Eos Pipet 2021

Schelpen onthullen klimaat op mensenmaat

Door schelpen te analyseren reconstrueert Niels de Winter hoe de temperatuur miljoenen jaren geleden schommelde doorheen het jaar. Dat laat toe om de impact van klimaatverandering op temperatuursextremen beter te voorspellen.

Onderaan dit artikel kan je stemmen voor je favoriete laureaat.

Als Bill Gates een café binnenkomt, stijgt de gemiddelde rijkdom spectaculair. Het is een klassiek voorbeeldje om duidelijk te maken dat gemiddelden vaak weinig zeggen over wat er werkelijk toe doet. Met klimaatverandering is het net zo. ‘Een gemiddelde opwarming met pakweg 2 graden zegt mensen niet zoveel’, zegt geoloog Niels de Winter (VUB). ‘We ondervinden vooral de gevolgen van temperatuursextremen.’

‘Ik dacht vooraf dat we wel alles wisten over de groei van tweekleppige schelpen, maar op moleculair niveau valt er nog veel te ontdekken’ Niels de Winter

Om een beter inzicht te krijgen in de relatie tussen gemiddelden en extremen, onderzoekt De Winter het klimaat van miljoenen jaren geleden. ‘Wanneer wetenschappers het klimaat reconstrueren, doen ze dat doorgaans voor periodes van enkele duizenden tot miljoenen jaren. Ik probeer te achterhalen hoe temperaturen tijdens de verschillende seizoenen fluctueerden. Veranderingen op die tijdschaal zijn relevanter, zowel voor de mens als omwille van hun impact op de biodiversiteit.’

Om temperatuurschommelingen in een ver verleden te kunnen reconstrueren, analyseert De Winter fossiele schelpen zoals mosselen, oesters en kokkels. ‘In zo’n schelp zitten groeilaagjes zoals bij een boom, met een duidelijk verschil tussen winters en zomers. Door de chemische samenstelling van die laagjes te analyseren, krijg je een beeld van de temperatuur op verschillende momenten tijdens het jaar. En dat voor meerdere jaren, want een schelp kan decennia oud worden.’

VIDEO. Niels de Winter over zijn onderzoek

De schelpen bevatten verschillende isotopen van zuurstof en koolstof – verschillende versies van hetzelfde chemische element, met meer of minder neutronen in de kern. De verhouding tussen die isotopen vormt een graadmeter voor de temperatuur. ‘Zo vormen de schelpen een snapshot van het klimaat miljoenen jaren geleden.’

Extremen voorspellen

De groeilagen van schelpen geven ook andere geheimen prijs. Soms zijn zelfs de verschillen tussen dag en nacht in het groeipatroon zichtbaar. Zo ontdekten De Winter en zijn collega’s dat sommige schelpen zo’n 70 miljoen jaar geleden op een jaar 372 laagjes afzetten. Dat bevestigt dat de dagen toen ongeveer een half uur korter waren, waardoor een jaar 372 dagen telde, zoals astronomen voorspelden.

De Winter concentreert zich momenteel vooral op een periode tijdens het plioceen, zo’n 3 miljoen jaar geleden. ‘Voor een geoloog is dat vrij recent. Het is een heel interessante periode omdat de CO2-concentratie in de atmosfeer net zoals vandaag rond de 400 ppm of deeltjes per miljoen lag, en het gemiddeld 2 à 3 graden warmer was. Het is de meest recente periode die ons iets kan leren over de huidige klimaatverandering.’

De groeilagen van schelpen verraden zelfs de verschillen tussen dag- en nacht-temperaturen.

Om inzicht te krijgen in de impact van opwarming op extremen, maken klimaatwetenschappers gebruik van modellen. De Winters onderzoek kan helpen om die modellen te verfijnen. ‘Je kunt zo’n model het klimaat in het verleden laten reconstrueren, en de verwachte temperatuurfluctuaties vergelijken met wat de schelpen vertellen. Een model dat erin slaagt die goed te simuleren, zal ook betrouwbaardere projecties voor de toekomst opleveren.’

Dat schelpdieren in zee leven, heeft zijn voor- en nadelen. ‘De informatie die ze ons leveren is erg relevant om de impact van opwarming op andere dieren met een kalkskelet in te schatten’, zegt De Winter. ‘Denk bijvoorbeeld aan koralen, die aan de basis liggen van hele ecosystemen.’

Een nadeel is dat we in zee slechts een ‘gedempte’ versie van klimaatextremen op het land zien. ‘Om beter inzicht te krijgen in temperatuurschommelingen op het land, kun je dezelfde technieken gebruiken op tandglazuur. Alleen vinden musea het doorgaans niet zo leuk als je gaatjes in de tanden van hun T-rex wil boren. Bij fossiele schelpen ligt dat makkelijker.’

T-rex

Om meer inzicht te krijgen in hoe schelpen groeien, kweekt De Winter ze ook zelf. ‘Samen met onderzoekers van het NIOZ in Nederland bestuderen we mossels, oesters en kokkels die in aquaria en in kooien in zee groeien. Zo hopen we meer te weten te komen over hoe de temperatuur en samenstelling van het water hun groei beïnvloeden. Op die manier leer ik de data uit fossielen beter te interpreteren. Toen ik hieraan begon dacht ik dat alles over de groei van moderne tweekleppige schelpen wel geweten was, maar op moleculair niveau is er nog veel te ontdekken.’

VIDEO. Niels de Winter toont hoe hij het klimaat van miljoenen jaren geleden "leest" in schelpen.

Niet schelpen maar dino’s wekten De Winters interesse voor geologie. ‘Het is heel klassiek begonnen, met een gesteentecollectie en een fascinatie voor dino’s. Fossielen van de Tyrannosaurs rex opgraven in Montana leek mij wel wat. Maar dat is slechts voor weinigen weggelegd, en gaandeweg wou ik toch iets meer. Het mooie aan mijn onderzoek is dat het ons door met behulp van fossielen te kijken naar het verleden iets leert over de problemen van de toekomst.’

Niels de Winter

Niels de Winter (1990) is als postdoctoraal onderzoeker verbonden aan de Vrije Universiteit Brussel en de Universiteit Utrecht. Hij studeerde geologie aan de UU en behaalde in 2020 zijn doctoraat in de paleoklimatologie aan de VUB. In datzelfde jaar ontving hij de Outstanding Early Career Scientist Award van de European Geosciences Union.