Twee miljoen jaar evolutie van vegetatie en klimaat in de noordelijke Andes

Een bergmeer op 2550 m hoogte waarvan de bodem langzaam wegzakte, heeft de evolutie van de vegetatie en het klimaat in de noordelijke Andes gedurende twee miljoen jaar vastgelegd in ruim een halve kilometer sediment. Paleo-ecologen van de Universiteit van Amsterdam werken al veertig jaar aan het ontrafelen van dit archief.

Paleo-ecologen zoeken naar depressies in het landschap die zijn opgevuld met sediment. Een sedimentkern opgeboord uit bijvoorbeeld veen, een meer of een diep sedimentair bekken, zit vol met informatiedragers (proxies) en toont de geschiedenis van het gebied. Om de ontwikkeling van de vegetatie te reconstrueren gebruiken we fossiel stuifmeel. De ouderdom van het sediment is met 14C-datering te bepalen tot circa 50.000 jaar terug. Voor oudere sedimenten worden diverse fysische technieken gebruikt, zoals K-Ar datering, fission-track datering en paleomagnetisme. 

Op een schaal van ijstijden wordt het klimaat sterk gedreven door de drie astronomische variabelen van de aardbaan om de zon (figuur 1): de precessie van de equinox over een periode van 20.000 jaar (20 kyr), de schuinstand van de aardas ten opzichte van de aardbaan (inclinatie) met een 41 kyr ritme en de excenticiteit van de aardbaan met een 100 kyr ritme. Deze zogenoemde Milankovitch-variabelen bepalen de totale hoeveelheid ontvangen zonne-energie (insolatie) op aarde en hoe deze over de aardbol verdeeld is (zie Geografie maart 2022). Een onderzoeksgroep rond André Berger, een wetenschapper op het gebied van de hemelmechanica, heeft voor minstens de laatste 10 miljoen jaar de variatie in insolatie precies berekend. Nu wordt die kennis omgekeerd gebruikt. Een gereconstrueerde klimaatcurve op een schaal van ijstijden kun je ‘passen’ op de berekende standaard Milankovitch-curve van de insolatie. Pieken en dalen, maar vooral de intervallen met de steilste curve (grootste rate of change), vormen dan de punten (tie points) om beide curven te correleren. Ook wordt gebruik gemaakt van de zuurstofisotoop-curve uit diepzeekernen. Dat is de steeds wisselende verhouding tussen 16O en 18O (zuurstofisotopen) van het oceaanwater, uitgedrukt als ∂18O, gemeten in de kalkskeletjes van foraminiferen (eencelligen met kalkschaal) in het sediment. Lorraine Lisiecky en Maureen Raymo hebben van meer dan vijftig van de beste ∂18O-curves een standaardcurve gemaakt. Die gebruiken we nu als een meetlat voor de tijd, ook voor diepe kernen van het land. Zo kunnen we gereconstrueerde curves uit een sedimentkern tunen op een standaardcurve die ófwel refereert aan de hoeveelheid ontvangen zonne-energie (Milankovitch) óf resultaat is van een aantal van de beste mariene zuurstofisotoop-kernen.