Mikrofosílie jako paleotermometry

Foraminifera pomáhá vědcům v oblasti klimatu

Benthic a planktonic foraminifera ze vzorku sedimentu. © Hannes Grobe, Alfred Wegenerův institut pro polární a mořský výzkum, GFDL
číst nahlas

Mořské sedimenty obsahují miliony let fosilie s jedním jádrem, foraminiferu, které byly v minulosti svědky změny klimatu. Vědci z Tübingenu jsou obeznámeni se způsobem života těchto existujících druhů a mohou je použít k rekonstrukci podmínek prostředí dávných oceánů. Data využívají výzkumníky v oblasti klimatu ke zlepšení modelových výpočtů pro budoucnost.

Stejně jako v paleontologii, i mikroraleontologie pracuje s fosiliemi, zbytky dřívějších tvorů. Jsou však tak malé, že jsou často viditelné pouze pod mikroskopem. Velkou výhodou pro mikroraleontology je to, že drobné fosílie se například nacházejí v určitých hlubinných sedimentech v drsných množstvích. Profesor Michal Kucera z Ústavu věd o Zemi na univerzitě v Tübingenu vybral foraminiferu za předměty zkoumání, což jsou jednobuněčné organismy obklopené ozdobnou kalcitovou skořápkou.

Planktonická foraminifera se během svého života volně vznáší na hladině moře a po smrti klesá na mořské dno, kde se stává důležitou součástí hlubinného sedimentu. Vědci znají ekologii tohoto druhu stále naživu, například teplotu vody, kterou preferují.

Díky těmto znalostem používá Kucera a jeho tým vzorky z hlubinných sedimentů k zaznamenávání složení druhů foraminifera a jejich stanovišť v dřívějších geologických obdobích. Z tohoto lze teploty moře rekonstruovat s relativně velkou přesností až před asi půl milionem let. Tato klimatická data z dřívějších dob jsou také potřebná pro kontrolu a optimalizaci klimatických modelů pro budoucnost.

Analyzovaly se vzorky z jader sedimentu

„Mikrofosílie v hlubinných sedimentech slouží jako paleotermometry. Nepřímo nám říkají, jaké teploty v minulých geologických obdobích převládaly, “vysvětluje Kucera. Aby se tam dostali, musí vědci nejprve studovat v dnešních oceánech, při kterých teplotách, které druhy žijí. Pomocí matematických vzorců může být procentuální složení fauny vztaženo k povrchovým teplotám moře pomocí přenosových funkcí. zobrazit

„Kdyby se pro stanovení teploty jednalo o frekvenci jediné formy foraminifery, bylo by možné jen velmi hrubé tvrzení. Do vyšetřování však zahrnujeme několik desítek druhů, “říká Kucera. To však také znesnadňuje výpočet funkce přenosu. Protože je výhodné, že se geolog také baví v matematice. Pomocí algoritmů umělé inteligence se kalkulačka sama učí, jak se druhy foraminifera a podmínky prostředí vzájemně vztahují, a toto zohledňuje ve výpočtech.

Mikroaleontologové studují vzorky z jader sedimentu, aby zaznamenali podmínky prostředí, jako je teplota minulých moří. SedA sedimentové jádro lze číst jako archiv: jednotlivé vrstvy jsou jako listy záznamu geologické historie; čím hlouběji je vrstva, tím starší je, říká Kucera. Jádra sedimentů, která se skládají z blátivého materiálu, se rozřeže na plátky o tloušťce centimetrů a poté je lze zpracovat. Až 50 procent sedimentu tvoří fosilní foraminiferu.

Rekonstruujte minulé teploty

Materiál se prosévá a zbaví jílových částic. Mikropaleontologové pak spočítají množství každé formy Foraminifery pod mikroskopem. Přenosové funkce, které vědec vyvinul, se používají k rekonstrukci teplot v minulosti. Vědci porovnali výsledky s výsledky jiných metod, například chemické metody, při které se měří teplotně závislé začlenění různých stopových prvků do kalcifikované foraminifery.

„Metody jsou obecně v dobré shodě. Metoda stanovení teploty u foraminifery je zralá. Není to přesnější než přesnost plus / mínus jeden až dva stupně, čehož jsme již dosáhli, “říká Kucera.

Pro jejich výzkumy poslední doby ledové ve Středomoří vědci zkoumali asi 40 jader sedimentu. K potěšení turistů zalitých sluncem se dnes Středomoří v jižní Francii a na pobřeží Španělska zahřívá až na teploty vyšší než 22 stupňů Celsia, na východě, v Turecku a dokonce i v Řecku více než 25 stupňů.

Středozemní moře chlazené ledovou dobou

Výzkum fosilních foraminifera však ukazuje, že středomořské pobřeží Španělska bylo během doby ledové před 20 000 lety chladnější o více než deset stupňů a v létě byl průměr moře Marseille v průměru pouze deset stupňů. „Ze zaľadněné severní Evropy směrem na jih foukaly studené větry a používaly stejnou chodbu západně od Alp jako dnešní Mistralwind, “ vysvětluje Kucera.

Východní Středomoří bylo také chladnější než dnes, ale pouze o tři nebo čtyři stupně. Mořské moře Moře v Libyi, Egyptě a zemích východního Středomoří bylo během doby ledové více než 20 stupňů. To by pro dotyčné lidi z doby ledové přišlo jako prázdninová destinace, “říká vědec s mrknutím.

Ale proč se vědci skutečně starají o teplotu ledové doby? KlimaV klima v budoucnosti se počítá pomocí složitých simulací. Skládají se z řady rovnic, do kterých vstupují různé parametry. Otázka zní vždy: Jak formulujete rovnice tak, aby byly zohledněny všechny důležité aspekty klimatického systému? “, Říká Kucera.

Nastavte klimatické modely na cizí klimatickou situaci

Jedním ze způsobů, jak posoudit informativní hodnotu klimatických předpovědí, je přizpůsobit klimatické modely cizí klimatické situaci a porovnat vypočtené klimatické parametry s rekonstruovanými hodnotami. Pro takové srovnání je zvláště vhodná poslední doba ledová. Výzkumné údaje společnosti Kucera jsou tedy zahrnuty do zpráv IPCC (Mezivládní panel pro změnu klimatu) o změně klimatu, které byly po dlouhou dobu předmětem značné veřejné debaty.

Mikroorganolog Kucera objasňuje, že vědci musí velmi pečlivě zaznamenat čas a místo svého vyšetřování, aby mohli spolehlivě prohlásit: „Maximální doba ledová je definována jako maximální šíření kontinentálních ledovců. Nejnižší teplota ve Středomoří však přišla mnohem později, “říká.

Důležité informace o celém systému Země

Ale i přes veškerou péči zůstaly nejistoty ve výsledcích výzkumu vždy. "Je rozumné je analyzovat." Pro vědce je často mnohem více informativní znát nejistoty, než se zavázat k přesným údajům. ““

Mikrofosilní archiv nabízí neočekávané množství informací. Například vyšetřování fosilních foraminifera poskytuje nejen přesné informace o rozsahu proměnlivosti klimatu v geologické historii, ale také o způsobu, jakým ekosystémy reagují na tyto poruchy, a také o hromadných vyhynutí a vývoji nových druhů, uvedl Kucera: „Mikroskopická cesta časem V průběhu milionů let vedou mikropaleontologové k důležitým vhledům do celého systému Země. “

(idw - University of Tübingen, 25.03.2008 - DLO)