De ideale temperatuur van het Great Barrier Reef: het vinden van de Goldilocks Zone

De kaarten tonen het Groot Barrièrerif en de boorlocaties waar de monsters voor de nieuwe studie onder leiding van de Universiteit van Kiel zijn genomen. Ook zijn de windvelden (pijlen) en de zeewatertemperatuur in de Australische zomer (kleuren) weergegeven. De graphic is samengesteld uit gegevens van NOAA, NCEP/NCAR, ODP en Google Earth, met behulp van de IRI/LDEO Climate Data Library.

Het Groot Barrièrerif voor de kust van Australië is het grootste levende koraalrif ter wereld, ongeveer 300 keer groter dan het op één na grootste rif, dat voor de kust van Belize te vinden is. Deze unieke UNESCO-werelderfgoedlocatie herbergt een breed scala aan soorten en speelt een cruciale rol in wereldwijde ecosystemen. De milieufactoren waaronder dit immense, aaneengeschakelde rif zich heeft gevormd, zijn grotendeels onontdekt gebleven.

Een internationaal team van onderzoekers onder leiding van de Universiteit van Kiel heeft deze vraag nu voor het eerst beantwoord met behulp van de TEX86-methode, een nieuwe methode voor het reconstrueren van vroegere temperaturen. Ze toonden aan dat de zomertemperaturen voor de kust van Australië ongeveer 700.000 jaar geleden stegen van 26 naar 29 graden Celsius en nauwelijks onder deze grens daalden, zelfs niet in de daaropvolgende warme en koude periodes. Deze opwarmingsfase en de relatieve stabiliteit van de temperaturen in de volgende periodes speelden een cruciale rol in de snelle expansie van het huidige Groot Barrièrerif. Hun bevindingen zijn nu gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances.

Koude zeewatertemperaturen hebben ooit snelle koraalgroei voorkomen. De milieufactoren die het Groot Barrièrerif in staat stelden om zijn huidige omvang te bereiken, zijn een wetenschappelijk raadsel geweest. Talrijke oorzaken zijn gesuggereerd, van veranderende zeespiegels tot veranderingen in de hoeveelheid sediment die de oceaan bereikte. Naast deze verklaringen zijn er ook pogingen gedaan om de temperaturen tijdens de vorming van het Groot Barrièrerif te reconstrueren. Tot nu toe hebben deze echter geen definitieve antwoorden opgeleverd.

De onderzoekers van Kiel, geleid door Dr. Benjamin Petrick, evenals Dr. Lars Reuning, Professor Lorenz Schwark en Professor Miriam Pfeiffer, allemaal van het Instituut voor Aardwetenschappen van de Universiteit van Kiel, hebben samen met collega’s van de Universiteiten van Graz en Southampton nu met succes de zomerse zeewatertemperaturen uit het verleden betrouwbaar gereconstrueerd.

“Voor het eerst konden we aantonen dat de opwarming van de zomertemperaturen voor de kust van Australië cruciaal was voor de vorming van het Groot Barrièrerif. Ongeveer 700.000 jaar geleden stegen de temperaturen van 26 naar 29 graden Celsius. Deze temperaturen, die ideaal zijn voor koralen, bevorderden de snelle groei van het rif,” zegt de eerste auteur van de studie, Dr. Petrick van de Universiteit van Kiel.

Onderzoekers analyseren temperatuurverschillen met behulp van chemische fossielen. Voor hun studie gebruikten de onderzoekers sedimentmonsters die door het Ocean Drilling Program (ODP) uit een put nabij het Groot Barrièrerif zijn genomen. Uit deze monsters reconstrueerden ze de zeewatertemperaturen met behulp van de TEX86-methode. Deze moderne methode maakt gebruik van moleculaire fossielen als een soort paleo-thermometer. Dit stelde de onderzoekers in staat om de ontwikkeling van het Groot Barrièrerif ongeveer 700.000 jaar geleden in de context van regionale klimaatveranderingen te plaatsen. Deze periode in de geschiedenis van de aarde was cruciaal voor de vorming van het rif zoals het vandaag de dag bestaat.

Voor deze periode bleven de zomertemperaturen vaak rond de 26 graden Celsius of lager. Koralen groeiden langzamer bij deze temperaturen, waardoor de kleinere koraalriffen die toen bestonden, niet konden uitbreiden tot een groot barrièrerif. Na 700.000 jaar stegen de zomertemperaturen naar 29 graden Celsius, een ideale temperatuur voor snelgroeiende koralen. Zelfs tijdens de daaropvolgende koude en warme perioden daalden de temperaturen zelden onder de 26 graden Celsius, waardoor het rif kon uitbreiden tot het grootste levende barrièrerif ter wereld.

“In onze nieuwe studie konden we ook aantonen dat de lage temperatuurvariabiliteit tussen 26 en 29 graden over een lange periode een andere belangrijke voorwaarde is voor de stabiliteit en gezonde groei van het Groot Barrièrerif,” legt Professor Pfeiffer van de Universiteit van Kiel uit, co-hoofd van het Geowetenschappelijk Prioriteitsprogramma 2299 van de Duitse Onderzoeksstichting (DFG) “Tropische Klimaatvariabiliteit en Koraalriffen” en een van de co-auteurs van de studie.

Klimaatverandering en koraalverbleking bedreigen het Groot Barrièrerif. In de afgelopen jaren is het Groot Barrièrerif zeer snel opgewarmd, ver voorbij dit ideale venster, als gevolg van klimaatverandering en de gevolgen daarvan, zoals oceaanopwarming. Naast koude temperaturen dragen ook hoge temperaturen en bijbehorende hittegolven bij aan het belemmeren van de koraalgroei.

Nu de temperaturen blijven stijgen, worden de koralen kwetsbaarder voor milieueffecten zoals zeespiegelstijging en vervuiling. Net zoals regionale opwarming de voorwaarden creëerde voor de vorming van het Groot Barrièrerif 700.000 jaar geleden, vormt door de mens veroorzaakte wereldwijde opwarming vandaag de grootste bedreiging voor het voortbestaan van koraalriffen.