Oude klimaat reconstructie uitdaagt timing van de opheffing van de Andes

Kunstenaarsimpressie van Hemihegetotherium, een nieuwe fossiele zoogdiersoort gevonden op de locatie.

Terwijl de aarde geconfronteerd wordt met ongekende klimaatverandering, kan een blik in het verre verleden van onze planeet waardevolle inzichten bieden in wat ons te wachten staat. De kennis van de natuurlijke wereld miljoenen jaren geleden is fragmentarisch, maar een 15-jarige studie van een locatie in Bolivia, geleid door een internationaal team van Case Western Reserve University, biedt een uitgebreid beeld van een oud ecosysteem uit een tijdperk waarin de aarde veel warmer was dan vandaag de dag.

Een synthese van het diepgaande onderzoek van het team is gepubliceerd in het tijdschrift Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. De locatie, bekend als het Quebrada Honda Basin (QHB) in de Andes in het zuiden van Bolivia, beslaat een tijdsperiode van 13 miljoen jaar geleden tijdens het Mioceen. Gedurende het Mioceen herstelde het klimaat van de aarde zich van de afkoeling van het vorige tijdperk, met een opmerkelijke stijging van de wereldwijde temperaturen en de biodiversiteit van zoogdieren.

Op wereldschaal waren de temperaturen 3-4 graden Celsius warmer dan vandaag. Het begrijpen van ecosystemen uit het verleden helpt ons te voorspellen wat er in de toekomst kan gebeuren als gevolg van door de mens veroorzaakte klimaatverandering. “Locaties zoals deze in Bolivia zijn essentieel om ons te helpen klimaatmodellen te kalibreren,” zei Darin Croft, professor anatomie aan de School of Medicine van Case Western Reserve, die het QHB-team leidde.

“Onze kennis van klimaatverandering is gebaseerd op modellen, en die modellen zijn weer gebaseerd op informatie uit het verleden. We betreden onbekend terrein als het gaat om klimaat, en je moet dieper in de tijd gaan om omstandigheden te krijgen die vergelijkbaar zijn.”

De locatie ligt op 3.500 meter boven zeeniveau. Toen de fossielen zich ophoopten, lag het lager, maar precies hoe laag is een onderwerp van discussie. Eerdere studies met behulp van geochemie concludeerden dat het Mioceen QHB relatief hoog was, dicht bij 3.000 meter.

De huidige publicatie pleit echter voor warmere temperaturen en een lagere hoogte, waarschijnlijk minder dan 1.000 meter, wat betekent dat de opheffing van de Andes recentelijker in de geologische tijdschaal heeft plaatsgevonden dan eerder werd gedacht.

Het team vond fossielen van veel verschillende soorten: botten en tanden van zoogdieren en andere gewervelden, microscopische plantaardige resten, oude bodems en sporen van insecten en andere ongewervelden. Koudbloedige dieren gevonden op de locatie—een gigantische schildpad, een zijnekkige schildpad en een zeer grote slang—suggereren dat de hoogte van de locatie toen deze dieren leefden minder was dan 1.000 meter, gebaseerd op moderne verspreidingen van nauw verwante soorten.

Het team concludeerde dat de QHB een droog bos of een bebost savanne was met palmen en bamboes—planten die groeien op lagere hoogtes—zonder enige gelijkenis met moderne ecosystemen. Eerste auteur Caroline Strömberg, biologieprofessor aan de Universiteit van Washington, bestudeerde gefossiliseerde phytolieten, microscopische stukjes silica die in de celwanden van planten worden aangetroffen, kenmerkend voor de soorten vegetatie waaruit ze afkomstig zijn. Ze vergeleek de gefossiliseerde phytolieten met die in hedendaagse vegetatie om de mix van planten op de locatie te identificeren.

Laagjes van vulkanische as en magnetische handtekeningen in rotsen maakten het mogelijk de fossielen nauwkeurig te dateren. De diversiteit van het bewaarde materiaal stelde het team van Croft in staat gedetailleerde reconstructies te maken van de planten en dieren en hun leefomstandigheden.

Het team benoemde 13 nieuwe soorten fossiele zoogdieren op basis van resten van de locatie, waaronder buideldieren, hoefdieren, knaagdieren en gordeldieren. De meeste van deze soorten zijn nergens anders in Zuid-Amerika gevonden en hebben geen moderne afstammelingen. “De natuur heeft een grote verscheidenheid aan lichaamsplannen, vaak veel groter dan de beperkte variëteit die we vandaag de dag zien,” zei Russell Engelman, een biologie afgestudeerde van Case Western Reserve die aan de fossielen van zoogdieren werkte.

Andere co-auteurs zijn Beverly Saylor, professor in de aarde-, milieu- en planetenwetenschappen aan Case Western Reserve; Angeline Catena, geologieprofessor aan Diablo Valley Community College in Pleasant Hill, Californië; Daniel Hembree, professor in de aarde- en planetenwetenschappen aan de Universiteit van Tennessee; en Federico Anaya, geologieprofessor aan de Universidad Autónoma Tomás Frías in Potosí, Bolivia.

Tussen 2007 en 2017 leidden Croft en Anaya zes internationale teams naar de QHB. Hun bevindingen blijven data en publicaties opleveren. Croft hoopt een andere Boliviaanse Mioceen-locatie van een vergelijkbare leeftijd, maar over een langere periode te bestuderen.