Oesterfossielen doorbreken mythe van zwakke seizoensvariatie in broeikasklimaat

Internationaal Onderzoeksteam Onthult Temperatuurvariaties tijdens het Vroeg-Krijt

Een internationaal onderzoeksteam dat fossiele oesterschelpen bestudeert, heeft aanzienlijke jaarlijkse temperatuurvariaties in zeewater onthuld tijdens het Vroeg-Krijt. Deze bevindingen werpen een nieuw licht op de veronderstelling dat de broeikasperioden op aarde worden gekenmerkt door universeel warmere en uniform stabiele temperaturen.

De onderzoekers gebruikten fossiele oesterschelpen uit de Neo-Tethys Oceaan, in combinatie met klimaatmodellen van hoge resolutie, om seizoensgebonden fluctuaties in de zeewatertemperaturen te reconstrueren tijdens de broeikasperiode van het Vroeg-Krijt, met name de Valanginiaanse fase, die duurde van 139,8 tot 132,9 miljoen jaar geleden. Het team stond onder leiding van Prof. Ding Lin van het Instituut voor Onderzoek van het Tibetaanse Plateau bij de Chinese Academie van Wetenschappen, in samenwerking met onderzoekers van het Senckenberg Biodiversiteit en Klimaat Onderzoekscentrum in Duitsland, de Universiteit van Bristol in het Verenigd Koninkrijk, en de Universiteit van Antananarivo in Madagaskar.

Terwijl de traditionele visie op broeikas klimaten “zwakke seizoensgebondenheid en zeldzame glaciale activiteit” ondersteunt, daagt deze studie dat perspectief uit door significante seizoensgebonden temperatuurvariaties en periodieke glaciale smeltgebeurtenissen aan het licht te brengen. De bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances.

“Accretieve organismen zoals oesters fungeren als spatiotemporele bruggen tussen de sferen van de aarde, en registreren nauwkeurig de interactie tussen klimaatritmes en ecologische verschuivingen. Ze inspireren ons om de toekomst van onze beschaving te zoeken in de diepten van de diepe tijd,” aldus Prof. Ding, de corresponderende auteur van de studie.

Net als jaarringen van bomen ontwikkelen de schelpen van accretieve organismen zoals oesters jaarlijks afwisselend lichte en donkere groeibanden. In de zomer resulteert snelle groei onder warmere temperaturen in poreuze “lichte banden”, terwijl langzamere, dichtere groei in de winter “donkere banden” creëert. Gebaseerd op dit principe hebben de onderzoekers in 2014 een methode ontwikkeld die seizoensgebonden zuurstofisotoopsignalen in ostracoden schelpen gebruikte om paleoaltimetrie opnieuw te kalibreren, waarmee werd aangetoond dat de Gangdese Bergen ouder zijn dan de Himalaya.

De onderzoekers identificeerden nauwkeurig groeibanden in grote Rastellum oesterschelpen en voerden micro-monsters van hoge resolutie uit. Door middel van petrographische analyses (inclusief scanning elektronenmicroscopie en cathodoluminescentiemicroscopie) en geochemische tests (zoals analyses van strontiumisotopen, mangaan en ijzerinhoud) bevestigden ze de ongerepte conservering van de schelpen, vrij van diagenetische veranderingen, en extraheren ze seizoensgebonden klimaatsignalen van hoge resolutie.

Met behulp van het globale klimaatmodel HadCM3 simuleerden de onderzoekers zeewatertemperaturen, zeewater δ18O en zoutgehalte onder verschillende CO2-niveaus om de gegevens verkregen uit de carbonaten samengevoegde isotopen thermometer te valideren. De resultaten toonden aan dat tijdens de koelfase van de Weissert-gebeurtenis de zeewatertemperaturen in de winter op middel-latitudes in het Zuidelijk Halfrond 10-15°C lager waren dan in de zomer—vergelijkbaar met moderne seizoensgebonden variaties op vergelijkbare breedtegraden. Fluctuaties in zeewater δ18O duidden op seizoensgebonden zoetwaterinflux door glaciale smelt, vergelijkbaar met de dynamiek van de hedendaagse Groenlandse ijskap.

Hoewel de huidige wereldwijde opwarming vaak wordt vereenvoudigd tot “stijgende temperaturen”, benadrukt deze studie de non-lineariteit en complexiteit van het klimaatsysteem van de aarde. Verhoogde concentraties van broeikasgassen kunnen seizoensgebonden extremen verergeren in plaats van te leiden tot uniforme opwarming. Het team veronderstelt dat Valanginiaanse glaciale pulsen werden aangedreven door feedback van Paraná-Etendeka-vulkanisme en orbitaal cycli.

“Zelfs in de opwarmende wereld van vandaag kunnen regionale geologische gebeurtenissen, gekoppeld aan menselijke activiteiten, onverwachte afkoeling uitlokken,” merkte co-correspondent auteur Dr. Wang Tianyang op.

Deze studie bouwt voort op het eerdere werk van het team over de evolutie van continentale ijskappen, waarbij werd geschat dat het ijvolume in de Valanginiaanse periode de helft bereikte van de huidige Antarctische ijskap (ongeveer 16,5 miljoen km³). De nieuwe bevindingen verdiepen het begrip van de dynamiek van broeikas klimaten en de interacties tussen land en oceaan.

“Dit onderzoek opent een nieuw venster naar het oude klimaat van de aarde, waardoor het monolithische verhaal van broeikastabiliteit wordt doorbroken en de verborgen seizoensgebonden ritmes en ijzige echo’s van de planeet worden onthuld,” merkte co-auteur Prof. Andreas Mulch van het Senckenberg Biodiversiteit en Klimaat Onderzoekscentrum op.