- Dutch translation below - 

Short summary

Understanding past sea surface temperatures (SSTs) is key to uncovering Earth's climate history. This research investigates biomolecules called OH-isoGDGTs, produced by archaeal microorganisms, as indicators of past SST, so-called proxies. Several such proxies, including %OH, RI-OH, RI-OH’, and a newly developed proxy, TEX86OH, were tested across diverse marine and terrestrial environments to evaluate their reliability and limitations.  

Globally, OH-isoGDGTs without cyclopentane rings showed a strong link to temperature, while those with one or two rings were influenced by water depth. TEX86OH, a new proxy, was developed for reconstructing SSTs in polar environments, where it demonstrated enhanced sensitivity. Laboratory experiments with microbes producing OH-isoGDGTs showed that some proxies, such as RI-OH and RI-OH’, increased with increasing growth temperature, while others, such as %OH, showed inconsistent patterns, underscoring the complexity of physiological controls on these molecules. 

In rivers and soils, OH-isoGDGTs were less abundant compared to that in the marine environment, which could lead to overestimation of SSTs in marine areas near river mouths. In semi-enclosed seas like the Mediterranean, %OH and TEX86OH was observed to be influenced by water depth, reflecting changes in OH-isoGDGT abundance in microbial communities inhabiting different water depths. In contrast, the low abundance of OH-isoGDGTs in the Red Sea limited their use in that region. 

Sediments from Chilean and Angola margins showed similar records of TEX86, RI-OH and RI-OH’ proxies between deep and shallow sites, suggesting these molecules mainly come from upper ocean layers. Future research should refine these proxies and explore microbial adaptations in OH-isoGDGT producers. 

Onderzoek naar proxies voor paleotemperatuur op basis van hydroxylated tetraether lipiden van archaea 

Inzicht in de temperaturen van het zeeoppervlak (sea surface temperature, SST's) in het verleden is cruciaal voor het reconstrueren van de klimaatgeschiedenis van de aarde. Devika Varma heeft haar promotieonderzoek gericht op specifieke biomoleculen geproduceerd door archaea, genaamd OH-isoGDGTs, als indicatoren of proxies voor SSTs. Door verschillende proxies in mariene en terrestrische omgevingen te evalueren, belicht het onderzoek hun betrouwbaarheid, beperkingen en milieu-invloeden. Op 3 maart verdedigt ze haar proefschrift aan de Universiteit Utrecht.  

Korte samenvatting 

Inzicht in de temperaturen van het zeeoppervlak (sea surface temperatures, SSTs) in het verleden is de sleutel tot het blootleggen van de klimaatgeschiedenis van de aarde. Dit onderzoek richt zich op biomoleculen genaamd OH-isoGDGTs, geproduceerd door archaeale micro-organismen, als indicatoren van vroegere SST, zogenaamde proxies. Verschillende van zulke proxies, waaronder %OH, RI-OH, RI-OH', en een nieuw ontwikkelde proxy, TEX86OH, werden getest in diverse mariene en terrestrische omgevingen om hun betrouwbaarheid en beperkingen te evalueren.  

Wereldwijd vertoonden OH-isoGDGTs zonder cyclopentaanringen een sterk verband met temperatuur, terwijl die met één of twee ringen beïnvloed werden door waterdiepte. TEX86OH, een nieuwe proxy, werd ontwikkeld voor het reconstrueren van SSTs in polaire omgevingen, waar deze een grotere gevoeligheid liet zien. Laboratoriumexperimenten met microben die OH-isoGDGTs produceren, toonden aan dat sommige proxies, zoals RI-OH en RI-OH', toenamen met toenemende groeitemperatuur, terwijl andere, zoals %OH, inconsistente patronen vertoonden. Dit onderstreept de complexiteit van fysiologische controles op deze moleculen. 

In rivieren en bodems waren OH-isoGDGTs minder talrijk dan in het mariene milieu. Dit zou kunnen leiden tot overschatting van SSTs in mariene gebieden in de buurt van riviermondingen. In half-ingesloten zeeën zoals de Middellandse Zee werd waargenomen dat %OH en TEX86OH beïnvloed werden door de waterdiepte, wat veranderingen weerspiegelt in de OH-isoGDGT overvloed in microbiële gemeenschappen die op verschillende waterdieptes leven. Daarentegen beperkte de lage overvloed aan OH-isoGDGTs in de Rode Zee het gebruik ervan in die regio. 

Sedimenten van de Chileense en Angolese randen vertoonden vergelijkbare records van TEX86-, RI-OH- en RI-OH'-proxies tussen diepe en ondiepe locaties, wat suggereert dat de moleculen voornamelijk afkomstig zijn uit bovenste oceaanlagen. Toekomstig onderzoek zou gericht moeten worden op het verfijnen van deze proxies, en op microbiële aanpassingen bij OH-isoGDGT-producenten.