Ansökan: Syreisotoper som indikatorer för paleoklimat: miljömässiga och fysiologiska signaler i akvatiska vertebraters biomineral

Tidsperiod:

1 januari 2015 – 31 december 2018

Projektledare:

Zivile Zigaite

Finansiär:

Vetenskapsrådet

Bidragstyp:

Projektbidrag

Budget:

3 651 000 SEK

Detta projekt har som syfte att studera tänder från nulevande och fossila hajar för att fastställa om den kemiska sammansättningen kan användas som indikator för den under livstiden omgivande vattenmiljön. Hajtänder består av bioapatit som är ett kalciumfosfat med stor del bundet fluor, vilket hjälper till att förbättra den kemiska och mekaniska motståndskraften. Det mesta av syret i hajtändernas biomineral är bundet i den fosfatiska komponenten (-PO4) som är erkänt kemisk stabil och därför kan förbli opåverkad i välbevarade fossil under många miljoner år. Det är också känt att sammansättningen av syreisotoper i fisktänder avspeglar det omgivande vattnets kemi, vilket i sin tur återger salthalt och temperatur. Genom att utvinna och mäta förhållandet mellan syreisotoper i fossila hajtänder kan man uppskatta t ex temperaturen i vattnet som omgav hajen under dess levnadstid. Variationer i dessa värden kan i sin tur användas för att spåra eventuella klimatförändringar under jordens historia. Emellertid påverkas hajtändernas kemi även av hajarnas biologi och fysiologi, och när det gäller fossila former även eventuella geo-kemiska omvandlingar efter det att djuret dött. Mitt projekt har därför som syfte att förstå dessa faktorer genom att, med avseende på miljö och fysiologi, identifiera och särskilja de olika kemiska (isotop) signalerna från tänder av nulevande hajar, samt studera och förstå till vilken grad geo-kemisk omvandling påverkar den ursprungliga signalen hos fossila tänder Målet med detta projekt är att konstruera en plattform från vilken man kan studera både levande och fossila hajars tandmineralogi in-situ på mikrometersnivå. Detta kommer att göras med hjälp av de senaste moderna mikroanalysmetoderna tillgängliga via NordSIM och Vegacentret vid Naturhistoriska riksmuseet: nordisk sekundärjonsmasspektrometer och plasma masspektrometrar förbundna med ett system för laser-ablation (bägge faciliteterna är finansierade av Vetenskapsrådet). De detaljerade studierna av tänder med kemiska preparat och utvinning av syre från fosfat (-PO4) kommer att ske vid Uppsala universitet, och i samarbete med "Laboratory of thermal combustion elemental analyser mass-spectrometry" vid universitetet i Erlangen-Nuremberg, Tyskland. Den kemiska (isotop) sammansättningen i tänder från levande hajar i fångenskap från olika akvarier i Europa, med kontrollerade miljöförhållanden, kommer att användas för att bygga upp en miljö- och geo-kemisk modell. Kompletterande studier av fossila hajar kommer att undersöka om syreisotoper är användbara för att uppskatta uråldriga miljöförhållanden, för att sedan rikta in sig på specifika händelser i jordens historia. Detta innefattar frågeställningar kring organismers spridning från marina och kustnära miljöer till sötvatten som ett resultat av havsnivåökning, och mångfaldsförändringar som ett resultat av klimatförändringar Det förväntade resultatet av detta arbete är att etablera syreisotoper i hajtänders biomineral som oberoende och tillförlitliga geo-kemiska indikatorer för att uppskatta förändringar i sammansättningen i omgivande havsvatten i ett historiskt perspektiv och därigenom dra slutsatser om paleoekologi och paleoklimat. Med tanke på effekterna av nuvarande globala klimatförändringar och behovet av att förstå evolution och miljöer i det förflutna så kommer resultaten från detta projekt att vara användbara inom såväl grundforskning som tillämpad forskning för att utvärdera förutsägelser av klimat-och miljöförändringar.