 miljoen jaar geleden stierven de rugosa en tabulate koralen compleet uit. Even later ontstaan de scleractinia koralen, maar duidelijke bewijzen voor diepwater varianten van deze koralen komen we pas in het Krijt tegen rond 130 miljoen jaar geleden. Voor fossiele koraalriffen werd vaak aangenomen dat ze in een warm klimaat leefden. Met de kennis van nu kan dat niet meer zomaar aangenomen worden.

Gevaren

Ondanks de diepte (50-1000+ m) waarop de riffen zich bevinden, zijn ze niet vrij van gevaar. Martin Hovland noemt in zijn boek uit 2008 drie gevaren: 1) bodemsleepnetten, 2) mijnen in zee inclusief het boren naar olie en gas en 3) verzuring van de oceaan. Roberts en collega’s noemen er nog een paar in hun boek uit 2009.

Voor het eerste is overduidelijke bewijs bekend en dit komt op behoorlijke schaal voor. Landen zoals Canada, Noorwegen, Groot Brittannië en de Verenigde Staten hebben daarom verboden om in deze gebieden in hun territoriale wateren te vissen.

Roberts fig4

Sleepnetten hebben koraal (donkere gedeelte) vernietigd aan de rechterzijde, maar slechts op 5 meter gemist aan de linkerkant. Deze afbeelding laat de ‘Darwin Mounds’ zien op 1 km diepte ten noordwesten van Schotland. Science, Murray Roberts et al. (2006)

De zoektocht naar olie en gas is ook op zee in volle gang, ondanks de mindere toegankelijkheid en met het gevaar van snelle verspreiding van de olie bij een ramp zoals we weten van bijvoorbeeld de olieramp in de Golf van Mexico van april t/m juli 2010. Olie drijft op het water, dus wellicht komen de diepwater koralen er nog relatief goed vanaf bij zo’n ramp. Sterker nog, de koraalsoort Lophelia pertusa koloniseert de olieplatformen in de Noordzee.

Bij het boren voor de aanleg van een boorplatform woelt sediment op van de bodem, maar dit is slechts tijdelijk en zeer plaatselijk en heeft daarom weinig invloed op de koralen. Bovendien onderzoeken oliemaatschappijen de bodem eerst alvorens een boring te zetten. Vissers met sleepnetten laten dit na. Het mijnen op de zeebodem brengt ook sediment in de waterkolom, maar bedreigt alleen de koralen als ze snel bedekt worden. Bovendien zijn maar bijzonder weinig bedrijven actief in het mijnen in de diepzee.

Een groter probleem is de verzuring van de oceaan. Een kwart van uitgestoten CO2 lost op in de oceanen. Daarmee is een deel van de CO2 uitstoot teniet gedaan, maar er komt een groot probleem bij: de oceanen verzuren, waardoor minder bouwstenen beschikbaar zijn voor koralen inclusief de koralen die op diepte leven.

De volgende evenwichtsreactie is hierbij van belang: CO2 + H2O ↔ HCO2- + H+ ↔ CO2- + H+. Hoe meer CO2 dus in contact komt met oceaanwater, des te meer zuur (H+) zich zal vormen.

800px woa05 glodap del ph ayool plumbago

De verzuring van het oppervlaktewater van de oceanen sinds de 18e eeuw. Plumbago

Wellicht is verzuring niet eens het grootste probleem. Veel koralen bestaan uit het mineraal aragoniet, en kunnen alleen groeien boven de zogenaamde aragoniet compensatie diepte, de grens waaronder aragoniet oplost. Met de toevoeging van CO2 aan water, zal deze grens met honderden meters stijgen. In 2006 stelden onderzoekers dat 70% van de locaties met koudwater koralen onder de aragoniet compensatie diepte zal komen te liggen rond 2100. Bovendien is aragoniet beter oplosbaar dan het andere kalkmineraal, calciet, waar andere organismen hun skelet van maken zoals zee-egels en sponzen.

Als laatste lijkt ook de opwarming van de oceanen de koralen niet koud te laten, want de extra opgenomen warmte zou zelfs tot 700 m diepte reiken. En dat vinden koudwater koralen helemaal niets, want ze kunnen vaak maar in bepaald temperatuursbereik overleven.

Er liggen dus veel gevaren op de loer voor koudwater koralen én alle soorten die afhankelijk zijn van deze riffen. De langzame groei van de koralen en hun beperkte vermogen tot herstel maakt de koudwater koraalriffen een zeer kwetsbaar ecosysteem. Een ecosysteem dat pas echt ontdekt is in de afgelopen 15 jaar, maar al net zoals de tropische koraalriffen onder druk staat.

Bronnen:

  • Guinotte et al., ‘Will human-induced changes in seawater chemistry alter the distribution of deap-sea scleractinian corals?’ Frontiers in Ecology and the Environment 4 (2006) 141-146. PDF
  • Hovland, M., Deep-water coral reefs. unique biodiversity hot-spots, 2008. Springer, Berlijn/Praxis, Chichester. 278 pp.
  • Mienis, F., ‘Environmental Constraints on Cold-Water Coral Growth and Carbonate Mound Formation’, 2008. PhD thesis Vrije Universiteit, Amsterdam, 209 pp. PDF
  • Roberts et al., Reefs of the Deep: The Biology and Geology of Cold-Water Coral Ecosystems, Science 312 (2006) 543-545.
  • Roberts et al., Cold-Water Corals, 2009. Cambridge: Cambridge University Press, 334 pp.
  • Turley et al., ‘Corals in deep-water: will the unseen hand of ocean acidification destroy cold-water ecosystems?’ Coral Reefs 26 (2007) 445-448. PDF

Zie ook: