Fossiele muggen

In een land als Nederland met overal open water komen veel muggen voor en op een warme zomeravond heeft iedereen wel eens zwermen muggen gezien langs kanalen en meertjes. Het is minder bekend dat muggen een ontzettend diverse groep insecten zijn. Vooral van dansmuggen, een wijdverbreide familie van niet-stekende muggen, bestaan er veel soorten die kenmerkend zijn voor bepaalde omgevingen of klimatologische omstandigheden. Omdat dansmuggen goed bewaard blijven als kleine fossieltjes, kan deze groep organismen uitstekend gebruikt worden om informatie over klimaatverandering in het verleden te verkrijgen.

Dansmuggen worden al lange tijd gebruikt als ecologische indicatoren, bijvoorbeeld bij de biologische beoordeling van waterkwaliteit. De larven van dansmuggen leven op de bodem van meren en rivieren waar ze van alles eten: algen, organisch materiaal en sommige soorten eten zelfs ook andere kleine dieren.

Wanneer de larven groter worden moeten ze vervellen, waarbij het oude vel achterblijft. Dit vel bestaat uit een stevig materiaal, chitine, dat moeilijk afgebroken kan worden door micro-organismen. Vandaar dat de stevigste delen, de hoofdjes van de larven, wel duizenden jaren als fossiel bewaard kunnen blijven in de modder. Het zijn deze hoofdjes, die vertellen welke dansmugsoorten ooit in het meer hebben geleefd.

Terug in de tijd

Meertjes zijn natuurlijke archieven, omdat er elk jaar een nieuwe laag modder wordt afgezet met daarin overblijfselen van organismen, die in dit ecosysteem hebben geleefd. Als de modder gezeefd word, blijft een gedeelte van deze overblijfselen, waaronder de hoofdjes van dansmuggenlarven, in de zeef achter. Die kunnen vervolgens gebruikt worden om reconstructies te maken van het milieu rond het meer in het verleden.

In Nederland zijn er veel meren die sedimenten bevatten van duizenden jaren oud. In sommige gevallen gaan deze sedimentarchieven zelfs terug tot vóór het einde van de laatste ijstijd, zo’n 15.000 jaar geleden. Dit sediment kan bemonsterd worden door vanaf een drijvend boorplatform een sedimentboor de modder in te hameren.

Een goed voorbeeld is een recent project dat mogelijk werd gemaakt door de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO). Hier werd met behulp van dansmuggen ontdekt dat het klimaat aan het eind van de laatste ijstijd, zo’n 10,000-15,000 jaar geleden, in Nederland minder stabiel was dan het nu is.

Nauwkeurige temperatuurreconstructies van deze periode leveren waardevolle informatie op over de reactie van het klimaat op veranderingen zoals smeltende ijskappen. Daarnaast bestudeerden de onderzoekers de gevolgen van deze gereconstrueerde klimaatveranderingen voor ecosystemen in Nederland. Voor dit onderzoek zijn sedimenten afkomstig uit het Hijkermeer in Drenthe geanalyseerd.

De analyse van deze meersedimenten laat zien dat er aan het einde van de laatste ijstijd fases waren waarin er in het meer dezelfde soorten dansmuggen leefden als vandaag de dag. In andere perioden kwamen echter soorten voor die typisch zijn voor koude meren in arctische en alpiene gebieden. Het sterke verband tussen het voorkomen van bepaalde dansmugsoorten en temperatuur in het heden maakt het mogelijk om wiskundige modellen te ontwikkelen die in staat zijn temperatuur van het verleden te berekenen op basis van de gevonden fossiele dansmugsoorten.

Als zo’n model wordt toegepast op het Hijkermeer, zien we dat het klimaat in Nederland 15.000-10.000 jaar geleden gekenmerkt was door duidelijke schommelingen in temperatuur. Dit patroon lijkt op klimaatveranderingen die voor het zelfde tijdperk in Groenland, aan de andere kant van de Atlantische Oceaan, beschreven zijn. Er wordt aangenomen dat deze temperatuurschommelingen te maken hebben met abrupte veranderingen in de Golfstroom, de warme zeestroming in de noordelijke Atlantische oceaan.

Global change

Nu er zoveel discussie is over het broeikaseffect en veranderingen in het mondiale klimaat wordt het steeds belangrijker om klimaatverandering in het verleden te begrijpen. Continu worden er nieuwe methoden ontwikkeld om beter inzicht te krijgen in klimaatvariabiliteit en de effecten van klimaat op onze leefomgeving.

Dansmuggen spelen nu een belangrijke rol in verschillende lopende onderzoeken. Binnen het Nederlandse Darwin Center for Biogeology bijvoorbeeld lopen momenteel projecten waarbij de chemische samenstelling van fossiele hoofdjes van dansmuggenlarven onderzocht wordt. Omdat de fossiele hoofdjes deels uit zuurstof en koolstof bestaan kan de concentratie van zogenaamde stabiele isotopen onderzocht worden in deze overblijfselen van de larven. Deze concentratie wordt in sterke mate beïnvloed door klimaat en microbiële activiteit. Zo wordt er op dit moment een nieuwe methode ontwikkeld om met behulp van dansmugfossielen het klimaat te reconstrueren en om veranderingen in productie van broeikasgassen door microben in het verleden te achterhalen.

Vijftien jaar geleden waren dansmuggen nog vrijwel onbekend bij klimaatonderzoekers, maar ondertussen weten we dat ze als gevoelige indicatoren van temperatuurveranderingen in het verleden kunnen worden gebruikt. “Muggenziften” is dus tenminste in dit geval (letterlijk) een manier om maatschappelijk relevant onderzoek toe te passen en vragen op het gebied van milieu en klimaat te beantwoorden.

Referenties:

Heiri, O., Cremer, H., Engels, S., Hoek, W. Z., Peeters, W., and Lotter, A. F., 2007. Lateglacial summer temperatures in the Northwest European lowlands: a chironomid record from Hijkermeer, the Netherlands. Quaternary Science Reviews 26, 2420-2437.

Rasmussen, S. O., Andersen, K. K., Svensson, A. M., Steffensen, J. P., Vinther, B. M., Clausen, H. B., Siggaard-Andersen, M. L., Johnsen, S. J., Larsen, L. B., Dahl-Jensen, D., Bigler, M., Rothlisberger, R., Fischer, H., Goto-Azuma, K., Hansson, M. E., and Ruth, U., 2006. A new Greenland ice core chronology for the last glacial termination. Journal of Geophysical Research-Atmospheres 111: D06102.