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Klimaforschung Austernschalen helfen bei der Klimaforschung

| Redakteur: Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Klimaveränderungen vor rund 14 Millionen Jahren mit einer Auflösung von Monaten untersuchen – mit klassischen geologischen Bohrkernanalysen ist dies nicht möglich. Österreichische Wissenschaftler haben jetzt Austernschalen untersucht, um diese Ergebnisse zu verfeinern.

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Als Delikatesse von vielen geschätzt, aber durchaus auch für Forschungsfragen geeignet: Die Auster. (Bild: LABORPRAXIS)
Als Delikatesse von vielen geschätzt, aber durchaus auch für Forschungsfragen geeignet: Die Auster. (Bild: LABORPRAXIS)

Wien/Österrreich – Der Zusammenbruch des Saisonmusters prägte einen Zeitraum des dramatischen Klimawandels vor 16 bis 12 Mio. Jahren. Dies ist das Ergebnis einer Analyse fossiler Austernschalen aus dem Wiener Raum. Diese Schalen "speichern" durch den jährlichen Calciumcarbonat-Zuwachs Information über Klimabedingungen mit hoher zeitlicher Auflösung. Im Rahmen eines Projekts des Wissenschaftsfonds FWF wurden diese Zuwächse nun analysiert. Die dabei entdeckte Änderung des jährlichen Saisonmusters im Untersuchungszeitraum überrascht, da bisher nur eine starke Temperaturabnahme bekannt war.

Klimawandel ist nicht neu. Schon einmal, vor 14 Millionen Jahren, kippte das globale Klima. Verstehen, was damals passierte, hilft heutige Klimavorgänge zu interpretieren. Aber was genau passierte damals? Aufgrund fehlender prähistorischer Klimaaufzeichnungen lässt diese Frage WissenschafterInnen zu ungewöhnlichen Methoden greifen. Einen besonderen Zugang wählten nun die Experten des Naturhistorischen Museums in Wien: Austernschalen.

Austern im Dienst der Wissenschaft

Dazu Dr. Mathias Harzhauser, der das Projekt gemeinsam mit Kollegen der Universität Graz und dem Forschungsinstitut Senckenberg in Deutschland durchführte: „Die Schalen der Austern wachsen kontinuierlich. Der Zuwachs wird von den Umgebungsbedingungen wie z. B. Temperatur und Salzgehalt des Wassers beeinflusst. Versteht man diese Zusammenhänge, kann man anhand des Zuwachses Rückschlüsse auf das Klima ziehen. Sind die Austernschalen fossil, dann geht das natürlich auch für längst vergangene Zeiträume.“

Genau das ist es, was das Team anhand von Funden fossiler Riesenaustern aus dem Wiener Raum tat. Dabei gelang es ihnen, für die Zeit des Klimawandels im Miozän vor ca. 14 Millionen Jahren Überraschendes zu finden: Nicht nur verringerte sich die damalige Durchschnittstemperatur um 3 Grad, sondern insbesondere kam es zu einem Zusammenbruch der damals typischen Saisonalitätsmuster. Dass diese Tatsache bisher nicht bekannt war, ist für Dr. Harzhauser leicht erklärlich: „Bisher hat man prähistorische Klimadaten häufig aus geologischen Bohrkernen gewonnen. Dabei kann man zwar Unterschiede zwischen langen Zeiträumen erkennen. Eine zeitliche Auflösung von einzelnen Monaten, wie sie die Zuwachsraten der Austernschalen erlauben, kann diese Methode aber nicht erfassen. Beide Methoden ergänzen sich also in idealer Weise.“

Untersuchungen des Isotopenverhältnisses

Im Detail analysierten die Wissenschafter das Verhältnis der Sauerstoffisotope 18O zu 16O und der Kohlenstoffisotope 12C zu 13C im Calciumcarbonat der Austernschalen. Dieses reflektiert das im damaligen Meerwasser herrschende Isotopenverhältnis, das wiederum von der Temperatur und dem Salzgehalt abhängt. Die Methode ist so genau, dass Temperaturunterschiede von weniger als 1 Grad Celsius gemessen werden können. So gelang es dem Team, zu zeigen, dass die saisonalen Temperaturunterschiede im Untersuchungszeitraum von 9 Grad Celsius auf 5-8 Grad Celsius abnahmen.

Zur Analyse standen dem Team insgesamt fünf Riesenaustern der Gattung Crassostrea gryphoides zur Verfügung. Diese lebten bevorzugt in jenen Bereichen, wo größere Flüsse ins Meer mündeten und die sich durch einen besonderen Nährstoffreichtum auszeichneten, was ideale Lebensbedingungen für die Austern schuf. Fallweise wurden jene aus dem Miozän über 30 Jahre alt und entwickelten dann eine Schalenlänge von mehr als 80 cm. Dabei besteht die Austernschale im Gegensatz zu der Schale anderer Weichtiere nicht aus Aragonit, sondern aus Calcit. Diese Formen des Calciumcarbonats unterscheiden sich unter anderem dadurch, dass Calcit weniger reaktionsfreudig ist und über die Jahrmillionen weniger chemische Änderungen eingeht als Aragonit. So werden Klimadaten quasi perfekt archiviert.

Originalpublikation: M. Harzhauser, W. E. Piller, S. Müllegger, P. Grunert, A. Micheels: Changing seasonality patterns in Central Europe from Miocene Climate Optimum to Miocene Climate Transition deduced from the Crassostrea isotope archive. Global and Planetary Change, doi: 10.1016/j.gloplacha.2010.12.003

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