Tägliche Meerestemperaturen durch Analyse von Rotalgen ableitbar
Gemeinsame Mitteilung der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und des Max-Planck-Instituts für Chemie
Ein Forschungsteam hat eine innovative Methode entwickelt, um historische Meerestemperaturen anhand von Rhodolithen, knollenartigen Kalkgebilden aus Rotalgen, präzise zu rekonstruieren.
Kernpunkte der Studie
- Untersuchungsobjekt aus dem Roten Meer: Die Methode ermöglichte die tagesgenaue Nachverfolgung der Wassertemperatur über einen Zeitraum von 133 Tagen anhand eines einzelnen Rhodolithen und validierte die Daten mit vor Ort erhobenen Messwerten.
- Temperaturinformationen im Kalkskelett: Die chemische Zusammensetzung der Wachstumsschichten, insbesondere das Verhältnis von Magnesium zu Strontium, liefert Rückschlüsse auf die täglichen Meerestemperaturen.
- Überwindung bisheriger Auswertungsprobleme: Durch die Kombination von Wachstumsmessungen, 3D-Röntgenbildgebung und Datenabgleich konnten die Aufzeichnungen mehrerer Algenzweige zu einer kontinuierlichen Zeitreihe zusammengeführt werden.
Für ein besseres Verständnis der Auswirkungen der Ozeanerwärmung auf marine Ökosysteme sind detaillierte Temperaturaufzeichnungen der Vergangenheit unerlässlich.
Methodik und Ergebnisse
Das internationale Team unter Leitung der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz und des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz nutzte Rhodolithen als hochauflösende Klimaarchive. Diese Kalkalgenknollen sind weltweit verbreitet und speichern tägliche Temperaturschwankungen sowie langfristige Erwärmungstrends.
Zur Analyse kombinierten die Wissenschaftler dreidimensionale Röntgenaufnahmen (Mikro-Computertomographie) mit geochemischen Untersuchungen und einem eigens entwickelten Algorithmus. Die Rhodolithprobe aus dem zentralen Roten Meer ermöglichte eine tagesgenaue Rekonstruktion der Meerwassertemperaturen über vier Monate. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Communications Earth & Environment veröffentlicht.
Herausforderungen bei der Auswertung von Rhodolithen
Traditionell werden vergangene Klimabedingungen anhand von Korallen, Muscheln oder Mikrofossilien rekonstruiert. Diese Archive sind jedoch durch den Rückgang ihrer Lebensräume zunehmend gefährdet. Rhodolithen bieten als weit verbreitete Organismen, die von flachen Küstenbereichen bis in Tiefen von etwa 200 Metern vorkommen, eine attraktive Alternative.
Die komplexe und verzweigte Struktur der Rhodolithen sowie ihr nicht synchrones Wachstum erschwerten bislang die Erstellung einer klaren, linearen Zeitachse im Kalkskelett.
Innovativer Ansatz zur Zeitreihenbildung
- Die Forscher markierten die Algen mit einem Farbstoff, der sich im Kalk ablagert, um das Wachstum über vier Monate vor Ort zu verfolgen.
- Mittels Mikro-Computertomographie wurden die inneren Wachstumsschichten dreidimensional dargestellt.
- Laserablation ermöglichte die Entnahme kleinster Proben aus den einzelnen Zweigen, die anschließend mit Massenspektrometrie auf das Magnesium-Strontium-Verhältnis untersucht wurden.
- Die Anwendung des Verfahrens „Dynamic Time Warping“ diente dazu, die Daten verschiedener Zweige zeitlich zu synchronisieren und zu einer lückenlosen täglichen Temperaturzeitreihe zusammenzuführen.
„Da jeder Zweig nur einen Teil der Aufzeichnung enthält und deren zeitliche Einordnung schwierig ist, erlaubt die rechnerische Angleichung der Wachstumsdaten eine durchgehende tägliche Temperaturrekonstruktion aus einer einzigen Rhodolithenprobe“, erläutert Lena Li, Erstautorin und Wissenschaftlerin am MPIC und der JGU.
Anwendung im Roten Meer
Die Methode wurde im Roten Meer erprobt, einem Gebiet mit extremen Umweltbedingungen wie hoher Salzkonzentration, Nährstoffarmut, starker Verdunstung und intensiver Sonneneinstrahlung. Die Wassertemperaturen dort schwanken zwischen etwa 18 und 38 Grad Celsius über das Jahr.
Ein einzelner Rhodolith aus einem Riff im zentralen Roten Meer lieferte Temperaturdaten für 133 Tage von März bis Juli 2024. Die Ergebnisse stimmten weitgehend mit direkten Messungen aus dem Riff überein und zeigten sowohl saisonale Erwärmungen als auch kurzfristige Temperaturschwankungen präzise an.
Potenzial für weitere Anwendungen
Die Studie demonstriert die Machbarkeit der Methode und deren Übertragbarkeit auf Rhodolithen weltweit. „Unser Verfahren kann auch für andere fragmentarische Datensätze genutzt werden, etwa um mehrere Korallenkerne oder zeitlich überlappende Aufzeichnungen verschiedener Organismen zu einer durchgehenden Zeitreihe zusammenzuführen“, so Li.
Durch die Anwendung an Rhodolithen aus unterschiedlichen Regionen könnten hochauflösende Klimadaten über größere Gebiete und längere Zeiträume gewonnen werden. Dies würde die Rekonstruktion paläoklimatischer Entwicklungen verbessern und die Prognose der Auswirkungen der Erderwärmung auf marine Ökosysteme präzisieren.
Beteiligte Institutionen
- Johannes-Gutenberg-Universität Mainz (Institut für Geowissenschaften)
- Max-Planck-Institut für Chemie, Mainz
- Universität Kiel / GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (Deutschland)
- Universität Barcelona (Spanien)
- Universität Toronto (Kanada)
- King Abdullah University of Science and Technology (KAUST, Saudi-Arabien)
Die Rhodolithen wurden an der KAUST gesammelt und gescannt.
Wissenschaftliche Kontaktperson
Lena Li
Max-Planck-Institut für Chemie, Mainz, Abteilung Klimageochemie
E-Mail: lena.li@mpic.de
Originalpublikation
Li, L. Y. et al. (2026). Rhodoliths can act as daily resolution paleotemperature archives in the Red Sea. Communications Earth & Environment.
https://doi.org/10.1038/s43247-026-03603-y
Weiterführende Informationen
https://www.mpic.de/6070344/taegliche-meerestemperaturen-aus-rotalgen-ablesen
