Langeketendiolen kunnen goede proxy’s zijn voor zeewateroppervlakte-temperatuur en opwelling

Constraints on the use of long-chain diols as environmental proxies

Om de invloed van de huidige klimaatverandering op de aarde te begrijpen, kijken we naar hoe de aarde in het verleden heeft gereageerd op klimaatverandering. Dit vroegere klimaat kunnen we reconstrueren aan de hand van zogenaamde klimaatarchieven, waarvan boomringen, ijskernen en meer- en diepzeesedimenten typische voorbeelden zijn. In sedimenten worden klimaatproxy’s gemeten: indirecte gegevens die bewaard zijn gebleven in het sediment en iets zeggen over het klimaat in de tijd dat het sediment is afgezet op de zeebodem. In dit proefschrift kijken we naar proxy’s die zijn gebaseerd op zogenaamde langeketendiolen. Dit zijn organische moleculen die worden geproduceerd door micro-organismen in de oceaan, en bewaard blijven in het zeebodemsediment. Eerder onderzoek heeft uitgewezen dat verhoudingen van zogenaamde 1,13- en 1,15-diolen sterk correleren met zeewateroppervlaktetemperatuur. Wanneer we deze verhoudingen meten in sedimentkernen zouden we dus variaties in zeewatertemperatuur uit het verleden kunnen reconstrueren. 1,14-diolen worden geproduceerd door diatomeeën die typisch voorkomen in oceaanregio’s waar opwelling voorkomt. Dit is een oceanografisch fenomeen waarbij mineraalrijk water vanaf de zeebodem opstijgt en voedingsstoffen levert, en daarmee algengroei stimuleert. Deze 1,14-diolen zouden we dus kunnen gebruiken om variaties in opwellingsintensiteit in het verleden te onderzoeken. 

In dit proefschrift testen we de toepassing van deze klimaatproxy’s in oceanen, en onderzoeken we de potentie van langeketendiolen als klimaatindicatoren in het algemeen. De resultaten geven nieuwe inzichten in de milieufactoren die bepalend zijn voor welke langeketendiolen we aantreffen in diepzeesedimenten, en laten zien dat het goede milieuproxy’s zijn maar dat er ook beperkingen zijn bij hun toepassing.

In order to better predict future climate change, we need knowledge on past oceanic and atmospheric responses to climate perturbations comparable to the current anthropogenic release of greenhouse gases. Accordingly, we rely on so-called climate archives of which tree rings, ice cores and marine and lacustrine sediments are typical examples. Especially, marine sediments are frequently used, in which we can measure climate proxies which are preserved entities providing indirect information on the climate when the sediments were deposited. This research has focused on organic geochemical proxies based on long-chain diols, which are organic molecules produced by  micro-organisms in the ocean, and preserved in the sediment. It was previously observed that ratios of 1,13- and 1,15-diols show a strong relationship with surface seawater temperature, so that measuring these ratios in sediment cores might enable the reconstruction of past seawater temperature variations. In addition, 1,14-diols produced by diatoms  typically thriving in upwelling regions, regions of high primary productivity induced by nutrient input from deep waters, may be applied as tracers of variations in past upwelling intensity.

This thesis focuses on testing and validating the applicability of these proxies, and on the significance of long-chain diols as environmental indicators. We provide several new insights in the environmental controls determining the long-chain diol distributions we observe in marine sediments and show that long-chain diols can serve as valuable climate proxies for surface seawater temperature, upwelling and riverine input in coastal systems, though several constraints have to be considered before application.