I åratal, forskare har försökt bestämma tidigare klimat för att kunna göra bättre förutsägelser om framtida klimatförhållanden. Nu, det har blivit ett genombrott i metoden för klimatrekonstruktion baserat på mikrobiella molekylära fossiler. Forskare under ledning av universitetet i Basel analyserade sedimentprover som samlats in från mer än 30 schweiziska sjöar. Deras resultat kan tillämpas på sjöar över hela världen, som forskarna rapporterar i PNAS .

Resterna av bakterier som finns i sjöns sediment är viktiga för återuppbyggnaden av tidigare miljöförhållanden. Särskilt, cellfragment som kallas membranlipider gör att klimatgeologer kan utläsa historiska temperaturer. Ett team som leds av professor Moritz Lehmann och Dr Helge Niemann från Institutionen för miljövetenskap vid universitetet i Basel har nu undersökt en mycket specifik klass av klimatkänsliga lipider i 36 alpina sjöar.

Deras tillämpning inom klimatåteruppbyggnad har länge varit känd, men de biologiska källorna till lipiderna förblev oklara. Detta komplicerade allvarligt deras tillämpning som temperaturindikator. "Vi antog inledningsvis att dessa föreningar huvudsakligen producerades av bakterier i marken och tvättades i sjöarna av floder. Men allt fler bevis tyder på att de också bildas i själva sjövattnet, "förklarar Lehmann. Därför, syftet med forskningsprojektet var att karakterisera ekologin hos de okända bakterierna som producerar dessa lipider.

Länk till metan

Kärnan i undersökningarna var sjön Lugano i Schweiz, som erbjuder ett enastående modellsystem på grund av dess starka skiktning och stora djup. "Med hjälp av stabil isotopanalys, vi kunde visa att dessa bakteriella lipider domineras i kylan, djupa vatten i sjön - där syre är utarmat och stora mängder av växthusgasen metan finns, "säger Dr Yuki Weber, huvudförfattare till studien. Forskarna kunde sedan bekräfta sina fynd från Luganosjön genom liknande mätningar från 35 andra alpina sjöar.

Förutom lipidanalys, forskarna tillämpade också molekylärbiologiska metoder, vilket gjorde att de kunde fånga den bakteriella mångfalden på olika vattendjup i Luganosjön. För första gången, forskargruppen kunde visa att dessa klimatkänsliga lipider produceras under mycket olika miljöförhållanden, av distinkta grupper av mikrober som finns på olika vattendjup.

Förfina paleotermometern

Trots de många miljöfaktorer som kan påverka sammansättningen av dessa lipider, forskarna kunde bestämma under vilka förhållanden lipidtermometern fortfarande ger tillförlitliga temperaturuppskattningar. "Med hjälp av stabil kolisotopanalys, vi kan nu avgöra om lipiderna bildades i jord eller sjövatten. Vi är därför övertygade om att vår studie kommer att göra ett viktigt bidrag till förbättringen av paleoklimatdata världen över, "avslutar Weber.