Wetenschap
Brad Linsley (midden), een paleoklimaatwetenschapper bij Lamont-Doherty Earth Observatory, en zijn onderzoeksteam in Panama, Maart 2018. Krediet:Brad Linsley
De mondiale oceaan beslaat 70 procent van onze planeet, maakt de aarde bewoonbaar, en draagt bij aan de economie, voedselvoorraad, en onze gezondheid. Toch wordt de oceaan steeds meer bedreigd door de groeiende hoeveelheid koolstofdioxide in de atmosfeer.
Twee wetenschappers van het Lamont-Doherty Earth Observatory, verbonden aan het Center for Climate and Life, leiden onderzoeksprojecten die een aantal manieren onderzoeken waarop klimaatverandering de gezondheid van de oceaan beïnvloedt. Beide onderzoekers gebruiken de fossiele overblijfselen van zeedieren als natuurlijke opnemers van veranderingen in klimaat en mariene ecosystemen in het verleden. De informatie die ze hieruit halen, geeft aanwijzingen over hoe de toekomstige oceaan en zijn bewoners gevormd kunnen worden door klimaatverandering.
Hun studies worden gedeeltelijk gefinancierd door de samenwerking van het centrum met de World Surf League PURE, waardoor wetenschappers van Lamont-Doherty kritisch onderzoek kunnen doen dat het begrip van de klimaateffecten op de oceaan bevordert.
Verzuring van de oceaan:het andere probleem van koolstofdioxide
Bärbel Hönisch, een mariene geochemicus, bestudeert hoe de chemie van zeewater in de loop van de tijd veranderde. Vandaag, de oceaan wordt zuurder door de stijgende concentratie van koolstofdioxide in de atmosfeer van de aarde, ongeveer 30 procent daarvan wordt geabsorbeerd door de oceaan. Hoewel dit proces helpt om de opwarming van de aarde te minimaliseren, het oplossen van koolstofdioxide in de oceaan leidt tot de vorming van koolzuur. Zoals de naam impliceert, de toevoeging van koolzuur maakt zeewater zuurder en deze 'oceaanverzuring' maakt het moeilijker voor verkalkende organismen zoals koralen, weekdieren, en wat plankton om hun schelpen en skeletten te bouwen.
De huidige pH van de oceaan is ongeveer 8,1, wat neerkomt op een stijging van 25 procent van de zuurgraad in de afgelopen 200 jaar. Naarmate de hoeveelheid koolstofdioxide in de atmosfeer blijft stijgen, wetenschappers verwachten dat de zuurgraad van het zeewater tegen het einde van de 21e eeuw met nog eens 25 procent zal toenemen. Dit niveau van verzuring is vergelijkbaar met dat van het Paleoceen-Eoceen Thermal Maximum (PETM), die ongeveer 56 miljoen jaar geleden plaatsvond. Tijdens de PETM, een plotselinge stijging van kooldioxide in de atmosfeer viel samen met snelle opwarming en verzuring van het zeewater - omstandigheden die 70 aanhielden, 000 jaar of meer.
Hönisch analyseert de schelpen van minuscule planktonorganismen, foraminiferen genaamd, die in deze en andere tijdsperioden in diepzeesedimenten werden bewaard. die door diepzeeboringen van de zeebodem worden gewonnen. Haar doel is om veranderingen in de oceaan te kwantificeren die zijn opgetreden als gevolg van klimaatveranderingen in het verleden, en om te bepalen of en hoe mariene organismen zich aan deze veranderende omstandigheden hebben aangepast:Zijn sommige organismen geëvolueerd en gedijen ze? Zijn sommigen uitgestorven?
Hönisch gebruikt haar beurs van het Centre for Climate and Life om deze vragen te beantwoorden. Als onderdeel van haar project, zij en haar onderzoeksteam creëren een tijdlijn die de vroegere niveaus van oceaanzuurgraad en de gevoeligheid van foraminiferen voor veranderingen in het milieu beschrijft. Dit zal hen helpen te bepalen hoe de temperatuur en de zuurgraad van de oceaan in het verleden het vermogen van kalkhoudende mariene organismen om hun schelpen te bouwen en te onderhouden beïnvloedden. Hun bevindingen kunnen ook de voorspellingen van de gevolgen van toekomstige ecosysteemveranderingen verbeteren.
"Ons onderzoek heeft aangetoond dat de opwarming van twee graden Celsius aan het einde van de laatste ijstijd een sterker effect had op de overvloed aan foraminiferen en de migratie in de breedterichting dan de verzuring van de oppervlakteoceaan met 0,15 eenheden. " zei Hönisch. "Dus in sommige opzichten, men zou kunnen zeggen dat opwarming een grotere milieustressor is dan verzuring, althans voor planktische foraminiferen met deze specifieke mate van opwarming en verzuring. Echter, opwarming en verzuring zullen in de toekomst ook hand in hand gaan en hun respectieve effecten zullen oplopen."
Hönisch legde ook uit dat de effecten van stijgende temperaturen en verzuring van zeewater niet overal in de oceaan hetzelfde zullen zijn. "Er zal veel variatie zijn in de omstandigheden in de oceaan, ' zei ze. 'Er kunnen toevluchtsoorden zijn waar bepaalde organismen kunnen overleven.'
Hoewel observaties van veranderingen in de oceaan in het verleden grimmig lijken, Hönisch merkte op dat veel mariene organismen buitengewoon veerkrachtig zijn tegen veranderingen in het milieu. Zelfs de verwoestende impact van de Chicxulub-asteroïde 66 miljoen jaar geleden vernietigde het leven in de zee niet volledig, dus er is hoop op het voortbestaan van mariene organismen ondanks onze snel verzurende oceanen.
Het onderzoek van Hönisch laat zien hoe informatie over fenomenen uit het verleden vandaag nuttig kan zijn, en in de toekomst, als we hun boodschappen bestuderen en gehoor geven, die, in dit geval, zijn voor ons achtergelaten in sedimenten op de bodem van de zee.
Wetenschappers verzamelen kernmonsters van koraalriffen in de Golf van Chiriquí, aan de Pacifische kust van Panama. Krediet:Brad Linsley
Koralen:een kijkje in het klimaat in het verleden
Brad Linsley, een paleoklimaatwetenschapper bij Lamont-Doherty Earth Observatory, reconstrueert het klimaat uit het verleden met behulp van koralen en sedimenten om te leren hoe veranderingen in mondiale temperaturen, zoutgehalte van de oceaan, en atmosferische hydrologie varieerde in het verleden. Hij doet dit door microfossielen te analyseren die zijn bewaard in diepzeesedimenten en kernen uit massieve koralen.
De enorme rifkoralen die Linsely-monsters nemen, laten een skelet groeien met een snelheid van ongeveer een centimeter per jaar. Naarmate het skelet naar boven groeit, het koraal genereert afwisselend lage dichtheid en hoge dichtheid band coupletten met een snelheid van één couplet per jaar. Deze dichtheidsbanden zijn zichtbaar in röntgenfoto's van gesneden platen van de koraalkernen en worden door wetenschappers gebruikt om bijna-maandelijkse resolutiebemonstering te begeleiden en om gedetailleerde leeftijdsmodellen te helpen genereren.
Geochemische tracers gemeten in het skelet van een koraal zijn gevoelig voor watertemperatuur, zoutgehalte, rivierafvoer, en andere omgevingsparameters. Omdat gezonde koralen het hele jaar door groeien en meerdere eeuwen kunnen leven, massieve koralen kunnen worden gebruikt om continue registraties te maken van veranderingen in de watertemperatuur in het verleden, zoutgehalte, en andere omstandigheden die enkele eeuwen teruggaan.
De langste plaat waaraan Linsley heeft gewerkt dateert uit 1521 en komt uit Amerikaans Samoa. Andere records uit Panama, Fiji, de Cook Eilanden, en Tonga gaan terug tot het begin van de 17e eeuw. Het vermogen om deze gedetailleerde en nauwkeurige chronologieën van vroegere omgevingsomstandigheden te genereren, maakt koralen zo waardevol als paleoklimaatarchieven.
Een deel van Linsley's recente onderzoek richt zich op koraalverblekingsgebeurtenissen, die zich steeds vaker voordoen naarmate de temperatuur van de oceaan stijgt. Kleine algen leven in de weefsels van koralen - ze geven koralen hun heldere kleuren - en hebben een symbiotische relatie met de koraaldieren. Bijvoorbeeld, het koraal voorziet de algen van een rijke voorraad kooldioxide en de algen leveren de koralen hun belangrijkste voedselbron.
Koraalkernen verzameld door Brad Linsley en zijn onderzoeksteam in Panama. De kernen zullen in tweeën worden gesplitst en geanalyseerd om de geschiedenis van koraalverbleking en hydrologische veranderingen in de regio tot halverwege de 19e eeuw te reconstrueren. Krediet:Brad Linsley
Koralen zijn extreem gevoelig voor temperatuurveranderingen en wanneer de temperatuur van de oceaan stijgt, zelfs een graad Celsius, koralen raken gestrest. Wanneer dit gebeurt, de algen worden uit de koralen verdreven, resulterend in "gebleekte" witte koraalstructuren. Tijdens een bleekevenement, algen verdwijnen mogelijk niet gelijkmatig uit koraal, gedeeltelijk te wijten aan het feit dat er veel verschillende soorten algen aanwezig kunnen zijn op één koraalformatie. In sommige gevallen, koralen kunnen herstellen, maar als het water warm blijft, de koralen zullen meestal sterven.
"Eens zeker, locatiespecifieke temperatuurdrempel wordt gedurende een bepaald aantal weken gehandhaafd, veel koralen zullen verbleken. Echter, andere spanningen kunnen ook koraalsterfte veroorzaken, wat soms moeilijk te onderscheiden is van verbleking, ' zei Linsley.
Koraalverblekingsgebeurtenissen hebben over de hele wereld plaatsgevonden op hetzelfde moment als sommige El Niño-gebeurtenissen, die ervoor zorgen dat er een gebied met warm water ontstaat langs de evenaar in de centrale en oostelijke Stille Oceaan. Er kan een verband zijn tussen beide, maar het exacte patroon is nog onduidelijk; Linsley zei dat aan de kant van de Stille Oceaan van Panama, een van zijn studieplekken, koraalverbleking lijkt samen te vallen met bepaalde zeer sterke El Niño-gebeurtenissen.
In de loop van Linsley's carrière, hij heeft koraalverblekingsgebeurtenissen in Panama bestudeerd, Fiji, en Tonga. Meest recent, in maart 2018, hij keerde terug naar Panama om voor de tweede keer een bleekgebeurtenis te onderzoeken - een reis die werd ondersteund door het Center for Climate and Life.
In Panama, Linsley en zijn team verzamelden vijf koraalkernen uit een gebied in de Golf van Chiriquí, aan de Pacifische kust. De watertemperatuur in de regio is over het algemeen 32 graden Celsius, of 89,6 graden Fahrenheit, met slechts twee graden van seizoensvariatie. Er is heel weinig menselijke ontwikkeling in het gebied, zo veel mangrovebossen blijven langs de onontwikkelde kustlijn. De wind in de regio beweegt van oost naar west en een windschaduw die de passaatwinden blokkeert; er is zowel directe regenval in de oceaan als afvoer van het land.
De koralen registreren al deze milieuactiviteiten en, door verschillende analyses, Linsley gebruikt de kernen die hij in Panama heeft verzameld om de geschiedenis van koraalverbleking en hydrologische veranderingen in de regio tot halverwege de 19e eeuw te reconstrueren. De resultaten van Linsley zullen uiteindelijk leiden tot een beter begrip van seizoens- en decenniumveranderingen in regenval in Midden-Amerika.
Deze informatie zal de regio helpen om op verschillende manieren op de klimaatdruk te reageren. Agrarische zaken, regeringen, en boeren kunnen het gebruiken om toekomstige fluctuaties in regenval te plannen en effectieve gewasbeheerpraktijken te implementeren. De kennis zal ook helpen bij de inspanningen van de Panama Canal Authority, die de Panamakanaalsluizen bedient, veerkracht opbouwen en aanpassen aan veranderingen in regenval. Er is veel water nodig om schepen zonder pompen door de sluizen te verplaatsen, dus een gebrek aan regen kan leiden tot kostbare verstoringen van het scheepvaartverkeer door het Panamakanaal.
Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com