고생물학

Paleoceanography
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고생물학(Polyoceanography)은 지질학적 과거 해양의 역사에 대한 연구로서 순환, 화학, 생물학, 지질학 및 침전물의 패턴과 생물학적 생산성에 관한 학문이다. 환경모델과 다른 대용물을 이용한 고생물학 연구는 과학계가 다양한 간격으로 과거 기후를 재건설함으로써 지구 기후에서 해양과정의 역할을 평가할 수 있게 한다. 고생물학 연구는 또한 고생물학과도 밀접하게 연관되어 있다.

정보의 출처 및 방법

고생물학에서는 세계 해양의 과거 상태와 진화에 대한 정보를 추론하는 방법으로 소위 대리 방법을 사용한다. 몇몇 지질학적 대리 도구에는 긴 사슬 유기 분자(예: 알케논), 안정적이고 방사성 동위원소, 미량 금속 등이 포함된다.[1] 또한 침전물 중심도 유용할 수 있다. 고생물학 분야는 침전물학 및 고생물학과도 밀접하게 관련되어 있다.

해수면 온도

해수면 온도(SST) 기록은 플랑크톤에서 추출한 껍질 분비물의 산소 동위원소 비율과 마그네슘 대 칼슘(Mg/Ca) 비율을 이용한 심해 침전물 코어, 알케논과 같은 긴 사슬 유기 분자, 해수면 근처의 열대 산호, 몰루스크 껍질에서 추출할 수 있다.[2]

산소 동위원소 비율(ΔO18)은 온도가 동위원소 비율에 미치는 영향 때문에 SST를 재구성하는 데 유용하다. 플랑크톤은 조개껍질을 만드는 데 산소를 흡수하고 해수와의 열역학적 평형 상태에 있다면 따뜻한 물에서 형성되었을 때 ΔO에서18 덜 농축될 것이다.[3] 이 조개껍질이 침전되면, 그들은 가라앉아 ΔO를18 이용하여 과거 SST를 유추할 수 있는 해저에 침전물을 형성한다.[4] 그러나 산소 동위원소 비율은 완벽한 대용품이 아니다. 대륙 빙판에 갇힌 얼음의 부피는 ΔO의18 영향을 미칠 수 있다. ΔO18 값이 낮은 것이 특징인 담수는 대륙 빙상에 갇히게 되어 빙하 기간 동안 해수 ΔO가18 상승하고 이 시기에 형성된 석회 껍질들은 ΔO18 값이 더 클 것이다.[5][6]

CaCO3 껍질에서 칼슘 대신 마그네슘을 대체하는 것은 껍질이 형성된 SST의 대용품으로 사용될 수 있다. Mg/Ca 비율은 몇 가지 예를 들면 활력 효과, 조개 청소, 사후 및 경과 후 해산 효과와 같은 온도 이외의 여러 영향 요인을 가지고 있다.[2] Mg/Ca 비는 다른 영향과는 별도로 마지막 빙하 기간 동안 발생한 열대 냉각을 성공적으로 계량화했다.[7]

알케논은 광합성 해조류에 의해 생성되는 긴 사슬의 복잡한 유기 분자다. 그것들은 온도에 민감하고 해양 퇴적물에서 추출할 수 있다. 알케논의 사용은 SST와 조류 사이의 보다 직접적인 관계를 나타내며, CaCO3 연구에 필요한 생물학적, 물리적 화학적 열역학 관계를 아는 것에 의존하지 않는다.[8] 알케논을 사용할 때의 또 다른 장점은 광합성의 산물이며 표면 위층의 햇빛에서 형성이 필요하다는 것이다. 따라서, 그것은 표면 근방의 SST를 기록하는 것이 더 낫다.[2]

하층수온도

심해 온도 이력을 추론하기 위해 가장 일반적으로 사용되는 대리인은 벤트닉 포라미페라와 배척의 Mg/Ca 비율이다. Mg/Ca 비율에서 추론된 온도는 플레이스토세 빙하 후기 동안 심해에서 최대 3 °C까지 냉각되는 것을 확인했다.[2] 한 주목할 만한 연구는 리어 외 연구진이다. (위치에 따라) 최대 6개의 서로 다른 벤트하이픽 포라미페라(benthic foraminifera)로부터 다양한 깊이를 커버하는 9개소에서 바닥 수온과 Mg/Ca 비율을 보정하기 위해 작업한 [2002][9] 저자들은 지수적인 형태를 취하는 Mg/Ca 비율의 최저 수온을 교정하는 방정식을 발견했다.

여기서 Mg/Ca는 벤트닉 포라미페라에서 발견된 Mg/Ca 비율이고 BWT는 바닥 수온이다.[10]

침전물 레코드

침전물 기록은 우리에게 우리의 과거에 대해 많은 것을 말해줄 수 있고 미래를 추론하는데 도움을 줄 수 있다. 1930년대와 그 이전으로 거슬러 올라가는 일부 연구로 인해, 이 지역 Paleoceanography는 새로운 것이 아니다.[11] 현대적 규모의 재건 연구는 침전물 코어 스캔 방법을 사용하여 발전했다. 이러한 방법들은 남극 대륙의 얼음 코어 기록과 유사한 연구를 가능하게 했다.[12] 이 기록들은 총 규조류 풍부성 측정과 같은 고생물 유도성 방법을 사용하여 주어진 시간에 존재하는 유기체의 상대적 풍부함을 알 수 있다.[13] 기록들은 또한 추크치 알라스칸과 캐나다 보포트 여백의 침전물 기록에 대한 연구와 함께 기술된 데샹 외와 같은 역사적인 날씨 패턴과 해양 순환에 대해서도 알려줄 수 있다.[14]

염분

염분 함량은 고로레코르드에서 유추하기 더 어려운 양이다. 코어 기록에서 중수소 과다는 산소 동위원소보다 해수면 염분 함량을 더 잘 추론할 수 있으며, 규조류 등 특정 종은 특정 염분 체계에 한정된 규조류의 상대적 숙성 때문에 반정성 염분 함량 기록을 제공할 수 있다.[15] 지구 물의 순환과 북대서양과 바다의 염분 균형에 변화가 있었고, 염분이 많아지고 아열대 인도와 태평양 해양이 점점 줄어들었다. [16][17] 물의 순환이 변화하면서 소금과 할로겐의 수직 분포에도 변화가 생겼다. [18] 담수의 큰 침입과 염분 변화도 해빙 범위를 줄이는 데 기여할 수 있다.[19]

해양순환

과거의 해양 순환과 그것에 대한 변화를 추론하기 위해 몇 가지 대리 방법이 사용되어 왔다. 탄소동위원소비, 카드뮴/칼슘(Cd/Ca)비, 프로텍티늄/토륨 동위원소(231Pa와 Th), 방사성탄소 활성(ΔC14), 네오디뮴 동위원소(143Nd와 Nd), 분류 가능한 실트(심해상 침전물 10~63μm) 등이 그것이다.[2] 탄소 동위원소와 카드뮴/칼슘 비율 대리점은 그 비율의 변동성이 부분적으로 심해 화학의 변화에 기인하기 때문에 사용되며, 이는 다시 심해 형성의 근원과 관련이 있다.[20][21] 그러나 이러한 비율은 순환 추론을 복잡하게 만드는 생물학적, 생태학적, 지질학적 과정에 의해 영향을 받는다.

포함된 모든 대리점은 경맥 뒤집기 순환의 동작을 유추하는 데 유용하다.[2] 예를 들어, 맥매너스 외 연구진. [2004] 프로텍티늄/토륨 동위 원소(231Pa 및 Th)를 사용하여 대서양 메리디온 전복 순환이 마지막 빙하 기간 동안 거의(또는 완전히) 차단되었음을 보여주었다.[22] 231Pa와 Th는 모두 바닷물에 녹은 우라늄의 방사성 붕괴로 형성되었으며, Pa는 Th: Pa는 거주기간이 ~100–200년이고 Th는 ~20–40년이다.[22] 오늘날의 대서양과 현재의 역류 순환은 짧은 체류 시간 때문에 남양으로 가는 수송은 미미하며, 파 수송은 높다. 이것은 McManus 등이 발견한 Pa/Th230 비율이 상대적으로 낮다. [2004] 33N 57W의 코어, 4.5km의 깊이. 빙하기에 전복 순환이 정지할 때(가설대로) 남해로 Pa를 제거하지 못해 Pa/Th230 비율이 높아진다. 맥매너스 외 [2004] 또한 어린 드라이아스 행사 중 Pa/Th230 비율이 소폭 상승했다는 점에 주목한다. 기후 역사의 또 다른 기간에는 전복 순환이 약화된 것으로 생각되었다.[22]

산도, pH, 알칼리성

붕소 동위원소 비율(ΔB11)은 주로 대양의2 대기 중 CO 농도와 중탄산염 이온 농도에 의해 강제되는 해양의 산도, pH, 알칼리성의 밀레니얼 시간 척도 변화뿐만 아니라 최근 시간 척도 변화 모두를 유추하는데 사용될 수 있다. ΔB는11 남서태평양 산호에서 해양 pH에 따라 다르다고 확인되었으며, 태평양 퇴폐 진동(PDO)과 같은 기후 변동성이 대기 중 CO 농도2 상승에 따른 해양 산성화의 영향을 조절할 수 있음을 보여준다.[23] 플랑크톤 쉘에서 ΔB의11 또 다른 적용은 지난 수백만 년 동안 대기 중 CO2 농도의 간접 대용물로 사용될 수 있다.[24]

참고 항목

참조

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