Het project LAQUAN beoogde een bijdrage te leveren tot de reconstructie van Laat- Kwartaire klimaat- en milieuveranderingen in Antarctische ijsvrije gebieden. Daartoe werden nieuwe biologische proxies en inferentiemodellen ontwikkeld aan de hand van referentiedatasets voor cyanobacteriële DNA sequenties (Taton et al. 2003, 2006a,b), diatomeeën (Hodgson et al. 2001a, Sabbe et al. 2003, 2004) en pigmenten (Hodgson et al. 2004). Deze datasets werden gebruikt om de moderne diversiteit en distributie van biota in benthische microbiële matten in Antarctische meren te onderzoeken in relatie tot klimaat-gevoelige parameters. Inferentie-modellen voor deze parameters (Verleyen et al. 2003) werden vervolgens aangewend om vroegere klimaat- en milieuveranderingen in Oost-Antarctica kwantitatief te reconstrueren op basis van microfossielen en hun biochemische merkers (Verleyen et al. 2004a) die bewaard worden in meersedimenten. Deze benadering toonde aan dat meersedimenten belangrijke archieven zijn van de klimaathistoriek van kustgebieden in Antarctica, en resulteerde in de reconstructie van vroegere veranderingen in het klimaat, de hoeveelheid ultraviolette (UV) straling en de relatieve zeespiegel tijdens het laat Kwartair in de Larsemann Hills (b.v. Verleyen et al. 2004b, 2005; Hodgson et al. 2005a,b). Het onderzoek van de moderne diversiteit bij cyanobacteriën bracht aan het licht dat er grote verschillen in rijkdom en samenstelling bestaan tussen meren onderling. Ieder bestudeerd meer resulteerde in de ontdekking van nieuwe ‘Operational Taxonomic Units’ (OTUs), wat suggereert dat een significant gedeelte van de biodiversiteit van microbiota nog ontdekt moet worden. Het merendeel van de genotypes is bovendien enkel gekend van Antarctica en in sommige gevallen slechts aanwezig in één meer, zodat kan vermoed worden dat een belangrijk aantal cyanobacteriën endemisch is voor dit continent (Taton et al. 2003, 2006a,b). Taxonomisch onderzoek van de diatomeeënflora in de Larsemann Hills bracht aan het licht dat minstens 40% van alle zoet- en brakwater taxa endemisch blijkt te zijn voor Antarctica. Tijdens het project werd een protocol ontwikkeld om fossiel DNA in meersedimenten te gebruiken als (groep-)specifieke merker voor cyanobacteriën. Sedimenten van 9000 jaar oud bleken nog amplificeerbare sequenties te bevatten. Contaminatie met recent cyanobacterieel DNA werd uitgesloten door de stalen in de laboratoria van beide partners te analyseren. De meerderheid van de sequenties bleek afkomstig te zijn van gefossiliseerd cyanobacterieel DNA. De meeste fossiele sequenties werden eveneens aangetroffen in stalen van recente microbiële matten De belangrijkste problemen bij de analyse van fossiel DNA van cyanobacteriën, hadden te maken met de aanwezigheid van bacterieel DNA van goede kwaliteit dat in competitie gaat met het fossiele DNA tijdens PCR, de degradatie van DNA in functie van de tijd, en de mogelijke groepsspecifieke resistentie tegen DNA afbraak. Het gecombineerde gebruik van biologische, biogeochemische en sedimentologische proxies maakte het mogelijk om de klimaat- en milieu-dynamiek Oost-Antarctica te reconstrueren. Tijdens het Laatste Glaciale Maximum was één van de schiereilanden van de Larsemann Hills slechts gedeeltelijk bedekt met een continentale ijskap (Hodgson et al. 2001b), zodat een aantal meren een continu en onverstoord sediment-archief hebben vanaf het vorige interglaciaal (Eemiaan) tot nu. Door toepassing van onze modellen kon worden afgeleid dat het klimaat tijdens het Eemiaan waarschijnlijk warmer en vochtiger was dan gedurende het Holoceen (Hodgson et al. 2005a). De warmere condities tijdens het voorgaande interglaciaal werden bevestigd door de aanwezigheid van een flora die momenteel voorkomt in meren op warmere, sub-Antarcticische eilanden (Hodgson et al. 2005b). Het laatste glaciaal werd gekenmerkt door een droog en koud klimaat in de Larsemann Hills. De concentratie aan scytonemine, een pigment dat cyanobacteriën beschermt tegen hoge dosissen UV straling, was gemiddeld drie keer hoger dan in recente microbiële matten (Hodgson et al. 2005b). De ijskap, die de Larsemann Hills en de continentale shelf in Prydz Bay gedeeltelijk bedekte, desintegreerde kort na 13500 yr BP (Verleyen et al. 2005a). Het afsmelten van dit stuk van de Oost-Antarctische ijskap (EAIS) viel samen met ‘melting water pulse 1A’, één van de snelste zeespiegelstijgingen sinds het einde van het Laatste Glaciale Maximum. Tijdens het Holoceen konden verschillende warmere periodes worden gedetecteerd die gepaard gingen met productieve kustwateren (Verleyen et al. 2004a). De mariene sedimenten uit isolatiemeren worden tijdens deze warmere periodes immers gekenmerkt door hoge chlorofyl a concentraties en door de aanwezigheid van taxa karakteristiek voor open water condities (Verleyen et al. 2004b,c). Op basis van een relatieve zeespiegelcurve kon worden afgeleid dat tijdens de laatste warme periode (Hypsithermal) een verhoging in de precipitatiebalans mogelijk leidde tot het aandikken van de EAIS en een daarmee gepaard gaande globale zeespiegeldaling tussen 4000 en 2500 yr BP. Gedurende de laatste 2000 jaar was de sedimentatiesnelheid in de isolatiemeren relatief hoog, wat de reconstructie van korte termijn veranderingen in de UV straling mogelijk maakte (Verleyen et al. 2005b). Onze resultaten onderstrepen het potentieel van Antarctische kustmeren voor de reconstructie van klimaat- en milieuveranderingen, en de nood aan bijkomende meersediment-sequenties van deze klimaatgevoelige regio. |
