Andes-vulkanisme, bemesting van de oceanen, omwenteling van mariene ecosystemen en wereldwijde afkoeling in het Laat-Mioceen

Vulkanen, oceanen en een oeroude afkoeling

Het Laat-Mioceen, ongeveer 7 tot 5 miljoen jaar geleden, was een periode waarin het klimaat van de aarde afkoelde, het leven in de oceanen zich herstructureerde en grote walvissen begonnen uit te groeien tot reuzen. Deze studie stelt een verrassende vraag: konden vulkanen langs de Andes, door voedingsrijk as in de oceanen te strooien, het mariene leven voeden, kooldioxide uit de atmosfeer halen en zo het klimaat naar koelere omstandigheden duwen? Door fossielen, geochemische gegevens en geavanceerde computermodellen te combineren, onderzoeken de auteurs hoe erupties op het land het leven en het klimaat op zee mogelijk hebben hervormd.

Bergen die de zee voeden

De Andes vormen ’s werelds langste actieve vulkanische keten, rijzend boven Zuid-Amerika en grenzend aan enkele van de meest productieve zeegebieden van de planeet, waaronder de Humboldtstroom en de Zuidelijke Oceaan. Wanneer vulkanen daar explosief uitbarsten, gooien ze as hoog de atmosfeer in, waar winden het ver over de oceaan meevoeren. Die as is niet louter stof: het bevat essentiële voedingsstoffen zoals ijzer, fosfor en silicium, die aan het oppervlak vaak in beperkte hoeveelheden voorkomen. De studie richt zich op het Laat-Mioceen, toen het Andes-vulkanisme bijzonder intens was. Tegelijkertijd laten wereldwijde gegevens een stijgende oceaanproductiviteit zien, ingrijpende verschuivingen in mariene ecosystemen, dalende atmosferische kooldioxide en algemene afkoeling. De auteurs stellen dat herhaalde asneerslagen van de Andes de oceaan hebben geholpen te bemesten en zo de verbinding tussen leven en klimaat hebben versterkt.

Sporen in fossielen en oceaanmodder

Om dit idee te testen doorploegden de onderzoekers eerst talrijke onafhankelijke dossiers van over de hele wereld. Mariene sedimenten langs de kusten van Peru en Chili bewaren asrijke lagen vol microscopische algen (diatomeeën), sponsresten en diverse gewervelde fossielen, wat wijst op zeer productieve kustzeeën en complexe voedselwebben. Wereldwijde compilaties van diatomeeënresten, fosfaatniveaus in diepzee en siliciumrijke afzettingen tonen allemaal een duidelijke toename van de productiviteit tijdens het Laat-Mioceen. Tegelijkertijd vertellen de gegevens over walvissen en andere grote zeedieren een opvallend verhaal: baleinwalvissen namen snel in omvang toe, terwijl de uitstervingspercentages onder mariene megafauna stegen, vooral richting het Plioceen. Deze patronen suggereren dat aanhoudende veranderingen in oceaanproductiviteit en habitats—vooral deels aangestuurd door voedingsstoffen uit land—sterke druk op het mariene leven uitoefenden.

Het volgen van as in de wind en in het water

Het team wendde zich vervolgens tot modellen om te onderzoeken of Andes-as redelijkerwijs genoeg voedingsstoffen kon leveren om van belang te zijn. Met een atmosferisch transportmodel simuleerden ze hoe as uit de hoge Centrale Andes zou reizen onder moderne-achtige windpatronen. De meeste aspluimen werden oostwaarts gedragen over de Zuid-Atlantische Oceaan en verder naar de zuidelijke Indische Oceaan, terwijl een deel direct in de Stille Oceaan voor de kust van Noord-Chili neerviel. Daarna voedden ze deze asafgeleide voedingsflux in een Aardesysteemmodel dat oceaanfysica, biologie en koolstofuitwisseling volgt. In korte pulsen die individuele erupties vertegenwoordigden, liet het model scherpe toename van diatomeeënbloei zien en extra opname van kooldioxide door de Zuidelijke Oceaan. Herhaalde pulsen elke paar decennia tot eeuwen bouwden een aanhoudende versterking van koolstofexport naar dieper water en sedimenten op.

Lang geheugen in de diepe oceaan

Aangezien de diepe zee langzaam reageert, gebruikten de auteurs ook een tweede, meer geïdealiseerd model dat over tienduizenden jaren kon draaien. Dit model volgde voedingsstoffen en koolstof terwijl ze door de oceaan werden gecycled en in sedimenten werden begraven. Enkele aspulsen veroorzaakten slechts tijdelijke dalingen van atmosferische kooldioxide, omdat de diepe oceaan uiteindelijk opgeslagen koolstof weer naar het oppervlak terugbracht. Maar wanneer erupties frequent hervatten—vooral in combinatie met toenemende achtergrondstof uit uitdijende aride gebieden—produiceerde het model aanhoudende dalingen van ongeveer 10 tot 15 delen per miljoen kooldioxide over enkele duizenden jaren. Hoewel op zichzelf bescheiden, kunnen dergelijke verminderingen belangrijk worden wanneer ze opgeteld worden bij andere processen die in het Laat-Mioceen actief waren, zoals bergvorming, veranderingen in oceaancirculatie en groeiende ijskappen.

Hoe oeroude as heeft kunnen helpen de aarde af te koelen

Uiteindelijk concluderen de onderzoekers dat herhaalde Andese erupties waarschijnlijk meer deden dan alleen de oude hemelen verduisteren. Door voortdurend ijzer- en fosforrijke as aan voedingsarme wateren van de Zuidelijke Oceaan te leveren, hielpen ze diatomeeënbloeien te voeden, versterkten ze de biologische pomp die koolstof naar de diepe oceaan verplaatst, en verlaagden ze subtiel de atmosferische kooldioxide. Deze bemesting, gecombineerd met stijgende stofinvoer, veranderende oceaanstromingen en terugkoppelingen van groeiende walvispopulaties, kan hebben bijgedragen aan de wereldwijde afkoeling in het Laat-Mioceen en aan het hervormen van mariene ecosystemen. Het werk benadrukt hoe nauw de vaste, vloeibare en levende onderdelen van de aarde met elkaar verweven zijn—en hoe vulkanische "mest" van bergen eeuwenlang door oceanen en atmosfeer kan doorwerken.

Bronvermelding: Carrapa, B., Clementz, M.T., Cosentino, N.J. et al. Andean volcanism, ocean fertilization, marine ecosystem turnover, and global cooling in the Late Miocene. Commun Earth Environ 7, 335 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03457-4

Trefwoorden: Andes-vulkanisme, bemesting van de oceanen, afkoeling in het Laat-Mioceen, productiviteit van de Zuidelijke Oceaan, verandering van mariene ecosystemen