Promovendus: Linda Dämmer
Datum: 29 november
Tijd: 12:15
Instituut: Universiteit Utrecht
Locatie: Academiegebouw, Domplein 29, Utrecht

Promotor:
prof. dr. Gert-Jan Reichart
dr. Lennart de Nooijer

Titel proefschrift: Elements and Isotopes in Foraminifera – Magnesium Uptake, Biomineralization and Proxy Application

Abstract:

Om ervoor te zorgen dat we ons kunnen voorbereiden op de aanhoudende klimaatverandering en deze kunnen beperken, is een grondig begrip van het klimaatsysteem en het gedrag in het verleden noodzakelijk. Dit vereist niet alleen dat we de ernst reconstrueren, maar ook de timing van veranderende klimaatparameters. Omdat parameters zoals paleotemperatuur niet direct kunnen worden gemeten, is een zogenaamde proxy nodig. Een veel gebruikte proxy is de relatie tussen Mg/Ca in foriferale schelpen en de temperatuur van het zeewater. Foraminiferen zijn eencellige organismen, waarvan sommige carbonaatschillen bouwen waarin de hoeveelheid Mg in de fabriek is verwerkt, correleert met de temperatuur. Om dergelijke proxy’s met vertrouwen toe te passen, is het cruciaal om het fundamentele proces te begrijpen. Hoewel het al tientallen jaren wordt gebruikt, zijn er nog steeds veel open vragen als het gaat om Mg/Ca in foraminiferen. In dit proefschrift laat ik zien dat een groot deel van de natuurlijke variabiliteit die wordt waargenomen in foraminiferale Mg/Ca kan worden toegeschreven aan variabiliteit in de timing van calcificatie. Als een foraminifer ’s avonds begint met biomineralisatie, zal de gemiddelde Mg/Ca van dat carbonaat aanzienlijk hoger zijn dan wanneer het ’s ochtends zou zijn neergeslagen. Dit benadrukt dat hoewel Mg/Ca als proxy voor temperatuur goed werkt, we nog steeds geen inzicht hebben in de processen die betrokken zijn bij de opname van Mg. Door middel van kweekexperimenten kon ik aantonen dat Mg in twee stappen wordt gefractioneerd tijdens biomineralisatie. Eerst wanneer Mg van zeewater naar de plaats van verkalking wordt getransporteerd door middel van transmembraantransport en een tweede stap vindt plaats tijdens het neerslaan in de verkalkingsvloeistof. Samen beschrijven deze stappen de totale fractionering tussen Mg-isotopen in zeewater en die in het foraminiferale calciet.

Met behulp van monsters uit de Middellandse Zee heb ik de Mg/Ca-T-kalibratie voor de planktonsoort Globigerinoides ruber  uitgebreid naar de lagere temperatuurlimieten. Hoewel ik ook heb laten zien dat de reconstructie van kleinschalige veranderingen erg moeilijk is omdat planktonische foraminiferen gedurende hun hele levenscyclus een groot aantal omgevingsparameters ervaren als gevolg van lateraal transport via oceaanstromingen. Grootschalige kenmerken zoals circulatiepatronen kunnen echter worden afgeleid uit foraminiferen, in een downcore-studie analyseerde ik redoxgevoelige elementen in benthische en planktonische foraminiferen uit de Alboranzee en ontdekte dat van 9 tot 5 kyr BP, terwijl de oostelijke Middellandse Zee lage zuurstofomstandigheden ervoer, benthische foraminiferen gemobiliseerde Mn oppikten die door diepe waterstromingen van het oostelijke bekken naar het westelijke bekken werd getransporteerd. Dit geeft aan dat het circulatiepatroon in die tijd nog leek op de anti-estuariene circulatie die we vandaag zien. Hoewel ze een lang fossielenbestand hebben, geven cultuurexperimenten aan dat sommige foraminiferen ook onder toekomstige klimaatomstandigheden kunnen gedijen. Contra-intuïtief vertoonden grote benthische foraminiferen dikkere schaalwanden en een groter aantal kamers toegevoegd onder verhoogde atmosferische CO2-niveaus. Alleen wanneer de CO2-concentratie te veel toeneemt, wegen de negatieve effecten van de verlaagde pH van het zeewater op tegen de positieve effecten van een verhoogde beschikbaarheid van opgeloste koolstofsoorten – bouwstenen die nodig zijn om carbonaat te vormen – een netto negatief effect en een vermindering van de groei.