Кіріспе

Ежелгі температураларды зерттеу

Палеотермометр – табиғи материалдың қалыптасқан кездегі қоршаған ортаның температурасын бағалауға мүмкіндік беретін әдіс. Көптеген палеотермометрлер ағаш сақиналары немесе TEX86 әдістері сияқты эмпирикалық түрде калибрленген аралық байланыстарға негізделген. Изотоптық әдістер, мысалы δ18O әдісі немесе кластерлі изотоп әдісі, кем дегенде теориялық тұрғыдан температураны тікелей өлшеуге қабілетті.

Mg/Ca және Sr/Ca

Магний (Mg) планктондық және бентостық форминифералардың кальцит қабықтарына (тесттеріне) іздік элемент ретінде енгізіледі. Кальциттегі қоспа ретінде магнийдің енгізілуі эндотермиялық процесс болғандықтан, өсетін кристалға жоғары температурада көбірек сіңіріледі. Сондықтан, жоғары Mg/Ca қатынасы жоғары температураны көрсетеді, бірақ экологиялық факторлар сигналды қиындатуы мүмкін. Магний мұхитта ұзақ сақталады, сондықтан теңіз суындағы Mg/Ca өзгерісінің сигналға тигізетін әсерін көп жағдайда назардан тыс қалдыруға болады. Mg/Ca қатынастары кейде форминифера қабықтарының еріуі салдарынан теңіз суының температурасын төмен бағалауы мүмкін, бұл Mg/Ca мәнін төмендетеді. Стронций (Sr) коралл арагонитіне енгізіледі, және коралл қаңқасындағы нақты Sr/Ca қатынасы оның биоминералдану кезінде теңіз суының температурасымен кері байланыста екені анықталған.

Алкенондар

Теңіз шөгінділеріндегі органикалық молекулалардың таралуы температураға байланысты.

Жапырақтың физиономиясы

Жапырақтың ерекше өлшемдері, пішіндері және тамшы ұштары сияқты белгілердің таралуы (жапырақтың немесе жапырақ физиономиясы) тропикалық жаңбырлы ормандарда (тегіс жиектері және тамшы ұштары бар көптеген ірі жапырақтары бар түрлер) және қоңыржай жапырақты ормандарда (көбінесе кіші жапырақ кластары, тісті жиектері кездеседі) әртүрлі болады. Бұл айырмашылықтар көбінесе климаттық градиенттер бойындағы жерлерде, мысалы, ыстықтан суыққа немесе көп жауын-шашыннан аз жауын-шашынға дейін үздіксіз өзгереді. Орталық градиенттер бойынша орналасқан жерлер арасындағы бұл вариация, қазіргі түрлердің жарық энергиясын сіңіру қажеттілігін, жылудың түсуін және шығуын басқаруды, сондай-ақ газ алмасу, транспирация және фотосинтез тиімділігін арттыру үшін бейімделу шараларын көрсетеді. Қазіргі өсімдіктердің жапырақ физиономиясы мен климатқа жауаптарының орталық градиенттер бойындағы сандық талдаулары көбінесе біржақты болып келеді, бірақ көпөлшемді тәсілдер бірнеше жапырақ сипаттамаларын және климаттық параметрлерді біріктіреді. Жапырақ физиономиясын пайдалана отырып, кеш креда және кайнозой дәуірлерінің жапырақ флорасы үшін температура (әртүрлі дәрежеде дәлдікпен) бағаланды, негізінен екі басты тәсіл қолданылды:

CLAMP (климаттық жапырақтарды талдаудың көпвариантты бағдарламасы)

CLAMP – көпөлшекті тәсіл, негізінен Батыс жарты шар өсімдіктерінің деректер жиынтығына негізделген, содан кейін әлемнің басқа аймақтарындағы өсімдіктердің деректер жиынтықтарымен толықтырылған. 31 жапырақ белгісін біріктіретін канондық корреляциялық талдау қолданылады, бірақ жапырақ шетінің түрі физиогномикалық жағдайлар мен температура арасындағы қатынастың маңызды бөлігін құрайды. CLAMP қолданылу арқылы орташа жылдық температура (MAT) кішкентай стандартты қателікпен есептеледі (мысалы, CCA ± 0,7–1,0 °C). CLAMP арқылы ең суық айдың орташа температурасы (CMMT) және ең жылы айдың орташа температурасы (WMMT) сияқты қосымша температура параметрлерін де есептеуге болады, олар тиісінше қысқы және жазғы орташа жағдайлар туралы мәліметтер береді.

Ең жақын өмір сүрушілерге қатысты аналогия / бірге өмір сүру талдау

Кейбір өсімдіктер белгілі бір температурада жақсы өседі, олардың тозаңын тапсаң, сол кездегі шамамен температураны анықтауға болады.

Карбонаттардағы 13C-18O байланыстары

Ауыр изотоптардың бір-бірімен байланыс құруға бейімділігі бар, бұл бірдей концентрациядағы изотоптардың стохастикалық немесе кездейсоқ таралуынан күтілетіннен артық. Бұл артық мөлшері төмен температурада ең жоғары болады (Вант-Гофф теңдеуін қараңыз), ал температура жоғарылағанда изотоптардың таралуы кездейсоқ сипатқа ие болады. Тепе-теңдіктегі изотоптардың бөлінуімен (фракциялаумен) тығыз байланысты осы құбылыс, изотопологтар арасындағы нөлдік энергияның айырмашылығынан туындайды. Кальцит сияқты карбонат минералдары CO32− топтарын қамтиды, олар концентрленген фосфор қышқылымен реакцияласып CO2 газына айналады. CO2 газының изотопологтардың мөлшерін анықтау үшін массалық спектрометрмен талданады. Δ47 параметрі – 47 u массасы бар (44-ке салыстырғанда) изотопологтардың концентрациясының, бірдей жалпы изотоптық құрамы бар, бірақ ауыр изотоптардың стохастикалық таралуы бар үлгідегі айырмашылықты өлшеу арқылы анықталады. Лабораториялық эксперименттер, кванттық-механикалық есептеулер және белгілі кристалдану температурасы бар табиғи үлгілер Δ47 температураның кері квадратына пропорционалды екенін көрсетеді. Осылайша, Δ47 өлшемдері карбонаттың қалыптасқан температурасын бағалауға мүмкіндік береді. 13C 18O палеотермометриясы судағы 18O концентрациясын бұрыннан білуді қажет етпейді (δ18O әдісі оны қажет етеді). Бұл 13C 18O палеотермометрін басқа изотоптық әдістерге қарағанда аз беймәлімдікпен тұщы су карбонаттары және өте ескі тау жыныстары сияқты кейбір үлгілерге қолдануға мүмкіндік береді. Әзірге әдіс табиғи карбонаттардан алынған CO2-да 47 массалық немесе одан жоғары изотопологтардың өте төмен концентрациясымен және тиісті детекторлар тізімі мен сезімталдығы бар құралдардың жетіспеушілігімен шектелген. Табиғаттағы осы типтегі изотоптық реттік реакцияларды зерттеуді көбінесе "жинақталған изотоптар" геохимиясы деп атайды.