Verwendung von Fischohrknochen zur Schätzung der alten Meerwassertemperatur

Forscher des Indian Institute of Science (IISc) haben einen Weg gefunden, die alte Meerwassertemperatur abzuschätzen, indem sie winzige Knochen in den Ohren von Fischen untersucht haben.

Ozeane bedecken drei Viertel der Erdoberfläche und beherbergen viele bemerkenswerte Lebensformen. Geowissenschaftler haben versucht, die Meerwassertemperatur im Laufe der Zeit zu rekonstruieren, aber das ist nicht einfach. „Wenn Sie in der Zeit zurückgehen, haben Sie kein versteinertes Meerwasser“, erklärt Ramananda Chakrabarti, Associate Professor am Center for Earth Sciences (CEaS), IISc, und korrespondierender Autor der in veröffentlichten Studie Chemische Geologie. Daher haben er und sein Ph.D. Der Student Surajit Mondal wandte sich in Zusammenarbeit mit Prosenjit Ghosh, Professor am CEaS, Otolithen zu – winzigen Knochen, die im Innenohr von Fischen gefunden wurden.

Wie Korallen bestehen Otolithen aus Kalziumkarbonat und wachsen während des gesamten Lebens eines Fisches, indem sie Mineralien aus Meerwasser ansammeln. Ähnlich wie Baumringe enthalten diese Otolithen auch Hinweise auf das Alter der Fische, Migrationsmuster und die Art des Wassers, in dem die Fische lebten. Chakrabarti und sein Team verfolgen seit mehreren Jahren Kalziumkarbonatablagerungen, die in winzigen Tieren wie Korallen oder gefunden wurden Foraminiferen. In der aktuellen Studie wählten sie Otolithen als Wissenschaftler entdeckt haben versteinerte Otolithproben, die bis in die Jurazeit (vor 172 Millionen Jahren) zurückreichen.

Die Forscher verwendeten sechs Otolithproben von heute, die an verschiedenen geografischen Orten entlang der Ostküste Nordamerikas gesammelt wurden. Sie analysierten das Verhältnis verschiedener Kalziumisotope in diesen Otolithen mit einem thermischen Ionisations-Massenspektrometer (TIMS). Durch die Messung der Verhältnisse von Kalziumisotopen in der Probe konnten sie diese mit den Meerwassertemperaturen korrelieren, aus denen die Fische gesammelt wurden. „Wir haben gezeigt, dass Kalziumisotope ein starker Indikator für die Wassertemperatur sind, und die Bemühungen von Surajit machen unser Labor zum einzigen Labor im Land, das diese Isotopenvariationen tatsächlich messen kann“, sagt Chakrabarti. Zusätzlich zu den Kalziumisotopen analysierte das Team auch die Konzentration anderer Elemente wie Strontium, Magnesium und Barium und deren Verhältnisse in derselben Probe und stellte die Daten zusammen, um einen genaueren Wert für die Meerwassertemperatur innerhalb eines Bereichs von zu ermitteln plus oder minus ein Grad Celsius gegenüber dem tatsächlichen Wert.

Organismen, die im Ozean leben, sind extrem temperaturempfindlich. Ein Temperaturanstieg um zwei Grad könnte zum Aussterben mehrerer Arten führen. Da die Atmosphäre und der Ozean „im Gespräch sind“, sagt Chakrabarti, löst sich ein Großteil des Kohlendioxids in der Atmosphäre schließlich im Ozean auf, und diese Fähigkeit, Kohlendioxid aufzulösen, hängt auch mit der Meereswassertemperatur zusammen – der niedrigeren je höher die Temperatur, desto mehr Kohlendioxid wird eingeschlossen. Genau wie ein kohlensäurehaltiges Getränk, das mit zunehmender Erwärmung an Sprudel verliert, verliert der Ozean seine Fähigkeit, Kohlendioxid zu speichern, wenn er wärmer wird.

Aufgrund der engen Korrelation, die sie zwischen Calciumisotopenverhältnissen und Temperaturen gefunden haben, sind die Autoren zuversichtlich, dass ihr Ansatz nun auf versteinerte Proben angewendet werden kann. Die Kartierung früher Meerwassertemperaturen sei wichtig, um die Erdgeschichte besser zu verstehen, sagen sie. „Was in der Vergangenheit passiert ist“, sagt Chakrabarti, „ist der Schlüssel zu unserem Verständnis dessen, was in der Zukunft passieren wird.“