Hittegolf roeide ijstijdreus uit

Nieuw DNA-onderzoek spreekt de mens vrij van het uitroeien van de mammoet. De wollige reus van de ijstijd bezweek onder de klimaatverandering, wat hem zijn voedselbasis ontnam.

Nieuw DNA-onderzoek spreekt de mens vrij van het uitroeien van de mammoet. De wollige reus van de ijstijd bezweek onder de klimaatverandering, wat hem zijn voedselbasis ontnam.

Shutterstock

Sneeuw dwarrelt neer op de uitgemergelde mammoet, die vecht voor zijn leven. Na een lange en vruchteloze zoektocht naar voedsel blijft de wolharige reus achter om te sterven in een omgeving die in korte tijd radicaal veranderde.

Wat eens een ijskoude, droge steppe vol grassen en kruiden was, is nu veranderd in een moerassig sneeuwlandschap.

Rampspoed loert om de hoek: terwijl de uitgehongerde mammoet zijn onvermijdelijke lot afwacht, is zijn kudde in wanhoop verder getrokken op zoek naar voedsel, maar weldra moeten ook zijn soortgenoten het opgeven.

De dagen van de mammoet zijn geteld, want het eens zo gevarieerde landschap van de ijstijdreuzen is totaal veranderd door een warmer klimaat en een karig ecosysteem van het noordpoolgebied.

De eiwitrijke planten waar mammoeten zich aan tegoed deden zijn verdwenen, alleen bomen en struiken zijn overgebleven.

De mens jaagde op de mammoeten, maar niet zozeer dat ze uitstierven. Professor Eske Willerslev

De ijskoude, dorre steppe wemelde ooit van leven, maar klimaatverandering leidde tot massasterfte.

© Shutterstock

Wetenschappers hebben lang gediscussieerd over de vraag of wij mensen schuld hadden aan het verdwijnen van de mammoet en andere grote zoogdieren uit de ijstijd of dat klimaatverandering de boosdoener was, maar nu spreekt een internationale studie de mens ondubbelzinnig vrij.

Alles wijst erop dat stijgende temperaturen en een drassig landschap de mammoet de das om deden.

De studie, gebaseerd op DNA-analyse, wordt geleid door een onderzoeksteam onder leiding van de Deense professor Eske Willerslev.

Mammoet was de ijstijdkoning

Met zijn dichte, dikke vacht was de wolharige mammoet, die tot 6 ton woog, perfect aangepast aan de snijdende poolkou. Zijn oren waren klein en zijn staart was kort, waardoor hij weinig warmte verloor en het risico op bevriezing minimaal was.

Met zijn scherpe slagtanden kon de mammoet vechten en zich verdedigen tegen roofdieren. De kromme slagtanden fungeerden ook als een sneeuwschraper als het dier gras en andere plantjes zocht op de steppe.

Duizenden jaren lang leefde de reus naast wolharige neushoorns, steppewisenten, rendieren, wolven, leeuwen, hyena’s en talrijke andere soorten, maar circa 45.000 jaar geleden kreeg hij gezelschap van een nieuwe soort: Homo sapiens.

Onderzoekers hebben op 74 plaatsen in het Noordpoolgebied monsters genomen, die 50.000 jaar dekken.

© Shutterstock

Vondsten van scherpe werktuigen van steen en bot en de resten van prooidieren duiden erop dat de mens in de poolcirkel overleefde door flink te jagen, maar hij was lang niet de grootste bedreiging voor de mammoet.

Nadat de ijstijd tussen de 26.000 tot 19.000 jaar geleden zijn hoogtepunt had bereikt, warmde de aarde weer op. Daar kreeg de hele planeet mee te maken, maar op de polen sloegen de stijgende temperaturen extra hard toe. Als het ijs smelt, versnelt de opwarming doordat de kale grond meer warmte absorbeert.

De opwarming van de aarde kan dus vrij snel grote veranderingen in de ecosystemen van de polen veroorzaken. Dat zien we nu ook – sinds de jaren 1980 smelt elk decennium circa 13 procent van de ijskappen in de Noordelijke IJszee weg.

De snelle opwarming die 11.000 jaar geleden leidde tot het einde van de ijstijd, had veel invloed op de polen, maar wetenschappers weten niet precies welk effect de klimaatveranderingen hadden op grote zoogdieren.

DNA duidt op poolleven

Voor wetenschappers die het verleden bestuderen, is het noordpoolgebied een paradijs. Terwijl organisch materiaal als DNA in de tropen snel ontbindt, heeft het noordpoolgebied een fenomenale vrieskist om sporen voor het nageslacht te bewaren.

Zo hebben wetenschappers zeer gave overblijfselen ontdekt van mammoeten die duizenden jaren bevroren waren. In Siberië bijvoorbeeld vonden jagers in 2010 een 39.000 jaar oud jong met huid, vacht en grotendeels intacte hersenen. Deze mammoet, genaamd Yuka, stierf toen ze circa acht jaar oud was.

In 2010 vonden onderzoekers een bijna intacte, 39.000 jaar oude mammoet in de permafrost van Siberië. De mammoet, bijgenaamd Yuka, stierf toen hij circa acht jaar was.

© Aaron Tam/AFP/Ritzau Scanpix

Tot nu toe konden wetenschappers alleen via fossielen inzicht krijgen in de geschiedenis van de mammoet, maar dankzij een baanbrekende methode die environmental DNA (of kortweg eDNA) heet, zijn professor Eske Willerslev en zijn team er nu in geslaagd de evolutie van het leven op de noordpool over 50.000 jaar te volgen aan de hand van microscopisch kleine hoeveelheden DNA die in de bodem zijn opgeslagen.

Het DNA is afkomstig van dieren en planten.

© Shutterstock & Ken Ikeda Madsen

Wetenschappers onttrekken oeroud DNA aan ijs

DNA-monsters van de grond of van het ijs leveren een gedetailleerd overzicht op van de dieren en planten die de laatste 50.000 jaar op de Noordpool leefden.

© Shutterstock

1. Wetenschappers nemen monsters

De onderzoekers verzamelden 535 bodemmonsters op 74 plaatsen in het noordpoolgebied. De monsters uit de permafrost bevatten DNA van dieren en planten – het DNA ligt los in de bodemmonsters.

© Shutterstock

2. IJs bevat erfelijk materiaal

In het lab extraheren onderzoekers DNA uit de monsters, en vermenigvuldigen het met de techniek PCR. Als er meer DNA is, beginnen de onderzoekers met het sequencen en in kaart brengen van het DNA.

© Shutterstock

3. Dieren en planten worden gedetermineerd

De onderzoekers slaan de DNA-sequenties op in een databank en vergelijken ze met gegevens uit een databank van bekende planten en dieren. Zo kunnen de onderzoekers zien van welke soort het DNA afkomstig is.

In het nieuwe onderzoek verzamelden de DNA-jagers 535 sedimentmonsters van dieren en planten op 74 plaatsen in de Noord-Atlantische Oceaan, Noord-Amerika en noordelijk Siberië. Het DNA dat ze uit de monsters haalden, vergeleken ze met bekende genomen in een referentiedatabank.

Het doel was om precies uit te zoeken welke soorten dieren en planten op welke plaats hadden bestaan en wanneer. Het model hield ook rekening met de klimaatverandering over de periode van 50.000 jaar.

De analyses lieten een duidelijk verband zien tussen de vegetatie en de leefgebieden van mammoeten en andere grote zoogdieren in het noordpoolgebied.

Toen het ijs door temperatuurstijgingen smolt, veranderden grote delen van de toendra in een nat sneeuwlandschap – een schril contrast met de koude en droge steppe waaraan de mammoeten gewend waren.

© Mauricio Anton/SPL

In de monsters die rond de poolcirkel verzameld waren, vonden de onderzoekers veel DNA van wolharige mammoeten en neushoorns, steppewisenten, rendieren en paarden. Niet verrassend was dat de grote planteneters op dezelfde tijd op dezelfde plaatsen verbleven, wat erop duidt dat de gebieden rijk aan voedsel waren en dus dieren aantrokken.

Een beperking van de eDNA-methode is echter dat de onderzoekers niet alle soorten met zekerheid kunnen determineren. Van de enorme hoeveelheden genetisch materiaal die in de vele monsters aanwezig waren, was een deel onmogelijk terug te voeren op een soort.

Om de oorsprong van het DNA te kunnen vaststellen, moesten de wetenschappers in de referentiedatabank naar nauw verwante genomen zoeken. Zo vonden ze DNA van de geslachten kameel en panterkat – waarschijnlijk van poolkamelen en steppeleeuwen. Maar door een gebrek aan genomen in de database konden ze dit niet bevestigen.

Zware regenval bederft het feestje

Al duidt het nieuwe onderzoek erop dat het in de ijstijd op de Noordpool wemelde van het leven, de onderzoekers kennen niet het precieze verspreidingsgebied van de soorten. Maar alles wijst erop dat de diversiteit zeer groot was.

Een groot deel van de ijstijd was de steppe een vaste voedselbron voor planteneters – kruiden, bloemen, grassen en struiken waren overal. En op het hoogtepunt en het koudst van de ijstijd gedijden de dieren met de overvloed aan gevarieerde vegetatie.

Maar de wereldwijde klimaatverandering veranderde de vegetatie van de toendra, waardoor de mammoeten hun voedsel kwijtraakten – hoewel op sommige plaatsen veel later dan eerder gedacht.

Tot slechts 3900 jaar geleden hielden de mammoeten het verrassend goed uit in centraal en noordwestelijk Siberië, waar een ijstijdvegetatie bleef bestaan. Toch werd gedacht dat de langharige neef van de olifant rond 10.000 jaar geleden van het vasteland verdween.

Temperatuurstijgingen veranderden de toendra in een nat sneeuwlandschap – een schril contrast met de koude, droge steppe waaraan de dieren zich hadden aangepast.

De vegetatie veranderde van karakter, waardoor de dieren gedwongen werden nieuwe graasgebieden te zoeken.

DNA-monsters duiden op enorme gevolgen van klimaatveranderingen in de poolcirkel. Aan het einde van de ijstijd was de vegetatie totaal anders en waren de mammoeten hun voedselbasis kwijt.

© Shutterstock

IJstijd bereikt zijn hoogtepunt

26.000 tot 19.000 jaar geleden: DNA-monsters duiden op een rijke verscheidenheid aan dieren en planten op de ijskoude, droge graslanden. Mammoeten leven naast paarden, steppewisenten, wolharige neushoorns, wolven, rendieren en knaagdieren.

© Mauricio Anton/SPL

Poolgebied smelt weg

11.000 jaar geleden: De ijstijd loopt ten einde als de temperatuur wereldwijd stijgt. De opwarming leidt tot hevige regenval die de vegetatie volledig verandert. Grassen en kruiden moeten wijken voor bomen en struiken.

© Shutterstock

Laatste mammoeten bezwijken

3900 jaar geleden: Mammoeten overleven het langst in centraal en noordwestelijk Siberië, waar de ijstijdvegetatie is blijven bestaan, maar ook hier treden veranderingen op en kunnen mammoeten geen voedsel meer vinden.

Een duidelijk patroon dat de onderzoekers waarnamen was dat gebieden die gedomineerd worden door waterplanten en grassoorten die in drasland gedijen, veel minder zoogdieren huisvestten. Dit is een aanwijzing dat de dieren het slechter hadden in een natte omgeving.

In de modellen vonden de onderzoekers geen aanwijzingen dat de aanwezigheid van de mens de verspreiding van mammoeten en andere grote zoogdieren had beïnvloed. Het enige dier dat vaak tegelijk met de mens in hetzelfde gebied was, was de haas.

Om dezelfde reden vinden wetenschappers het onwaarschijnlijk dat de mammoet is uitgeroeid door de jacht.

IJsbeer is zwaar getroffen

Al is het duizenden jaren geleden dat klimaatverandering de spectaculaire dieren uit de ijstijd verdreef, de geschiedenis herhaalt zich nu.

De opwarming van de aarde bedreigt het leven op veel plaatsen. De laatste jaren zijn verschillende soorten sterk achteruitgegaan en iconische dieren als de olifant, tijger en ijsbeer staan op de Rode Lijst van Bedreigde Soorten.

Net als in de ijstijd treft de opwarming het noordpoolgebied bijzonder hard. Terwijl de ijskap smelt en het zee-ijs verdwijnt, brokkelen bijvoorbeeld de leef- en jachtgebieden van ijsberen af.

De ijsbeer is lang niet de enige soort die gevaar loopt, maar het grootste roofdier op het land is, net als de poolreuzen uit het verleden, zeer kwetsbaar: smeltend ijs versnelt de opwarming in zijn leefgebied, en de ecosystemen van de poolcirkel zullen waarschijnlijk als een van de eerste onder de stijgende temperaturen bezwijken.

De ijsbeer dreigt in de noodlottige voetstappen te treden van de wolharige mammoet.