Dat dinosaurussen in een warmere wereld leefden dan wij, is al langer bekend. Maar nu zijn onderzoekers er ook in geslaagd om de zomer- en wintertemperaturen in het dinosaurustijdperk vast te stellen. En dat levert een verrassing op.

Zo’n 78 miljoen jaar geleden stampten op aarde enorme dinosaurussen rond. Ze leefden in een broeikasklimaat: de CO2-concentraties waren hoog en hadden tot een aanzienlijk opwarming van de aarde geleid. Aangenomen werd dat deze klimaatverandering ervoor zorgde dat de verschillen tussen de seizoenen kleiner werden. “Zoals er ook in de tropen minder temperatuurverschil bestaat tussen de zomer en winter,” licht onderzoeker Niels de Winter, verbonden aan de Universiteit Utrecht toe. Maar een nieuw onderzoek schetst nu een heel ander beeld en onthult dat de gemiddelde temperatuur inderdaad steeg, maar de temperatuurverschillen tussen de zomer en winter gehandhaafd werden. “Je had toen hetere zomers en warmere winters.”

Schelpen
De Winter en collega’s trekken die conclusie nadat ze zich bogen over fossielen van schelpdieren die zo’n 78 miljoen jaar geleden in zuid-Zweden leefden. Deze dieren hebben maandelijkse variaties in hun omgeving en klimaat opgeslagen in de kalk van hun schelpen en kunnen ons dus meer vertellen over hoe de temperaturen van seizoen tot seizoen verschilden. Om die informatie uit de schelpen af te lezen, maakten de onderzoekers gebruik van een relatief nieuwe methode die ze voor dit onderzoek ook nog eens op innovatieve wijze inzetten: de clumped isotope-methode (zie kader).

Clumped isotope-methode
Wanneer onderzoekers aan de hand van fossiele schelpen vast willen stellen hoe warm het water in de tijd van deze schelpen was, dan richtten ze zich op de verhouding tussen verschillende zuurstofisotopen in de kalk van de schelp. Die is namelijk afhankelijk van de temperatuur waarin de kalk gevormd is. Er is echter één probleem: de verhouding tussen de verschillende zuurstofisotopen in de schelp wordt niet alleen bepaald door de temperatuur van het water, maar ook door de verhouding van zuurstofisotopen in dat water zelf. “Om met deze zuurstofisotopen temperatuurreconstructies te doen van het zeewater, moeten we dus eerste weten (of schatten) wat de zuurstofisotopenverhouding van het zeewater was,” vertelt De Winter aan Scientias.nl. En dan pas kan de temperatuur – middels de impact die deze op de isotopenverhouding heeft – worden vastgesteld. Helaas is het nog niet zo gemakkelijk om de isotopenverhouding van het water waarin schelpen tientallen miljoenen jaren geleden rustten, vast te stellen. “Die isotopenverhouding is in de open zee nu redelijk constant, maar varieerde waarschijnlijk door de tijd heen. Het groeien en smelten van ijskappen heeft daar bijvoorbeeld een sterke invloed op, dus de isotopenverhouding van de oceanen was bijvoorbeeld in het warme dinosaurustijdperk zeker anders dan nu. Daarnaast is die isotopenverhouding ook heel variabel dichterbij de kust, waar rivieren in de zee uitkomen en rivierwater (met een andere isotopenverhouding dan de zee) met zeewater mengt.” Gelukkig hebben onderzoekers zo’n tien jaar geleden een aanpak bedacht waarbij de verhouding van zuurstofisotopen in het omringde water buiten beschouwing kan worden gelaten: de clumped isotope-methode. “Bij deze methode kijken wij naar hoe specifieke atomen gerangschikt zijn binnen de schelpen,” vertelt onderzoeker Martin Ziegler. “Het voordeel van de ‘clumped isotope’ methode is dat deze alleen afhangt van de temperatuur, waardoor we die isotopenverhouding van het zeewater niet hoeven te weten,” aldus De Winter. Maar ook deze aanpak heeft zo zijn nadelen. “Omdat we voor de clumped isotope-methode combinaties van zeldzame isotopen van zuurstof en koolstof moeten meten hebben we meer carbonaat (kalk) nodig dan voor metingen van normale zuurstofisotopen. Daardoor was het tot voor kort niet mogelijk om verschillen tussen seizoenen te meten: er was simpelweg niet genoeg materiaal voorhanden voor zo’n meting.” Maar door metingen van heel veel kleine hoeveelheden kalk te combineren is het onderzoekers nu toch gelukt om maandelijkse temperatuurveranderingen en dus de verschillen tussen de seizoenen uit de schelpen af te lezen.

Resultaten
Het onderzoek wijst uit dat de watertemperatuur in zuid-Zweden zo’n 78 miljoen jaar geleden in de winter rond de 15 graden Celsius lag en in de zomer rond 27 graden Celsius uitkwam. Het onthult dat de verschillen tussen de winter- en zomertemperaturen ook in het broeikasklimaat groot bleven. “Tot voor kort werd aangenomen dat in een warmer klimaat, zoals het klimaat in het Krijt waarin onze schelpdieren leefden, de klimaatzones als het ware zouden opschuiven,” vertelt De Winter. “Dat zou dan als gevolg hebben dat we hier in de hoge breedtegraden een klimaat zouden krijgen dat meer lijkt op dat in de tropen, waar verschillen tussen de seizoenen vrij klein zijn. Onze resultaten tonen echter aan dat de seizoenaliteit (het verschil tussen zomer en winter) op hogere breedtegraden niet anders was in het Krijt.” De zomer- en wintertemperaturen stegen even hard en dat resulteerde in warmere winters en snikhete zomers.

Modellen
De resultaten van De Winter en collega’s komen mooi overeen met klimaatmodellen die het klimaat in het Krijt beschrijven. Daarmee onderscheiden de onderzoeksresultaten zich duidelijk van eerdere pogingen om de temperatuur in het Krijt te reconstrueren, die vaak juist lagere temperaturen opleverden dan de klimaatmodellen ‘voorspelden’. “Een verklaring daarvoor zou kunnen zijn dat andere methoden voor klimaatreconstructie overgevoelig zijn voor temperatuur in koudere delen van het jaar (bijvoorbeeld de winter of vroege lente). Het laat zien hoe belangrijk deze seizoenale reconstructies zijn om andere klimaatreconstructies te controleren.”

Het onderzoek geeft niet alleen meer inzicht in het klimaat van het dinosaurustijdperk, maar heeft ook implicaties voor vandaag de dag en de toekomst. Want ook nu zitten we in een periode van opwarming, te wijten aan stijgende CO2-concentraties. “Belangrijk verschil is wel dat die opwarming in het Krijt plaatsvond over een tijdsspanne van miljoenen jaren, en de opwarming nu veel sneller gaat. Als paleoklimatologen onderzoeken wij het klimaat van dit soort warme, CO2-rijke perioden om te zien wat voor klimaat we op aarde kunnen krijgen als de CO2-uitstoot verder toeneemt en het klimaatsysteem weer in een nieuw evenwicht komt. De data die wij verzamelen, zijn erg belangrijk voor het verbeteren van onze klimaatmodellen. Als we die modellen willen gebruiken om het klimaat van de toekomst te voorspellen moeten we natuurlijk wel eerst weten of ze een warm klimaat goed kunnen simuleren. Vandaar dat wij samenwerken met klimaatmodelleurs om onze resultaten met simulaties van het Krijt te vergelijken. Zo helpen we om de voorspellingen voor de toekomst, waarop klimaatbeleid is gebaseerd, te verbeteren.”