
幕後文章是與國家科學基金會合作提供給生活方面的。
當今科學面臨的一些最大的問題詢問氣候,海洋和地球的生態系統將來會如何變化。為了預測即將發生的事情,科學家需要對過去的環境條件的長期看法,以提供背景,基準甚至對未來全球變化的類似物。但是,當我們沒有人造記錄時,我們如何了解遙遠的過去?
一種創新的解決方案:古代理,或化石記錄中保存的化學和物理特徵,其中包含古老環境的證據。在研究史前氣候和海洋狀況的最常見代理之一是有孔蟲簡而言之。森林林是一種浮游生物,已經存在數百萬年了,生活在廣泛的海洋環境中。他們的貝殼通常碳酸鹽,記錄海洋生長的化學。這意味著化石孔貝殼中包含的信息有可能在特定時間段內揭示海洋溫度,陸地上有多少冰,海洋的循環方式以及海洋的酸性,這直接指向大氣的二氧化碳濃度。
要使用化石遺囑作為代理,需要精確理解孔殼與環境因素(例如溫度和酸度)之間的關係。那就是Howie Spero和Toraminifera培養計劃的所在地。
1975年,國家科學基金會資助了哥倫比亞大學的兩名研究人員Lamont-Doherty地球天文台收集和成長(或文化)首次在實驗室中生存。 Spero在1979年加入了他們的研究助理,並在他的博士學位研究中繼續與Live Forams合作。 1989年,他獲得了NSF贈款,在箭牌海洋科學中心從那以後,在加利福尼亞州聖卡塔琳娜島(Santa Catalina Island)和他的加州大學戴維斯研究小組(UC-Davis Research Group)就一直在培養NSF支持的探索。
在實驗室中進行培養使Spero及其團隊可以操縱孔子生長的物理和化學條件,然後觀察這些條件與孔貝殼的化學構成之間的關係。在當今實驗室中觀察到的關係可用於對化石孔孔對古代環境表示更精緻的數學理解。這種做法稱為“校準”古代理關係。
多年來,Foram培養計劃導致了一系列的校準突破,這些突破有助於將古代理研究推向現代科學的最前沿。例如,第一個mg/ca的“蒼白熱計”是由Spero及其團隊開發和校準的,其中化石孔殼中的鎂和鈣之間的比率用於計算海洋溫度。他們進行了第一個實驗,以確定有孔殼(例如,鋇,鎘,鈾,硼)與鹽度,鹼度,養分和pH等海洋狀況之間的微量元素之間的關係。而且他們不僅在實驗室中建立了古代理關係:他們還將其應用於化石記錄,將熱帶和亞熱帶環境的過去變化與冰川週期期間海洋循環的變化聯繫起來以及突然的氣候變化事件。
Foram文化計劃的下一步是什麼?它的最新項目包括研究殼形成的機制,並使用新技術來了解殼內(跨微米,或千分之一的千分之一)內極為細的化學變化。 Spero和他的團隊還在擴展了古熱計量學工具箱,以包括在不同種類的孔子中使用變異形式的氧原子(或同位素)。
隨著他們在當今的福爾姆(Forams)上的工作更多地揭示了過去,過去可能會揭示有關海洋氣候系統現狀的更多信息,以及未來的情況。
編者註:幕後描繪的研究人員已得到文章的支持國家科學基金會,聯邦機構負責在科學和工程領域的所有領域資助基礎研究和教育。本材料中表達的任何觀點,發現和結論或建議都是作者的意見,不一定反映了國家科學基金會的觀點。看到幕後檔案。