Ein internationales Forschungsteam hat eine bahnbrechende Methode entwickelt, um vergangene Meerestemperaturen auf täglicher Basis zu rekonstruieren, indem sie die besonderen Eigenschaften von Rhodolithen, einer Form von Rotalgen, nutzen. Diese innovative Technik ermöglicht eine detaillierte Analyse des Temperaturverlaufs, die für das Verständnis der Reaktionen mariner Ökosysteme auf die globale Erwärmung von entscheidender Bedeutung ist. Die Ergebnisse dieser Forschung wurden kürzlich in der Fachzeitschrift Communications Earth & Environment veröffentlicht.
Die Studie, die unter der Leitung der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und des Max-Planck-Instituts für Chemie durchgeführt wurde, konzentrierte sich auf Rhodolithen, die knollenförmige Kalkstrukturen sind, die von Rotalgen gebildet werden. Diese Algen sind in den Ozeanen weltweit verbreitet und bieten als natürliche Archive wertvolle Informationen über historische Temperaturverhältnisse. Der neue Ansatz verwandelt eine einzelne Rhodolithen-Knolle in ein detailliertes Klimaarchiv, das nicht nur langfristige Trends, sondern auch tägliche Temperaturschwankungen erfasst.
Um diese Methode zu entwickeln, kombinierten die Forscher verschiedene Techniken. Zunächst wurde die Alge mit einem speziellen Farbstoff behandelt, der sich im Kalk ablagert. Dies ermöglichte es den Wissenschaftlern, das Wachstum der einzelnen Zweige der Rhodolithen über einen Zeitraum von vier Monaten hinweg markiert zu verfolgen. Anschließend wurde die Rhodolith-Knolle mit einer hochmodernen Mikro-Computertomographie gescannt, die eine dreidimensionale Darstellung der inneren Wachstumsschichten ermöglichte.
Ein entscheidender Schritt war die Analyse der chemischen Zusammensetzung der einzelnen Schichten. Hierbei wurde ein Laser verwendet, um winzige Partikel des Algen-Skeletts zu verdampfen, die dann mit einem Massenspektrometer untersucht wurden. Dabei wurde das Verhältnis der chemischen Elemente Magnesium und Strontium in den Schichten gemessen, was den Forschern ermöglichte, die Meerestemperaturen zum Zeitpunkt der jeweiligen Schichtbildung abzuleiten.
Ein weiteres innovatives Element der Methode war die Anwendung von „Dynamic Time Warping“, einer Technik, die es den Wissenschaftlern ermöglichte, die Daten aus verschiedenen Zweigen der Rhodolithen in eine lückenlose Zeitreihe zu integrieren. Lena Li, die Erstautorin der Studie, erläuterte, dass jeder Zweig der Rhodolithen nur einen Teil der Temperaturaufzeichnung erfassen kann. Durch die rechnerische Angleichung des Wachstums der Zweige konnte das Team eine vollständige, tägliche Temperaturhistorie aus einer einzigen Knolle erstellen.
Die Forscher testeten ihre Methode im Roten Meer, einer Region, die durch hohe Temperaturen und salzhaltige Bedingungen gekennzeichnet ist. Dort konnten sie mithilfe eines einzelnen Rhodolithen die Meerestemperaturen über 133 Tage, von März bis Juli 2024, nachverfolgen. Die Ergebnisse wurden mit direkt im Riff installierten Messgeräten verglichen und zeigten eine bemerkenswerte Übereinstimmung, was die Zuverlässigkeit der neuen Methode unterstreicht.
Die Ergebnisse dieser Studie bieten nicht nur Einblicke in die spezifischen Temperaturverhältnisse im Roten Meer, sondern haben auch das Potenzial, auf Rhodolithen aus anderen Regionen angewendet zu werden. Die Methodik könnte auch für die Rekonstruktion von Temperaturdaten aus Korallen oder anderen Organismen genutzt werden, die in der Lage sind, historische Klimadaten zu speichern.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese innovative Technik zur Rekonstruktion täglicher Meerestemperaturen mit Hilfe von Rhodolithen nicht nur ein wertvolles Werkzeug für die Klimaforschung darstellt, sondern auch dazu beitragen kann, die Reaktionen mariner Ökosysteme auf den Klimawandel besser zu verstehen. Durch die Schaffung eines hochauflösenden Klimadatensatzes könnten Forscher die paläoklimatischen Entwicklungen genauer nachvollziehen und die Auswirkungen der globalen Erwärmung auf bedrohte marine Lebensräume besser vorhersagen.
Die Studie involvierte mehrere Institutionen aus verschiedenen Ländern, darunter das Max-Planck-Institut für Chemie, die Johannes Gutenberg-Universität Mainz, sowie Partner aus Spanien, Kanada und Saudi-Arabien, was die internationale Zusammenarbeit in der Klimaforschung verdeutlicht.
