Die fossilen Kalkskelette einzelliger Foraminiferen sind ein wunderschönes Geschichtsbuch mit Informationen über den CO2-Gehalt in den Ozeanen der fernen Vergangenheit.
„Aber wenn man diese Geschichte vollständig verstehen will, muss man zunächst genau verstehen, wie diese einzelligen Organismen ihre Skelette aufbauen“, sagt die Geowissenschaftlerin Linda Dämmer in ihrer Dissertation, die sie am 29. November an der Universität Utrecht verteidigen wird.
Säure und Temperatur
Foraminiferen, kurz Foramen, sind einzellige Organismen, die eine winzige Hülle aus Kalziumkarbonat bilden, um ihre Zelle vor der Außenwelt zu schützen. Sie sind einem Haus nicht unähnlich und haben sogar Fenster (lateinisch Foramina), daher der Name. Die Schalen bestehen nicht nur aus Calciumcarbonat (CaCO3), sondern auch aus Spuren von Magnesium.
„Die Menge an Karbonat in den Skeletten spiegelt möglicherweise die Menge an CO2 und den Säuregehalt des Ozeans zu diesem Zeitpunkt wider“, sagt Dämmer. „Außerdem kann die Menge an Magnesium Aufschluss über die Temperatur des Meerwassers geben. Aber das ist keine einfache Schwarz-Weiß-Geschichte“, warnt der Forscher.
Licht und Dunkelheit
Die Menge an Magnesium scheint nicht nur mit der Temperatur des Meerwassers, sondern auch mit der Menge an Tageslicht zusammenzuhängen, wie Dämmer bei der experimentellen Kultivierung ihrer Foramen im Labor herausfand. Wenn ein Exemplar in der Dämmerung beginnt, eine neue Kammer zu bauen, um sein Kalziumskelett zu erweitern, enthält es im Verhältnis zu Kalzium mehr Magnesium als ein Artgenosse, der bei konstantem Tageslicht und der gleichen Temperatur verkalkt.
„Eine einfache Umrechnung der Magnesiummenge auf die Temperatur, in der dieser Organismus lebte, ist also eine Vereinfachung der Realität“, sagt Dämmer.
Mehr Foraminiferen mit mehr CO2
Einige Foraminiferenarten dürften von der steigenden CO2-Menge in den Ozeanen profitieren, die aus den anthropogenen Emissionen resultiert. Dieses Wachstum könnte sich durchaus fortsetzen, bis die CO2-Menge in unserer Atmosphäre 700 Teile pro Million erreicht (zum Vergleich: Heute liegt sie bei etwas über 400 ppm). Darüber hinaus wird der Säuregehalt des Wassers für diese Organismen zu hoch, um Kalziumskelette zu bilden, was bedeutet, dass selbst diese widerstandsfähigen Arten in Schwierigkeiten geraten.
Chemisches Verständnis
Dämmer interessiert nicht in erster Linie die ökologischen Folgen einer Vermehrung des einen oder anderen Foraminiferen. „In den Nahrungsketten im Ozean werden Sie diese Veränderungen wahrscheinlich nicht bemerken“, sagt sie. „Aber um die Gesamtbilanz von CO2 und Kalzium in den Ozeanen zu verstehen, ist es sehr wichtig, genau zu wissen, was diese einzelligen Organismen tun. In den offenen Ozeanen besteht bis zu die Hälfte der ausgefällten Menge an Kalziumkarbonat aus ihnen.“ winzige Foramen. In dieser Hinsicht können sie in ihrer Bedeutung für die Chemie der Ozeane mit Korallenriffen an anderen Orten in den Ozeanen mithalten.“
Prof. Dr. Gert-Jan Reichart (NIOZ/UU), Linda Dämmers Betreuer, erklärt: „Lindas Forschung ist Teil des NESSC, Niederländisches Zentrum für Erdsystemwissenschaften, an dem Forscher von NIOZ, der Universität Utrecht, der Radboud-Universität Nijmegen und der Vrije Universiteit beteiligt sind und Wageningen University & Research untersuchen, wie warm die Erde infolge des Klimawandels wird. Der Vergleich der Meerwassertemperaturen in vergangenen Perioden mit hohen CO2-Bedingungen spielt eine wichtige Rolle. Am NIOZ gibt es viel Erfahrung in der Züchtung von Foraminiferen unter kontrollierten Bedingungen „Auf diese Weise verbessern wir die Rekonstruktion der Meerwassertemperaturen in der Vergangenheit und verbessern so auch die Vorhersagen der Meerwassertemperaturen für die Zukunft.“