Madden–Julian oscillations and Calendar-band frequencies in the geological past
Die Analyse von Wachstumsoszillationen bei Foraminiferen aus dem Späten Paläogen und Frühen Neogen der Karibik offenbart Periodizitäten, die Mondzyklen und der atmosphärischen Madden–Julian-Oszillation entsprechen, was darauf hindeutet, dass die MJO während dieses geologischen Zeitraums global fortpflanste, ohne durch kontinentale Barrieren signifikant abgeschwächt zu werden.
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Tief in der sonnendurchfluteten Schicht des Ozeans gedeiht mikroskopisches Leben in einem empfindlichen Gleichgewicht aus Licht und Zeit. Unter diesen winzigen Kreaturen befinden sich die größeren Foraminiferen, einzellige Organismen, die komplizierte, gläserne Schalen bauen. Viele von ihnen leben in einer Partnerschaft mit Algen und verlassen sich auf das Sonnenlicht, das die Algen einfangen, um ihr Wachstum zu nähren. Da ihr Überleben so stark vom Licht abhängt, sind ihre Wachstumsmuster nicht zufällig; sie sind auf die Rhythmen des Himmels und des Meeres abgestimmt. Genau wie Pflanzen sich der Sonne zuwenden, bauen diese Organismen ihre Schalen als Reaktion auf die wechselnden Gezeiten, die Mondphasen und sogar die sich verändernden Muster der Atmosphäre darüber. Jahrzehntelang haben Wissenschaftler diese Rhythmen bei lebenden Arten untersucht und festgestellt, dass ihre Schalen den Puls des Planeten aufzeichnen. Aber was wäre, wenn diese Rhythmen nicht nur ein modernes Phänomen wären? Was wäre, wenn die Schalen antiker Kreaturen uns etwas über die Wettersysteme vor Millionen von Jahren erzählen könnten, lange bevor Menschen die Erde betraten?
Ein Forschungsteam der Universität Wien und von GeoSphere Austria hat seine Aufmerksamkeit auf die fossilen Schalen von drei spezifischen Arten dieser antiken Foraminiferen gerichtet, die in Gesteinsschichten in der Karibik gefunden wurden. Diese Kreaturen, die während der Epochen des Späten Eozäns, des Späten Oligozäns und des Frühen Miozäns lebten, gehören zu einer Gruppe, die als Lepidocycliniden bekannt ist. Wie ihre modernen Verwandten besaßen sie gläserne Schalen, die in kleine, sich wiederholende Kammern unterteilt waren, welche wiederum in noch winzigere Einheiten untergliedert waren. Die Forscher untersuchten dünne Schnitte dieser Fossilien und maßen die Größe jeder winzigen Kammer, während der Organismus wuchs. Sie suchten nach einem Muster: einem sich wiederholenden Ansteigen und Abfallen der Größe dieser Kammern, das darauf hindeuten würde, dass der Organismus auf einen regelmäßigen Zyklus in seiner Umgebung reagierte.
Die Analyse enthüllte eine klare und konsistente Geschichte. Während die antiken Foraminiferen wuchsen, nahm die Größe ihrer Kammern nicht gleichmäßig zu. Stattdessen oszillierte das Wachstum, beschleunigte und verlangsamte sich in einem vorhersehbaren Rhythmus. Als die Forscher die Anzahl der Kammern in Tage umrechneten, wobei sie die Wachstumsraten eines lebenden Verwandten als Leitfaden nutzten, fanden sie, dass diese Rhythmen bestimmten Zeitzyklen entsprachen. Die dominantesten Muster traten etwa alle 7,8 Tage, alle 13,9 Tage und alle 26,7 Tage auf. Es gab auch schwächere, längere Rhythmen, die um 38,5 und 58,6 Tage auftraten. Diese Zeitrahmen sind nicht willkürlich; sie stimmen eng mit bekannten natürlichen Zyklen überein. Die 13,9-Tage- und 26,7-Tage-Perioden entsprechen den halbmonatlichen Spring-Nipp-Gezeiten bzw. dem monatlichen Zyklus des Mondes. Der 7,8-Tage-Rhythmus, bekannt als zirkaseptaner Zyklus, ist schwerer an ein spezifisches externes Ereignis zu binden und könnte eine interne biologische Uhr sein.
Die bemerkenswerteste Entdeckung liegt jedoch in den längeren Rhythmen. Die Oszillationen, die um etwa 50 Tage auftreten, deuten auf eine Verbindung zu einem massiven atmosphärischen Phänomen hin, das als Madden-Julian-Oszillation bekannt ist. Dies ist ein großräumiges Wettermuster, das sich um den Äquator nach Osten bewegt und über einen Zeitraum von 30 bis 90 Tagen abwechselnde Phasen schwerer Regenfälle und trockener Bedingungen mit sich bringt. Heute wird dieses Wettersystem durch die Landbrücke von Zentralamerika, die den Atlantik vom Pazifik trennt, weitgehend daran gehindert, die Amerikas zu überqueren. Doch die Fossilienfunde aus der Karibik legen jedoch nahe, dass diese Barriere während des Späten Paläogens und des Frühen Neogens nicht in gleicher Weise existierte. Die Forscher schlagen vor, dass warme Ozeanwässer frei zwischen dem Atlantik und dem Pazifik flossen, was es dem atmosphärischen Puls der Madden-Julian-Oszillation ermöglichte, ungehindert um den Äquator zu reisen.
Dieser Befund verändert unser Verständnis des antiken Klimas grundlegend. Er deutet darauf an, dass die Wettersysteme, die das globale Klima antreiben, während dieser geologischen Perioden stärker vernetzt und kraftvoller waren als heute. Die Foraminiferen, indem sie diese atmosphärischen Signale in ihren Schalen aufzeichnen, bieten ein einzigartiges Fenster in eine Zeit, in der der Äquator ein kontinuierlicher Gürtel aus warmem Wasser und Wetter war. Die Studie behauptet nicht, jedes Rätsel des antiken Klimas gelöst zu haben, aber sie bietet eine neue Methode, um in die Vergangenheit zu lesen. Indem sie die Wachstumsringe mikroskopischer Schalen wie einen Kalender behandeln, können Wissenschaftler nun nicht nur die Gezeiten und den Mond, sondern auch das Atmen der Atmosphäre selbst detektieren und so eine Welt offenbaren, in der die Wettermuster des Indischen Ozeans bis in die Karibik kräuseln konnten, ohne an Stärke zu verlieren.
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