Koudwaterkoraalriffen

Koninklijk Royal Netherlands Nederlands Institute Instituut for Sea voor Research Zeeonderzoek Koudwaterkoraalriffen Oases in de diepe oceaan Furu Mienis NIOZ is an institute of the Netherlands Organisation for Scientific Research (NWO) 1

Waarom zijn koudwaterkoralen hot?

De blauwe planeet 70% is oceaan

Oceanen vormen de ultieme uitdaging. De Ruimte is slechts een afleiding voor alle ontdekkingen, die nog op ons wachten in onze oceanen 93% van de oceanen nog onbekend terrein

Texel duinen 7

Dag44 Nog steeds gestrand met niets dan water voor zover het oog reikt deepseanews.com 8

Canyons Heuvels en bergen Canyons

Vulkanen Black Smoker

Waarom weten we nog maar zo weinig van de oceanen? Onderzoek is duur en tijdsintensief Technische ontwikkelingen (hoge druk, corrosie, energievoorziening, verlichting )

13

14

USGS DISCOVRE

Oases

Pontoppidan, 1752 The fisherman often sell coral bushes to the apothecaries at Bergen, and, upon asked, what is their opinion about the origin andgrowthofthismarine vegetable, they answer, that sometimes a white drop is observed to fall from the branches of the old coral, as well as from the sea trees, as if it were milk or seed, and where this falls a vegetable is produced according to its species. As to its medical uses it has the character of being absorbent, refrigerative, emollient, astringent, and strengthening, which may be true, when the tincture of it, consisting of the extracted salts and oil, is administered inwardly.

Scleractinia (steenkoralen, rifvormend) Koralen zonder fotosymbionten, hebben geen licht nodig Skelet is gevormd uit aragoniet Leven in symbiose met een worm Eunice Norvegica Vangen prooi uit het water met hun tentakels

Wat zijn koudwaterkoralen Scleractinia (steenkoralen, rifbouwers) Gorgonacea (zachte koralen) Madrepora N.Zealand Chatham Rise Antipatharia (zwarte koralen) 21

Verspreiding warmwaterkoralen > warm water (25 29 C) > diepte (0 40m) > verspreiding: 30 N to 30 S > oligotroof (nutrient arm) > 284.300 km 2 22

Verspreiding koudwaterkoralen > koud water (4 12 C) > diepte (40 2000 m) > verspeiding: wereldwijd > eutroof (nutrient rijk) > bedekking? 23

Koud Warm Distribution Global - potentially in all seas and at all latitudes Global - in sub-tropical and tropical seas between 30ºN and 30ºS Number of states, countries 41 so far 109 Coverage Country with highest coral reef coverage Largest reef complex Temperature range Salinity range Unknown - but studies to date indicate that global coverage of cold-water coral reefs could equal, or even exceed, that of warm-water reefs Unknown the total amount of reefs in Norwegian waters alone was roughly estimated to cover at least 2,000 km2 Unknown so far, the Røst Reef (100 km2) discovered in 2002 in northern Norway is regarded as the largest reef 4º 13º C 32 38.8 284,300 km2 Indonesia (51,020 km2) Great Barrier Reef (more than 30,000 km2), Australia 20º - 29º C 33 36 Depth range 40 beyond 1,000m 0 up to 100 m Nutrition Uncertain, but likely suspended organic matter and zooplankton Suspended organic matter and photosynthesis Symbiotic algae No Yes Growth rate 4 25 mm / year Up to 150 mm / year Number of reef building coral species Few - only 6 primary species. Around 800 Reefs composition Mostly composed of one or few coral species Mostly composed of numerous coral species Age of living reefs Up to 8,000 years 6,000 9,000 years Rate of Regeneration / recovery Unknown - slow growth rate indicates that if regeneration / recovery is possible at all, it might take decades to centuries for a damaged reef to regain its ecological function Slow (years to decades) - in most cases, regeneration / recovery will lead to reduced coral diversity, a shift in coral species composition, or even a change from a coral to an algae dominated ecosystem especially where humans impacts are evident

Waarom bestuderen we deze riffen? Hotspots van biomassa en biodiversiteit (Roberts, 2006) Koralen hebben de functie van bomen in een bos; ze vormen een schuilplaats, kraamkamer en stabiel substraat voor vele andere diersoorten.

HD video 2 camera s lampen 6000 m water diepte lasers voor schaal Life verbinding via glasvezel kabel 26

Dichtheid van macrofauna 40000 20000 20000 20000 0 0 0 0 20000 0 20000 0 Dichtheid N/m2 = Koraal = Geen koraal 28

30

31

Biomassa 1200 1200 2400 0 0 1200 2400 0 0 24 0 Biomassa in g WW m 2 (Lavaleije et al., NIOZ) = Koraal = Geen koraal 0

Waarom bestuderen we deze riffen? Hotspots van biomassa en biodiversiteit Koolstof opslag (Van Oevelen 2009, White 2013) Ecosysteem functioning Biomassa Koudwaterkoraalriffen vormen een biologisch filter en vangen zo organisch materiaal

Nog niet opgenomen in wereldwijde koolstof cyclus. IPCC 2013 34

Waarom bestuderen we deze riffen? Hotspots van biomassa en biodiversiteit Koolstof opslag Analogen voor rif opbouw in het heden Het heden is de sleutel tot het verleden (James Hutton) Fakse, Denemarken Middle Danian ~65 Ma Kess Kess, Marokko Devoon ~400 Ma 35

Groeivormen Heuvels riffen patches Cape Lookout mounds, W Atlantische Oceaan Logachev mounds, Ierse helling 3 km 2.5 km Mingulay Rif, Schotland Draunen Rif, Noorwegen Coral patch, Galicia Bank, Spanje 1 m

Waarom bestuderen we deze riffen? Hotspots van biomassa en biodiversiteit Koolstof opslag Analogen voor rif opbouw in het heden Het heden is de sleutel tot het verleden Gulf of Mexico Omgevingscondities (e.g. voedsel, stroming) Ontsnappen van gas

Kaart Texel-Rockall Simon Smit 38

Koraalgroei en rifopbouw Gigantische koraalheuvels ( km, 360m) Omgevingsomstandigheden bepalend voor koraalgroei harde stroming en voedsel

Bodem landers Uitgerust met verschillende instrumenten: temperatuur, zoutgehalte, stroming, hoeveelheid deeltjes, camera s

Landing Ophalen 1 2 3 41

CTD Rosette Water monsters en profielen van de water kolom 42

Lander data current speed (cm/s) 50 40 30 20 10 0 05-Aug-03 07-Aug-03 09-Aug-03 11-Aug-03 13-Aug-03 15-Aug-03 17-Aug-03 time (days) 9.6 9.5 9.4 9.3 9.2 9.1 9 8.9 8.8 8.7 temperature ( o C) 0.6 optical backscatter (FTU) 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 05-Aug-03 07-Aug-03 09-Aug-03 11-Aug-03 13-Aug-03 15-Aug-03 17-Aug-03 time (days) Interne golven Dagelijkse temperatuur veranderingen tot 3 C Veranderingen in temperatuur gelinkt aan hoeveelheid deeltjes in de water kolom

Getijde golven gemeten met de CTD

Getijde golven: transport naar diepzee Interne golven Interne golven transporteren algen naar diep water 24 uur 100 m 45

Algenbloei aan het oppervlak, feestmaal op 800 m diepte Bodemlander fluorescence (rel. units) Chlorofyl 200 100 Sep 1 Oct 1 Nov 1 Dec 1 Jan 1 Feb 1 Mar 1 Apr 1 May 1 Jun 1 Jul 1 Tijd (maanden) Date 80 10 Koralen vangen met hun tentakels voedseldeeltjes uit de waterkolom FLUORESCENCE Chlorofyl 60 40 9 8 7 20 6 24 Mar 25 Mar 26 Mar 27 Mar 28 Mar 29 Mar 30 Mar 31 Mar Tijd (dagen) DATE

USGS DISCOVRE 47

Baited fish experiments CORALFISH program Sediment trap carrousel met aas 2 HD camera s Infra rood licht Om de 2 uur 20 sec video (3830 video s in 1 jaar)

Heeft het rif een belangrijke rol als schuilplaats, kraamkamer en voedselvoorziening? 2x HD Camera Carousel met aas 49

Waarom bestuderen we deze riffen? Hotspots van biomassa en biodiversiteit Koolstof opslag Analogen voor rif opbouw in het heden Paleo reconstructies (e.g. Dorschel 2005, Mienis 2009, Frank 2010) Geen koraal Koraal

Mound groei begonnen op een harde ondergrond 2.6 Ma geleden Reconstructie van de groei van deze heuvels door de tijd

Pistoncore

Pistoncore CT scan 10 cm 53

M01-43 M01-28 M03-23 Depth (m) 55

Mound opbouw Recent Holocene 0 50 100 13 cm: 51 yr 41 cm: 1.330 0 50 100 0 cm: 106 yr 0 50 100 19 cm: 827 yr 69 cm: 5.560 91 cm: 5.920 120 cm: 10.790 Hiatus 153 cm: 10.950 158 cm: 11.040 220 cm: 246.037 M2003-23 432cm Magnetic susceptibility 56 (10-5 SI units) M2001-43 M2001-28 205cm 265cm

Cementatie diagenese Mound bestaat geheel uit koraal en ingevangen sediment deeltjes. 70% van de deeltjes is van de mound afkomstig Delen van de mound gecementeerd: > Stabiliteit 57

Mound opbouw Recent Holocene 0 50 100 13 cm: 51 yr 41 cm: 1.330 0 50 100 0 cm: 106 yr 0 50 100 19 cm: 827 yr 69 cm: 5.560 91 cm: 5.920 120 cm: 10.790 Hiatus 153 cm: 10.950 158 cm: 11.040 220 cm: 246.037 M2003-23 432cm Magnetic susceptibility 58 (10-5 SI units) M2001-43 M2001-28 205cm 265cm

Op het cement wordt materiaal gevonden dat het eind van een koude periode aanduidt > Dropstones: Korrels/stenen afgezet door ijsbergen Dit materiaal heeft een hoge magnetische susceptibiliteit.

Mound opbouw Recent Holocene 0 50 100 13 cm: 51 yr 41 cm: 1.330 0 50 100 0 cm: 106 yr 0 50 100 19 cm: 827 yr 69 cm: 5.560 91 cm: 5.920 120 cm: 10.790 Hiatus 153 cm: 10.950 158 cm: 11.040 220 cm: 246.037 M2003-23 432cm Magnetic susceptibility 60 (10-5 SI units) M2001-43 M2001-28 205cm 265cm

61

Koralen en klimaatverandering Ierland/ Noorwegen Marokko/ Mauritanië Tijd Tijd Warme periodes: alleen levend rif Ierland IJstijd periodes: alleen levend rif Marokko Seesaw pattern Patroon bepaald door aanwezigheid van voedsel! 62

Warm Koud 63 NASA.gov N Z verschuivingen van koudwaterkoraalriffen zijn gerelateerd aan klimaat > aanwezigheid van voedsel 63

Waarom bestuderen we deze riffen? Hotspots van biomassa en biodiversiteit Koolstof opslag Analogen voor rif opbouw in het heden Paleo reconstructies Toekomst van deze riffen > management Voor Na Na Voor Golf van Mexico Foto s: Eric Cordes

Het oppervlakte water bij de noordpool zal als eerste onder verzadigd raken voor aragoniet. Door menselijke invloeden vormen deze gebieden het voorbeeld voor toekomstige oceaan verzuring. Veranderingen zijn al gemeten en zullen in de toekomst waarschijnlijk toenemen. (Fabry et al., 2009)

Vragen? furu.mienis@nioz.nl Photo @arthoward 66