Neue Methode zur Rekonstruktion von Paläotemperaturen durch Muschelschalen

31. März 2021

Eine neue Studie konnte zeigen, dass das Magnesium-Calcium-Verhältnis der Meeresschnecke Patella depressa genutzt werden kann, um historische Daten für Meerestemperaturen präzise zu bestimmen. 

Die Bestimmung der elementaren Zusammensetzung von Muscheln und Panzern wurde zu einer zunehmend geläufigeren Methode, um Erkenntnisse über Paläoklima und historische Saisonabhängigkeiten zu erlangen. Mehreren Studien gelang es bereits, signifikante Korrelationen zwischen Magnesium-Calcium-Verhältnissen (Mg/Ca) einer Muschel und den Wassertemperaturen zu zeigen. Andere Untersuchungen beobachteten jedoch eine starke Variabilität in dieser Korrelation, welche jeweils von der Art abhängig war. Deshalb bezogen jüngere Studien auch Taxa ein, welche bisher nicht als essenziel für Klimauntersuchungen waren. Und obwohl Patella depressa eine der häufigsten Meeresschneckenarten ist, welche in archäologischen Ansammlungen entlang der europäischen Atlantikküste gefunden werden können, wurde das Mg/Ca-Verhältnis bisher nie als Methode zur Bestimmung von vorzeitlichen Meerestemperaturen eingesetzt. 

Modernes Exemplar von Patella depressa. Gestrichelte Linien zeigen die Schnittachse, aus der zwei Schnitte gewonnen wurden. Gestrichelte Pfeile zeigen die beiden Schnitte, die zuvor für die Durchführung einer sklerochronologischen Studie an den Schalen verwendet wurden. Der verbleibende rechte Napfschneid wurde für Elementanalysen mittels LIBS verwendet. b) Napfschneid, der die Kalzitschicht und einen Teil des Querschnitts der sichtbare Wachstumslinien zeigt. Rote Punkte zeigen den LIBS-Messpfad

 

In einer im Journal Applied Science veröffentlichten Studie untersuchten Forschende des Max-Planck-Instituts für Menschheitsgeschichte in Zusammenarbeit mit Forschenden der Universität Kantabrien zum ersten Mal, wie das Mg/Ca-Verhältnis von Patella depressa zur Bestimmung von Paläotemperaturen benutzt werden kann. Das Verhältnis wurde mithilfe von Laser-Induced-Breakdown-Spektroskopie (LIBS) bestimmt, einer innovativen Technik, mit dem Potenzial archäologische und paläoklimatische Studien, die sich auf die Untersuchung von Carbonaten stützen, zu reformieren. Die Forschenden verglichen das Mg/Ca-Verhältnis der Mollusken mit den Meerestemperaturen der Herkunftsorte der Muscheln sowie mit dem Profil des stabilen Sauerstoffisotops (δ18O), welches bereits zuverlässig Klimadaten liefert. 

Schematische Darstellung, die den Aufbau des LIBS-Verfahrens und die Datenausgabe zeigt

Die Forschenden konnten eine signifikante Korrelation zwischen dem Mg/Ca-Verhältnis und sowohl den Meerestemperaturen sowie der Menge an δ18O zeigen und betonen das paläoökologische und archäologische Potenzial der LIBS-Analyse. Die Forschungsmethode bietet eine schnelle und kosteneffiziente Möglichkeit für zukünftige Paläoklimauntersuchungen in der nördlichen Iberischen Halbinsel und entlang der Atlantikküste. Insbesondere die Analyse von Patella depressa sollte wichtige Einblicke in die Saisonalität der Ressourcensammlung von historischen menschlichen Populationen sowie in das damalige marine Klima liefern. 

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