P4110747uitsn-levend-versch-1500-x-220.jpg

College van de maand: Miraculeuze modder; hoe meersedimenten hun verhaal vertellen

In verschillende tijdstippen in het recente verleden is Nederland veranderd van een koude poolwoestijn met rondtrekkende kuddes mammoeten, naar uitgestrekte bos- en veenmoerrassen, tot een door mensen gedomineerd cultuurlandschap. Maar hoe weten wetenschappers dit allemaal? Directe waarnemingen en registers gaan niet zo ver terug in de tijd. Gelukkig bewaard de aarde veel informatie voor ons in zijn eigen archieven en hebben wetenschappers de sleutel om deze informatie uit te lezen.

Sedimentologische archieven zijn te vinden in depressies in het landschap waar sedimenten zich verzamelen en voor lange tijd bewaard blijven. De grootste depressie die we in Nederland hebben is de Noordzee, maar daarnaast zijn ook vele locaties op land geschikt. Vooral meren en veengebieden zijn uitstekende locaties om een archief op te bouwen. Onder de juiste omstandigheden zijn deze archieven te lezen als een dagboek, waarbij elke pagina een laag representeert die in een bepaald tijdsinterval opgebouwd is.

De lagen in een meer worden opgebouwd door deeltjes die van de omringende heuvels eroderen, door rivieren worden aangespoeld, of door de wind het meer in worden geblazen. In vergelijking met snelstromende rivieren zijn er vaak rustige omstandigheden in de waterbeweging van een meer. Hierdoor kunnen zelfs zeer fijne deeltjes naar de bodem van het meer zinken. En hoewel deze modderige drab misschien niet het meest aangename gevoel is als je er met je tenen in stapt, wordt het sediment uiteindelijk een kennisbron voor de geoloog. De modder zal na verloop van tijd langzaam verdichten en verschillende lagen vormen door het gewicht van sediment dat zich verder opstapelt. Met het oudste materiaal in de lagen onderaan en het jongste materiaal bovenaan: de regel van superpositie. Elke laag bevat informatie van de tijd dat deze werd afgezet door de verschillende soorten materiaal die erin zijn vastgelegd. (Afb. 1)
Afb. 1. Materiaal geproduceerd rondom-, naast-, en in een meer verzamelt zich op de meerbodem. In de loop der tijd bouwt het materiaal zich op en wordt het gecompacteerd. De samenstelling van de lagen kan onderzocht worden en ‘vertelt’ over hoe het landschap er in het verleden uit heeft gezien. Afbeelding: Maaike Zwier.

De modder is niet alleen een waterige mix van zand of klei, er kunnen ook veel verschillende soorten organisch materiaal in zitten. Met het blote oog kan je al veel waarnemen; planten verliezen hun bladeren, stengels en twijgen; dieren kunnen hun vacht en veren afstoten of hun botten achterlaten nadat ze zijn gestorven. Maar er is nog meer te zien als je met een microscoop naar het sediment gaat kijken. (afb. 2 en 3) Een wonderbaarlijke nieuwe wereld gaat voor je ogen open, gevuld met stuifmeel en sporen, minuscule algen zoals diatomeeën of dinoflagellaten, delen van insecten, zelfs stukjes cellen van vlindervleugels zijn te vinden.
Afb. 2. Stuifmeelkorrels gezien door de microscoop: de ronde en ovale vormen met een relatief dikke wand. Licht doorzichtige onduidelijke vormen zijn ander organisch materiaal. Foto: Maaike Zwier.
Afb. 3. Diatomeeën gezien door de microscoop. De grote langwerpige vorm is Tabellaria, een veelvoorkomende algensoort in Europa. Foto: Anne Bjune.

Al deze resten verzamelen zich op de meer bodem en worden daar – als het milieu het toelaat – voor lange tijd bewaard. Veel van deze overblijfselen worden het best bewaard als er geen zuurstof is om de organische stof af te breken. Sommige meer bodems zijn een deel van het jaar anoxisch wanneer er minder zuurstofrijk oppervlaktewater door de waterkolom wordt gemengd, of zijn het hele jaar door zuurstofloos wanneer het meer diep is. Dit alles helpt om een perfect archief te creëren. Het is wel belangrijk dat er geen verstoring van de lagen plaatsvindt door seismische activiteit of turbedieten, een soort modderstroom onderwater.

Wanneer een wetenschapper vervolgens een kern extraheert die door alle lagen heen reikt, kan deze als een boek worden gelezen. De eerste observatie is relatief direct. Als we planten of dierenresten vinden betekent dit dat de soorten lokaal aanwezig moet zijn geweest. Rekening moet daarbij gehouden worden met hoever het materiaal kan zijn getransporteerd voordat het in het meer terecht is gekomen. Een stuk blad van een oeverplant zal waarschijnlijk direct in het meer gevallen zijn, terwijl een stuifmeelkorrel vele kilometers kan afleggen doordat het wordt meegedragen met de wind. Afhankelijk van de samenstelling van de plantenresten kan je zo een schets maken van hoe het landschap er ongeveer uit moet hebben gezien.

Daarnaast ‘vertelt’ een overblijfsel van een plant in een bepaalde laag dat de omgeving destijds geschikt was om die specifieke soort te laten groeien; met temperaturen die hoog genoeg zijn voor de plant om de winter te overleven, of nat genoeg om niet uit te drogen. We kennen het gewenste klimatologische milieu van veel soorten omdat ze vandaag de dag nog steeds groeien, ook al zijn ze soms niet meer in Nederland te vinden. Deze zogenaamde moderne overdrachtsfunctie kunnen we gebruiken om te berekenen hoe het klimaat destijds moet zijn geweest. Hierdoor geeft de combinatie van plantensoorten die we in één laag vinden ook een indicatie voor klimaatomstandigheden.

Neem daarbij ook nog de informatie van resten van de waterflora en fauna en insecten en een wetenschapper krijgt een goed beeld van het hele ecosysteem. In het archief is die poolwoestijn met wolharige neushoorns dan opeens heel dichtbij.