Shallow marine response and latitudinal variation across the Middle Eocene Climatic Optimum

Kystnære områder er meget vigtige både for biodiversiteten og for havenes kemiske kredsløb. Imidlertid betyder de nuværende antropogene klimaændringer at disse områder er truede (eks. afblegede koralrev). Forskere kan studere marine organismer tilpasset lavtvandsmiljøer i laboratorier under forskelige klimatiske forhold, men de kan ikke gøre dette på en tidsskala der matcher naturlige variationer. Vi er derfor nødt til at studere hurtige klimaændringer observeret i geologisk tid for bedre at forstå de indvirkninger de har på de kystnære områder.

Det klimatiske optimum i midt-Eocæn (MECO, Middle Eocene Climatic Optimum) var en betydelig klimaændring. MECO-hændelsen, der er en 500.000 år lang varmeperiode, forekom for ~40 millioner år siden. Øget vulkansk aktivitet er blevet foreslået som årsag til denne hændelse, der forårsagede en stigning på 6oC i havenes overfladetemperatur, samt udpræget forsuring af verdenshavene. Dette hurtige klimaskift forårsagede udsving i både biodiversiteten, samt i sæsonvariationer hen over flere klimabælter. Til trods for den umiddelbare indsigt denne hændelse vil kunne bidrage med i forhold til at forstå havenes tilpasningsevne under global opvarmning har kun få studier undersøgt hvorvidt MECOhændelsen havde en indvirkning på de kystnære økosystemer.

I dette projekt vil vi indsamle prøver fra sektioner i Cap Bon halvøen i Tunesien hvor MECOintervallet er tilgængeligt. Denne region har både bevaret sedimenter aflejret på dybt vand, samt lavtvands karbonater. Dette vil give os mulighed for at korrelere biotiske hændelser set på lavt vand med den globale stratigrafi. Forekomsten af fossiler af store foraminiferer og østers vil endvidere muliggøre studier af sæsonvariationer ved hjælp af isotopstudier (clumped isotopes) fra før, under og efter MECO-hændelsen. Dette vil gøre det muligt at studere MECO-hændelsen i særlig høj detaljegrad. Analyser af flygtige tungmetaller vil endvidere blive brugt til at undersøge om vulkanisme var årsag til MECO-hændelsen. For at sammenligne forskelle i den biotiske respons på MECO-hændelsen på tværs af breddegrader vil vi sammenligne vores resultater fra Tunesien med Kysing-4 borekernen fra Nordsøen.

Ved at sammenholde palæontologisk, geologisk og geokemisk evidens fra disse to nøglelokaliteter vil vi kunne danne os et grundlag til at vurdere udbredelsen og betydningen af MECO-hændelsen på de kystnære økosystemer. Denne viden vil bidrage til at forbedre forståelsen af hvilke implikationer fremtidige globale opvarmningsscenarier kan have på verdenshavene.

Shallow marine response and latitudinal variation across the Middle Eocene Climatic Optimum

Shallow marine environments are known to be incredibly important for biodiversity and the ocean’s chemical cycles. However, the current anthropogenic climate change means they are under threat (e.g. bleaching of coral reefs). Whilst researchers can and have cultured different shallow marine organisms in the laboratory under different temperatures and other climatic conditions, it is not possible to do this on a time scale that matches that of the natural world. We therefore must look to climate events in the geological past to better understand the impact that rapid climate change has on these environments.

The Middle Eocene Climatic Optimum (MECO) is one such prominent event. The MECO is a 500,000 year warming interval that occurred at ~40 million years ago, with elevated volcanic outgassing suggested as a possible causal mechanism. It is associated with up to a 6°C increase in sea surface temperatures and widespread ocean acidification. This rapid climate change induced shifts in biota and seasonality across low to high latitudes. However, despite their importance for the ocean, very few studies have addressed how the MECO impacted the shallow marine ecosystems.

In this project we will collect samples from sections in the Cap Bon Peninsula in Tunisia, which are known to contain the MECO interval. The region contains both deep ocean sediments and shallow platform carbonates which will allow us to correlate shallow marine biotic events to global stratigraphy. The presence of larger foraminifera and oyster fossils will also allow us to carry out seasonality studies using clumped isotopes from before, during and after the MECO – allowing us to examine the impact of the MECO on seasonality in detail. Analysis of volatile heavy metals will be used to determine if volcanism may have been a driving force behind the MECO. To examine the latitudinal variation in the response to the MECO we will compare these Tunisian results with Kysing-4 borehole from the North sea.

By combining palaeontological, geological and geochemical studies of these two key sites, we will be able to assess the extent and impact of the MECO on shallow marine ecosystems with implications for understanding their response to future warming scenarios.

Projektdeltagere

Laura Jane Cotton (SNM) : [email protected]

Collaborators

Nicolas Thibault (IGN)
Emma Sheldon (GEUS)
Katarzyna Sliwinska (GEUS)
Stéphane Bodin (Aarhus Universitet)
Christoph Korte (IGN)
Christian Mac Ørum Rasmussen (GLOBE)

Projektperiode

2022 – 2023