We hebben nu allemaal het beeld van de ijsbeer gezien, zijn indrukwekkende aanwezigheid verminderd door isolatie op een bitter klein fragment van ijs, omgeven door een kobaltzee die er niet zou moeten zijn. Als een symbolische uitdrukking van snelle klimaatverandering, is het onmiskenbaar overtuigend.
gerelateerde inhoud
- Twee Smithsonian Scientists ontrafelen de mysterieuze omstandigheden van een geschiedenis van dood en verandering in 1866
- Een zeldzame openbare vertoning van een 17e-eeuws Maya-manuscript
- De Gorilla-schedels van Dian Fossey zijn wetenschappelijke schatten en een symbool van haar gevecht
- Voor wetenschappers kunnen stukjes walvisoorwas biologische schatten zijn
Maar als je echt een beter begrip wilt krijgen van wat er gebeurt in het Noordpoolgebied en het Subarctisch gebied, moet je in plaats daarvan een organisme bewonderen dat veel bescheidener en onbekender is dan de ijsbeer: de koraalalgen van het geslacht Clathromorphum .
Het zijn geen algen zoals men gewoonlijk denkt, als iets wat slijmerig en groen is dat op het strand of op een vijver drijft. Corallines zijn rode algen met harde schelpen van calciumcarbonaat rond elke cel, en ze groeien wereldwijd. Koraalalgen van het geslacht Clathromorphum zijn specifiek voor de grote breedtegraden en koude wateren van het Noordpoolgebied en het Subarctisch gebied, en ze hebben kritisch belangrijke verhalen te vertellen over hun oceaan en hoe het door de eeuwen heen is veranderd.
Wetenschappers zeggen dat ze ook een belangrijk informatiearchief zijn. Dat komt omdat algen jaar na jaar in verschillende lagen groeien en hun omgeving ijverig vastleggen in het proces.
"Er zijn andere mariene archieven in het Noordpoolgebied, zoals diepzeesedimentkernen en kortlevende tweekleppigen, maar koraalalgen zijn de enige archieven die gedurende honderden jaren oppervlaktecondities vastleggen bij seizoensresoluties", zegt Jochen Halfar, universitair hoofddocent van geologie aan de Universiteit van Toronto en hoofdwetenschapper in de Paleoclimate and Paleoecology Research Group. “We hebben een aantal archieven op het land, bijvoorbeeld ijskernen van gletsjers en ijskappen. Maar dat is niet het zeeklimaat, en de rode algen laten ons nu voor het eerst het zeeklimaat van de grote breedtegraden jaar na jaar reconstrueren in het verleden. "
Korallijne algen groeien op een harde ondergrond, bedekken keien en andere structuren zoals een soort hard geschild tapijt en hebben de kleur van een tweedpak van Dolores Umbridge. (Maggie D. Johnson, NMNH) 
Clathromorphum is met name interessant geworden voor wetenschappers vanwege de woonplaats en het vermogen om een zeer, zeer lange tijd te bloeien - mogelijk duizenden jaren. (Nick Caloyianis) 
Omdat ze planten zijn, fotosynthetiseren ze zonlicht om te groeien, en terwijl ze groeien, ontwikkelen alkalische algen een stijve skeletstructuur van calciumcarbonaat die zich in de loop van de tijd opbouwt. (Walter Adey) Hoe ver in het verleden de carrière-lange focus was van Walter Adey, emeritus onderzoekswetenschapper en curator bij het Smithsonian's National Museum of Natural History. Een 1.200 jaar oud monster van koraalalgen dat Adey en zijn team voor de kust van Labrador in 2013 verzamelden, is een van de honderden zelden getoonde museumspecimens die te zien zijn in de tentoonstelling "Objects of Wonder", die op 10 maart 2017 werd geopend. show onderzoekt de cruciale rol die museumcollecties spelen in de wetenschappelijke zoektocht naar kennis.
Volgens alle verhalen is Adey de grondlegger van het coralline-onderzoek, nadat hij specimens had verzameld en hun geheimen had onderzocht sinds hij in 1964 bij het Smithsonian Institution kwam (hij ging pas vorig jaar met pensioen, hoewel dat niet betekent dat zijn onderzoek naar corallines is vertraagd ). Grotendeels door zijn inspanningen, het verzamelen van het Noordpoolgebied via de tropen, vaak op schepen die hij ofwel zelf bouwde of herbouwde, zijn ongeveer 100.000 monsters van korallijnen van verschillende soorten ondergebracht in de collectie van het museum.
Clathromorphum is echter van bijzonder belang geworden voor wetenschappers vanwege waar het leeft en zijn vermogen om een zeer, zeer lange tijd - mogelijk duizenden jaren - te gedijen, terwijl klimaatinformatie wordt gearchiveerd terwijl het groeit.
"Koraalriffen in de tropen zijn gebruikt om omgevingen in het verleden te bepalen, " zegt Adey. “Maar in het Noordpoolgebied zijn er geen koraalriffen in ondiep water. Er zijn extreem diepwaterkoralen, maar deze verschillen sterk van de soorten en soorten tropische koraalriffen en ze hebben heel weinig gespeeld bij het bepalen van de geschiedenis van het Noordpoolgebied. Dus de enige echte bronnen van veroudering en daten uit het verleden, vooral de temperatuur, zijn korallines, en dit is relatief nieuw. ”
Korallijne algen groeien op een harde ondergrond, bedekken keien en andere structuren zoals een soort hard geschild tapijt en hebben de kleur van een tweedpak van Dolores Umbridge.
Omdat ze planten zijn, fotosynthetiseren ze zonlicht om te groeien, en terwijl ze groeien, ontwikkelen ze een stijve skeletstructuur van calciumcarbonaat die zich in de loop van de tijd opbouwt. Net als bomen op vaste grond documenteren ze hun groei in ringen of lagen - 'bomen van de zee', noemt Halfar ze. Omdat ze meer groeien als ze meer licht hebben, kunnen wetenschappers jaarlijks zeebedekking schatten op basis van de dikte van de ring of laag van elk jaar.
Walter Adey (midden) met duikers Thew Suskiewicz (links) en Mike Fox tonen een exemplaar van 17 pond koraalalgen gevonden bij Kingitok Island, Labrador. (David Belanger) “Als je een jaar vergelijkt waarin het zee-ijs heel vroeg in het seizoen wordt afgebroken, toen de algen meer licht ontvingen en meer konden groeien, vergeleken met andere jaren waarin het zee-ijs meer en langer bedekte, kunnen we kalibreren hoe lang er was zee-ijs gedurende een specifiek jaar op basis van de breedte van deze lagen, ”zegt Halfar.
Wetenschappers bevestigen deze gegevens met satellietbeelden genomen sinds de jaren 1970 met dekking van zeeijs. Omdat deze waarden zijn gekalibreerd, zegt Halfar, kunnen onderzoekers de algen gebruiken om zee-ijsbedekking te analyseren lang voordat satellietbeelden beschikbaar waren. Het verstrekken van deze gegevens op de lange termijn is een kritisch belangrijke rol die de algen spelen in de zoektocht naar een beter begrip van de effecten van door de mens veroorzaakte klimaatverandering in het Noord- en Zuidpoolgebied.
"We hebben geen andere manier om de oppervlakte-oceaanomstandigheden in het Noordpoolgebied te reconstrueren met een jaarlijkse resolutie in de afgelopen honderd jaar." Zegt Halfar. “We hebben zeer weinig observatiegegevens uit het Noordpoolgebied omdat er niet veel mensen wonen die op heel veel plaatsen metingen verrichten. Veel daarvan is afkomstig van satellietgegevens en dat is pas sinds de jaren zeventig. ”
Deze enorme hiaten in gegevens voordat satellietbeelden beschikbaar waren, zijn aanzienlijk vanwege het cyclische karakter van klimaatpatronen. Bijvoorbeeld, de Atlantische multidecadale oscillatie - die de temperatuur van het zeeoppervlak beïnvloedt en het Atlantische orkaanseizoen, droogte in Noord-Amerika, sneeuwval in de Alpen en regenval in de Afrikaanse Sahel, en andere verre gevolgen - kan beïnvloeden, werkt op een 50- tot Tijdschema van 70 jaar in de noordelijke Atlantische Oceaan op grote breedte.
"Je kunt je dus voorstellen dat als je 45 jaar goede observatiegegevens hebt [van satellieten], je slechts een halve cyclus vastlegt, " zegt Halfar. "We moeten het klimaat op de Noordpool in een langetermijnperspectief plaatsen om het klimaatsysteem volledig te begrijpen, en ook om klimaatverandering in de toekomst te projecteren."
Oppervlaktecondities zijn echter slechts een deel van het verhaal dat corallines vertellen, en nu wetenschappers nieuwe technologieën toepassen, kunnen ze nog meer vragen stellen.
"Alleen de top ervan is levend weefsel, maar het bouwt deze massa op die al zijn hele leven veranderingen in de omgeving registreert", zegt Branwen Williams, universitair docent milieukunde aan de WM Keck Science Department van Claremont McKenna, Pitzer, en Scripps hogescholen. “De chemicaliën die ze in hun skelet vormen, veranderen afhankelijk van wat er in de omgeving om hen heen gebeurt. Ze concentreren meer magnesium in hun skelet als de temperatuur warmer is, en minder als het kouder is. "
Door het magnesiumgehalte in de lagen te analyseren, kunnen wetenschappers gegevens over de watertemperatuur verkrijgen, zelfs tot een periode van zes maanden, bijvoorbeeld vanaf de lente, wanneer het water opwarmt, tot de winter. Het analyseren van barium kan helpen het zoutgehalte te bepalen. En op het gebied van coralline-onderzoek gebruiken Williams en een collega boorisotopen om de pH te helpen bepalen, een ander kritisch bestanddeel in de waterchemie.
Ondertussen gebruiken Adey en zijn postdoctorale collega, Merinda Nash uit Australië, de high-tech instrumenten van de mineralogie van het museum om aan te tonen dat de gecalcificeerde celwanden van de corallines buitengewoon complex zijn, met veel soorten carbonaatmineralen en microstructuren op nanometerschalen . Deze nieuwe informatie helpt de archieven van klimatologen te verfijnen.
Hoewel dit laboratoriumwerk ons begrip van hoeveel korallines ons kan vertellen blijft uitbreiden, blijft het vinden en verzamelen van Clathromorphum een arbeidsintensieve, moeilijke taak, waarbij duikers moeten werken in frigide watertemperaturen.
Adey's oorspronkelijke werk met korallines was het tot stand brengen van wereldwijde diversiteit. En decennia geleden was hij in staat om enorme Caraïbische riffen van korallijnen te tonen die tot 3000 jaar oud waren, alleen beperkt door de zeespiegel. Naarmate de vragen rond klimaatverandering urgenter werden, met name in het Noordpoolgebied, begon zijn aandacht te verschuiven naar het vinden van monsters van Clathromorphum die honderden, zo niet duizenden, jaren oud zijn.
Op drie expedities tussen 2011 en 2013 hebben Adey en zijn team van afgestudeerde studenten een groot deel van de kust van Labrador afgelegd, waarbij ze niet alleen probeerden de oudste exemplaren van Clathromorphum te vinden die ze konden, maar ook analyseerden welke omgevingscondities de beste habitat waren voor de algen om te groeien zonder te worden verpletterd door ijs, verveeld door kokkels of anderszins aangetast door natuurlijke factoren.
Ze vonden monsters tot ongeveer 1.800 jaar oud in gespecialiseerde omgevingen waar de korallijnen veel ouder konden worden omdat gaten-saaie organismen niet konden overleven. Ze waren ook in staat om een soort substraat in kaart te brengen waarvan wetenschappers konden verwachten dat ze in toekomstige expedities veel meer van de algen in het Noordpoolgebied zouden vinden.
Halfar reisde bijvoorbeeld afgelopen zomer van Groenland naar de Northwest Passage op zoek naar Clathromorphum . Zijn focus ligt op het vinden van monsters tot 200 jaar oud op zoveel mogelijk locaties in het Noordpoolgebied om een breed scala aan gegevens te creëren van vóór het begin van de industriële revolutie, toen de menselijke koolstofvoetafdruk dramatisch begon te groeien.
"Wat nu mogelijk lijkt, is een netwerk van klimaatreconstructies tot stand kunnen brengen die ongeveer 150 jaar teruggaan, en zelfs dat is een grote stap vooruit van alleen werken vanuit satellietobservaties uit de jaren 1970", zegt hij. “Elke regio is anders op het gebied van zee-ijsverlies. Met dit brede netwerk in het Noordpoolgebied kunnen we het verlies aan zee-ijs in elk gebied gedetailleerd onderzoeken. ”
" Objects of Wonder: From the Collections of the National Museum of Natural History" is te zien van 10 maart 2017 tot 2019.
