Wetenschap

Science >> Wetenschap > >> Natuur

Zwakkere oceaanstromingen leiden tot een afname van de voedingsstoffen voor het leven in de Noord-Atlantische oceaan tijdens de prehistorische klimaatverandering

Science deze week. Onder leiding van Jean Lynch-Stieglitz, een professor aan de School of Earth of Atmospheric Sciences van Georgia Tech, bestond het team ook uit voormalige studenten van Lynch-Stieglitz:Tyler Vollmer, Shannon Valley en Eric Blackmon, samen met Sifan Gu (Jiao Tong University School of Oceanografie) en Thomas Marchitto (Universiteit van Colorado, Boulder).

"Het onderzoek test een concept dat voorheen alleen in theorie en modellen werd onderzocht", zegt Lynch-Stieglitz. "De grootschalige Atlantische omwentelingscirculatie levert de voedingsstoffen die ten grondslag liggen aan de biologische productiviteit in de Noord-Atlantische Oceaan."

Omdat de stroming naar verwachting de komende eeuw zal blijven verzwakken als gevolg van de uitstoot van broeikasgassen, verwachten onderzoekers dat de Noord-Atlantische Oceaan steeds minder voedingsstoffen zal ontvangen.

"Dit concept heeft reële implicaties voor de toekomstige gezondheid van de oceanen en de visserij", legt Lynch-Stieglitz uit. De gevolgen variëren van een afname van de vispopulaties tot een mogelijke impact op de hoeveelheid CO₂ de oceaan kan opnemen.

"De dramatische klimaatveranderingen die de aarde in het verleden heeft meegemaakt, kunnen ons helpen begrijpen welke delen van het aardsysteem kwetsbaar zijn voor verandering, en ons helpen ideeën over de gevolgen van de voortdurende klimaatverandering te evalueren", voegt ze eraan toe.

Georgia Tech-onderzoekers zijn klaar met onderzoeken hoe de prehistorische verzwakking van een grote oceaanstroming leidde tot een afname van de voedingsstoffen in de oceaan en negatieve gevolgen voor het leven in de Noord-Atlantische oceaan. De resultaten ondersteunen voorspellingen over hoe onze oceanen zouden kunnen reageren op een veranderend klimaat – en wat dat betekent voor het leven in de oceaan. Credit:Georgia Tech / Jean Lynch-Stieglitz

Een onwaarschijnlijk mysterie

Het team bestudeerde de Jongere Dryas, een periode tijdens de overgang uit de laatste ijstijd, toen er sprake was van een verzwakking van de Atlantische circulatie. Door te onderzoeken hoe de voedingsstroom veranderde toen de circulatie in het verleden verzwakte, hoopten de onderzoekers beter te begrijpen wat we kunnen verwachten van de huidige opwarmende oceanen.

Het team ging echter aanvankelijk niet met dit doel voor ogen aan de slag; het werk begon als een bacheloronderzoeksproject met een intrigerend mysterie. Eric Blackmon, destijds student in het laboratorium van Lynch-Stieglitz, was geïnteresseerd in het onderzoeken van de verdwijning van een soort plankton uit de Noord-Atlantische Oceaan tijdens de laatste ijstijd.

"De uitkomst van dit onderzoek was verbijsterend", herinnert Lynch-Stieglitz zich. Het team besloot een zelden gebruikte techniek te gebruiken om de resultaten beter te begrijpen. De methode voor het reconstrueren van de zuurstofconcentratie in zeewater leverde een ongebruikelijk duidelijk beeld op van hoe de zuurstofconcentratie in het zeewater in de loop van de tijd was veranderd.

"Ons team realiseerde zich dat de techniek, in combinatie met een eerdere reconstructie van de zeewaterchemie, belangrijke informatie opleverde over de geschiedenis en mechanismen van de aanvoer van voedingsstoffen in de Noord-Atlantische Oceaan", zegt Lynch-Stieglitz. "We wilden een kleine vraag beantwoorden en ontdekten gaandeweg dat onze gegevens bredere implicaties hebben dan we hadden verwacht."

Mooie kleine schelpjes

Met deze nieuwe techniek analyseerde het team sedimentlagen in de Straat van Florida, een nauwe doorgang tussen de Florida Keys en Cuba, waar de Golf van Mexico en de Atlantische Oceaan samenkomen. Door in deze lagen te boren en een cilindervormig monster te nemen, "geven de lagen van ophopende sedimenten een milieugeschiedenis op de locatie", legt Lynch-Stieglitz uit. In dit geval "keken we hoe de schillen van eencellige organismen, genaamd foraminifera veranderd met de tijd." Omdat foraminifera leven op de oceaanbodem, hun schelpen hopen zich op in elke laag sediment, waardoor belangrijke chemische kenmerken behouden blijven die kunnen worden gebruikt om de chemie van de oceaan waarin ze leefden te reconstrueren.

Georgia Tech-onderzoekers zijn klaar met onderzoeken hoe de prehistorische verzwakking van een grote oceaanstroming leidde tot een afname van de voedingsstoffen in de oceaan en negatieve gevolgen voor het leven in de Noord-Atlantische oceaan. De resultaten ondersteunen voorspellingen over hoe onze oceanen zouden kunnen reageren op een veranderend klimaat – en wat dat betekent voor het leven in de oceaan. Credit:Georgia Tech / Jean Lynch-Stieglitz

"Het is behoorlijk verbazingwekkend dat de oceaanchemie uit het verleden zo gedetailleerd kan worden gereconstrueerd met behulp van prachtige, kleine schelpen", zegt Lynch-Stieglitz.

Uit het onderzoek bleek dat tijdens de Jongere Dryas, toen de kantelende circulatie verzwakte, de voedingsstoffen in de Golfstroom afnamen en de hoeveelheid zuurstof in de Straat van Florida toenam. Het team ontdekte ook dat naarmate de voedingsstroom afnam, de hoeveelheid biologische productiviteit in de Noord-Atlantische Oceaan ook afnam.

"De studie vertegenwoordigt een belangrijke ontwikkeling van de op koolstofisotoop gebaseerde proxy voor zuurstofconcentraties uit het verleden", zegt Lynch-Stieglitz. "Het record is zeer schoon en de omvang en timing van de veranderingen in opgeloste zuurstof worden in verbazingwekkende mate weerspiegeld in de fosfaatreconstructie."

Voorbij het klimaat

Naast deze bevindingen over hoe de oceaan werkt, heeft het team ook onderzoek gedaan naar foraminiferen biedt ook nieuwe manieren om te begrijpen hoe voedingsstoffen door de oceaan circuleren, en hoe we dit onderzoeken. Deze vensters die laten zien hoe de oceanen op aarde in het verleden zijn veranderd, bieden een cruciaal hulpmiddel voor het testen van modellen, waardoor we beter kunnen voorspellen hoe onze oceanen en de hulpbronnen die ze bieden, in de toekomst kunnen reageren op de klimaatverandering.

"De fysieke veranderingen in het aardsysteem kunnen diepgaande veranderingen hebben op het leven in de oceaan en verstrekkende gevolgen hebben", merkt Lynch-Stieglitz op. "Klimaatverandering gaat over meer dan alleen klimaat."

Meer informatie: Jean Lynch-Stieglitz et al, Een verminderde voedingsstroom in de Noord-Atlantische Oceaan tijdens de klimaatomkering in de jongere Dryas, Wetenschap (2024). DOI:10.1126/science.adi5543
Journaalinformatie: Wetenschap

Aangeboden door Georgia Institute of Technology

Science deze week. Onder leiding van Jean Lynch-Stieglitz, een professor aan de School of Earth of Atmospheric Sciences van Georgia Tech, bestond het team ook uit voormalige studenten van Lynch-Stieglitz:Tyler Vollmer, Shannon Valley en Eric Blackmon, samen met Sifan Gu (Jiao Tong University School of Oceanografie) en Thomas Marchitto (Universiteit van Colorado, Boulder).

"Het onderzoek test een concept dat voorheen alleen in theorie en modellen werd onderzocht", zegt Lynch-Stieglitz. "De grootschalige Atlantische omwentelingscirculatie levert de voedingsstoffen die ten grondslag liggen aan de biologische productiviteit in de Noord-Atlantische Oceaan."

Omdat de stroming naar verwachting de komende eeuw zal blijven verzwakken als gevolg van de uitstoot van broeikasgassen, verwachten onderzoekers dat de Noord-Atlantische Oceaan steeds minder voedingsstoffen zal ontvangen.

"Dit concept heeft reële implicaties voor de toekomstige gezondheid van de oceanen en de visserij", legt Lynch-Stieglitz uit. De gevolgen variëren van een afname van de vispopulaties tot een mogelijke impact op de hoeveelheid CO₂ de oceaan kan opnemen.

"De dramatische klimaatveranderingen die de aarde in het verleden heeft meegemaakt, kunnen ons helpen begrijpen welke delen van het aardsysteem kwetsbaar zijn voor verandering, en ons helpen ideeën over de gevolgen van de voortdurende klimaatverandering te evalueren", voegt ze eraan toe.

Georgia Tech-onderzoekers zijn klaar met onderzoeken hoe de prehistorische verzwakking van een grote oceaanstroming leidde tot een afname van de voedingsstoffen in de oceaan en negatieve gevolgen voor het leven in de Noord-Atlantische oceaan. De resultaten ondersteunen voorspellingen over hoe onze oceanen zouden kunnen reageren op een veranderend klimaat – en wat dat betekent voor het leven in de oceaan. Credit:Georgia Tech / Jean Lynch-Stieglitz

Een onwaarschijnlijk mysterie

Het team bestudeerde de Jongere Dryas, een periode tijdens de overgang uit de laatste ijstijd, toen er sprake was van een verzwakking van de Atlantische circulatie. Door te onderzoeken hoe de voedingsstroom veranderde toen de circulatie in het verleden verzwakte, hoopten de onderzoekers beter te begrijpen wat we kunnen verwachten van de huidige opwarmende oceanen.

Het team ging echter aanvankelijk niet met dit doel voor ogen aan de slag; het werk begon als een bacheloronderzoeksproject met een intrigerend mysterie. Eric Blackmon, destijds student in het laboratorium van Lynch-Stieglitz, was geïnteresseerd in het onderzoeken van de verdwijning van een soort plankton uit de Noord-Atlantische Oceaan tijdens de laatste ijstijd.

"De uitkomst van dit onderzoek was verbijsterend", herinnert Lynch-Stieglitz zich. Het team besloot een zelden gebruikte techniek te gebruiken om de resultaten beter te begrijpen. De methode voor het reconstrueren van de zuurstofconcentratie in zeewater leverde een ongebruikelijk duidelijk beeld op van hoe de zuurstofconcentratie in het zeewater in de loop van de tijd was veranderd.

"Ons team realiseerde zich dat de techniek, in combinatie met een eerdere reconstructie van de zeewaterchemie, belangrijke informatie opleverde over de geschiedenis en mechanismen van de aanvoer van voedingsstoffen in de Noord-Atlantische Oceaan", zegt Lynch-Stieglitz. "We wilden een kleine vraag beantwoorden en ontdekten gaandeweg dat onze gegevens bredere implicaties hebben dan we hadden verwacht."

Mooie kleine schelpjes

Met deze nieuwe techniek analyseerde het team sedimentlagen in de Straat van Florida, een nauwe doorgang tussen de Florida Keys en Cuba, waar de Golf van Mexico en de Atlantische Oceaan samenkomen. Door in deze lagen te boren en een cilindervormig monster te nemen, "geven de lagen van ophopende sedimenten een milieugeschiedenis op de locatie", legt Lynch-Stieglitz uit. In dit geval "keken we hoe de schillen van eencellige organismen, genaamd foraminifera veranderd met de tijd." Omdat foraminifera leven op de oceaanbodem, hun schelpen hopen zich op in elke laag sediment, waardoor belangrijke chemische kenmerken behouden blijven die kunnen worden gebruikt om de chemie van de oceaan waarin ze leefden te reconstrueren.

Georgia Tech-onderzoekers zijn klaar met onderzoeken hoe de prehistorische verzwakking van een grote oceaanstroming leidde tot een afname van de voedingsstoffen in de oceaan en negatieve gevolgen voor het leven in de Noord-Atlantische oceaan. De resultaten ondersteunen voorspellingen over hoe onze oceanen zouden kunnen reageren op een veranderend klimaat – en wat dat betekent voor het leven in de oceaan. Credit:Georgia Tech / Jean Lynch-Stieglitz

"Het is behoorlijk verbazingwekkend dat de oceaanchemie uit het verleden zo gedetailleerd kan worden gereconstrueerd met behulp van prachtige, kleine schelpen", zegt Lynch-Stieglitz.

Uit het onderzoek bleek dat tijdens de Jongere Dryas, toen de kantelende circulatie verzwakte, de voedingsstoffen in de Golfstroom afnamen en de hoeveelheid zuurstof in de Straat van Florida toenam. Het team ontdekte ook dat naarmate de voedingsstroom afnam, de hoeveelheid biologische productiviteit in de Noord-Atlantische Oceaan ook afnam.

"De studie vertegenwoordigt een belangrijke ontwikkeling van de op koolstofisotoop gebaseerde proxy voor zuurstofconcentraties uit het verleden", zegt Lynch-Stieglitz. "Het record is zeer schoon en de omvang en timing van de veranderingen in opgeloste zuurstof worden in verbazingwekkende mate weerspiegeld in de fosfaatreconstructie."

Voorbij het klimaat

Naast deze bevindingen over hoe de oceaan werkt, heeft het team ook onderzoek gedaan naar foraminiferen biedt ook nieuwe manieren om te begrijpen hoe voedingsstoffen door de oceaan circuleren, en hoe we dit onderzoeken. Deze vensters die laten zien hoe de oceanen op aarde in het verleden zijn veranderd, bieden een cruciaal hulpmiddel voor het testen van modellen, waardoor we beter kunnen voorspellen hoe onze oceanen en de hulpbronnen die ze bieden, in de toekomst kunnen reageren op de klimaatverandering.

"De fysieke veranderingen in het aardsysteem kunnen diepgaande veranderingen hebben op het leven in de oceaan en verstrekkende gevolgen hebben", merkt Lynch-Stieglitz op. "Klimaatverandering gaat over meer dan alleen klimaat."

Meer informatie: Jean Lynch-Stieglitz et al, Een verminderde voedingsstroom in de Noord-Atlantische Oceaan tijdens de klimaatomkering in de jongere Dryas, Wetenschap (2024). DOI:10.1126/science.adi5543
Journaalinformatie: Wetenschap

Aangeboden door Georgia Institute of Technology

Het catastrofale weer in Brazilië leidt tot een golf van complottheorieën

De Braziliaanse autoriteiten waarschuwen voor meer overstromingen en aardverschuivingen als nieuwe regenbuien het zuiden treffen

Hoofdlijnen

Elektronica
Biologie
Zonsverduistering
Wiskunde
French | Italian | Spanish | Portuguese | Swedish | German | Dutch | Danish | Norway |

Wetenschap © https://nl.scienceaq.com