Globale räumlich-zeitliche Klimavariabilität im Holozän (GHOST) [Global Holocene Spatial and Temporal Climate Variability]

Verbindung mariner Paläotemperatur-Kurven mit dreidimensionaler, gekoppelter Atmosphäre-Ozean Modellierung [Integrating marine multiproxy temperature estimates and three-dimensional coupled atmosphere/ocean modelling] Das Projekt war ein Beitrag zur Untersuchung des Klimas des Holozäns. Es basierte auf zwei Standbeinen: Der Heranziehung von weltweit verfügbaren, unbearbeiteten, aktualisierten und neu zusammengestellten marinen multiproxy Temperaturrekonstruktionen einerseits und der Verwendung von gekoppelten Zirkulationsmodellen für Atmosphäre und Ozean andererseits. Das Modell arbeitete mit relativ geringer Auflösung und Rechenzeit und ist für transiente Simulationen des Paläoklimas angepaßt. Für eine möglichst große globale Abdeckung der Zeitserien von Klimaproxies wurden Sedimentdaten herangezogen, die eine geringe aber dennoch höchstmögliche zeitliche Auflösung im Bereich von 50 bis 200 Jahren besitzen. Sowohl Datenrekonstruktion als auch gekoppelte Klimamodellierung erzeugten dreidimensionale Datensätze, zwei räumliche Dimensionen auf der Erdoberfläche, sowie die Zeit als dritte Dimension. Raumzeitliche Muster wurden im Rahmen des Projektes untersucht. Die eingehende Analyse rekonstruierter wie der Modell-Daten sollte einerseits das Verständnis für Klimaänderungen verbessern, die in Proxydaten gefunden werden und andererseits eine Validierung der Klimavariabilität im Modell ermöglichen. Die Musteranalyse ergab Einblicke in die Mechanismen, die zur Heterogenität von Erwärmung und Abkühlung im Holozän beitragen. Die Weiterführung der Klimasimulationen des Holozäns in die Zukunft der nächsten Jahrhunderte diente einer besseren Abschätzung der zukünftigen Klimaänderung.

Impaired learning of predators and lower prey survival under elevated CO2: a consequence of neurotransmitter interference

Ocean acidification is one of the most pressing environmental concerns of our time, and not surprisingly, we have seen a recent explosion of research into the physiological impacts and ecological consequences of changes in ocean chemistry. We are gaining considerable insights from this work, but further advances require greater integration across disciplines. Here, we showed that projected near-future CO2 levels impaired the ability of damselfish to learn the identity of predators. These effects stem from impaired neurotransmitter function; impaired learning under elevated CO2 was reversed when fish were treated with gabazine, an antagonist of the GABA-A receptor - a major inhibitory neurotransmitter receptor in the brain of vertebrates. The effects of CO2 on learning and the link to neurotransmitter interference were manifested as major differences in survival for fish released into the wild. Lower survival under elevated CO2 , as a result of impaired learning, could have a major influence on population recruitment.

Expanded GHOST database

In this study we review a global set of alkenone- and foraminiferal Mg/Ca-derived sea surface temperatures (SST) records from the Holocene and compare them with a suite of published Eemian SST records based on the same approach. For the Holocene, the alkenone SST records belong to the actualized GHOST database (Kim, J.-H., Schneider R.R., 2004). The actualized GHOST database not only confirms the SST changes previously described but also documents the Holocene temperature evolution in new oceanic regions such as the Northwestern Atlantic, the eastern equatorial Pacific, and the Southern Ocean. A comparison of Holocene SST records stemming from the two commonly applied paleothermometry methods reveals contrasting - sometimes divergent - SST evolution, particularly at low latitudes where SST records are abundant enough to infer systematic discrepancies at a regional scale. Opposite SST trends at particular locations could be explained by out-of-phase trends in seasonal insolation during the Holocene. This hypothesis assumes that a strong contrast in the ecological responses of coccolithophores and planktonic foraminifera to winter and summer oceanographic conditions is the ultimate reason for seasonal differences in the origin of the temperature signal provided by these organisms. As a simple test for this hypothesis, Eemian SST records are considered because the Holocene and Eemian time periods experienced comparable changes in orbital configurations, but had a higher magnitude in insolation variance during the Eemian. For several regions, SST changes during both interglacials were of a similar sign, but with higher magnitudes during the Eemian as compared to the Holocene. This observation suggests that the ecological mechanism shaping SST trends during the Holocene was comparable during the penultimate interglacial period. Although this "ecology hypothesis" fails to explain all of the available results, we argue that any other mechanism would fail to satisfactorily explain the observed SST discrepancies among proxies.