Reconstruyendo temperaturas del mar (Holoceno) usando corales fósiles de las laderas del Lago Enriquillo Wilson R. Ramírez, Hernán Santos, Jose A. Morales, Luis Rodríguez, Anne Cohen, Amos Winter y Kim M. Cobb UPRM Diversity  Grant

Jack Morelock, Wilson R. Ramírez, Bruckner, A., Carlo, M. (2001)

Status of Coral Reefs Southwest Puerto Rico, Caribbean Journal of Science, Special Publication #4, 57 pp.

Transectos Fotográficos Área cubierta por coral Área cubierta por la imagen

=

%  Cobertura   de  Coral  Vivo

Programa CANVAS

Transectos Fotográficos Área cubierta por coral

=

Área cubierta por la imagen

%  Cobertura   de  Coral  Vivo

Programa CANVAS Area = 24.115 sq. in 0.070 Mem

Mnc 0.247

Mem 0.456 0.137

Mnc 0.437

Sds 0.208 Dpc 0.110

Sds 0.015

Cln 0.169

Transectos Fotográficos Área cubierta por coral

=

Área cubierta por la imagen

%  Cobertura   de  Coral  Vivo

Programa CANVAS Area = 24.115 sq. in 0.070 Mem

Mnc 0.247

Mem 0.456 0.137

Mnc 0.437

Sds 0.208 Dpc 0.110

Sds 0.015

Cln 0.169

L oc alid a

des

%  de  Cobertura  por  especies

Esp

Diferentes   Localidades   a  20  metros  de   profundidad

eci es

% de cobertura por especie, % de cobertura total, número de colonias, número de especies, tamaños promedio y índices de diversidad, otros…

Estudios de la estructura interna de los arrecifes

Holoceno •

Comienzan en los 1970’s

•

Ian Macintyre y Walter Adey del Smithsonian

•

Santa Cruz

Sistema de Perforación SCARID 1980-90 La Parguera Dennis   Hubbard

Testigos

Historia  de  Deposición  de  Sistemas   Arrecifales  del  Caribe  durante  el  Holoceno Contribuciones  a  la   curva  de  nivel  del   mar  del  Caribe   durante  el   Holoceno

Capítulo 7

Dos  Maneras  de  Medir  Cambios  en  el  CLIMA 1. Medidas Instrumentales (últimos 100 años) 2. Medidas utilizando un “proxy” (miles a millones de años en el pasado) Proxy = archivo natural que conserva características físicas del pasado que permiten reconstrucciones climáticas. (corales, núcleos de hielo, anillos de árboles, sedimentos en lagos y oceánicos, polen de los árboles, etc.)

Esclero-Cronología Banda  de  alta  densidad  (obscura)   verano =  1  año   Banda  de  baja  densidad  (clara) invierno

25  años

Bandas producen una cronometría precisa !

50  años

3  cm

Esqueletos  de  Corales  =  Proxy  de  Temperatura  Marina

Swart  et  al.,  2002 18O   16O

Isótopos

Sr Elementos  Traza

Ambos  parámetros  correlacionados  con  temperaturas   del  agua  marina  durante  la  precipitación.     Se  pueden  utilizar  como  proxy  para  estudiar   temperaturas  pasadas  del  mar.

Esqueletos  de  Corales  =  proxy  de  temperatura  marina

Swart  et  al.,  2002

Isótopos

18O   16O

Sr

Elementos  Traza Cuidado  :   δ18O  ES  influenciado  por  cambios  en  la  salinidad.   Sr/Ca  NO  es  influenciado  por  cambios  en  la  salinidad.   AMBOS  son  influenciados  por  actividad  biológica

Área  de  Estudio:  Valle  del  Lago  Enriquillo,  R.D.

Cañada     Honda

Modificado  de  Viruete  et  al.,  2002

Paleoambiente del Holoceno ~8,000 años atrás Haiti

D.R.

Bahía Enriquillo

Haiti D.R.

Mann et al., 1984 Taylor et al., 1985

Paleoambiente del Holoceno ~8,000 años atrás arrecifes de coral Haiti

D.R.

Bahía Enriquillo

Haiti D.R.

Mann et al., 1984 Taylor et al., 1985

Clausura de la Bahía ~ 4 mil años atrás Haiti

D.R.

Cuenca Cerrada Cierre Haiti D.R.

Mann et al., 1991 Taylor et al., 1985

Ambiente Moderno

Bajo el Nivel del Mar Arrecifes del Holoceno expuestos! Haiti

D.R.

Cañada Honda Lago Enriquillo

Haiti D.R.

Mann et al., 1991 Taylor et al., 1985

http://geology.uprm.edu/caribconf/transactions/5Cuevasetal.pdf

• Arrecifes- 9,000-5,000 años de antigüedad (Hubbard et al., 2004) • Estructura interna arrecife preservada (Cuevas et al., 2005) • > 60% corales en posición de crecimiento (Cuevas et al., 2005) • Corales aragoníticos (Cuevas et al., 2005, Greer and Swart, 2006)

•

Registro  paleoclimático  continuo   de  aproximadamente  4,000  años!

Cuevas et al., 2005

Estratigrafía  de  Cañada  Honda

Cuevas et al., 2005

Mapa  de  Facies  de  Cañada  Honda Jose  Morales

Zona  Masiva  1

Modificado de Hubbard et al., 2004 y Cuevas et al., 2005

Sección  de  Muestreo Montastraea sp.

1.5m  

Composición  del  Esqueleto  del  Coral Sample: M1-1D-C

Sample: M1-1D-C

2000 1900

2000

1800 1700

Aragonite

1900

1600

Calcite

1800

1500

1700 1400

1600

1300

1500

1100

1400

1000

1300 900

1200

800

Lin (Counts)

Lin (Counts)

1200

700 600 500

1100 1000 900

400

800

300

700

200 100

600

0 15

500

20

30

40

2-Theta - Scale

50

60

400M1-1D-C - File: José Morales-2014-8-12-M1-1D-C.RAW - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 65.000 ° - Step: 0.020 ° - Step time: 1 Sample: Operations: Background 1.000,1.000 | Background 1.000,1.000 | Smooth 0.150 | Import 41-1475 (*) - Aragonite - CaCO3 - Y: 50.00 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 4.96230 - b 7.96800 - c 5.74390 - alpha 90.000 - beta 90.0 300 200

10cm

Placas   de   Corales   5mm

Radiografías

10cm

Dataciones  (U/Th) 4

6

Corales trabajados cubren un intervalo de 922 años entre 9,000 y 8,000 años atrás.

8,016  años      -­‐    8,938  años

3 5

2 1

n=6

Medición de Bandas de Crecimiento: Coral X-Radiography Densitometry (Coral XDS) (programa que mide cambios en la luminiscencia)

4

M1-­‐1Ee   3.06mm/yr

Tasas de Crecimiento del Coral

4

n  =  83  

8,036 + 26 años

8,050 años

n  =  33  

3

n  =  42   8,047 + 28 años

1  y  2  =  crecimiento  menor   3  y  4  =  crecimiento  mayor

2

n  =  32   8,353 + 25 años

8,350 años

1

n  =  40   8,365 + 24 años

Corales mas jóvenes (8,050 años) tienen tasas de crecimiento mas altas que corales mas antiguos (8,350 años) (1 mm/año mas altas)

Micro-Muestreo: • Milimétrico - eje de crecimiento • Muestras Duplicadas -

• Sr/Ca (150-200 µg) • δ18O (80-100 µg)

Paleotemperatura

2

M1-­‐2E

35

Edad: 8353 ± 25 años Fact. Corr. (R) = 0.72

30

Sr/Ca  M1-­‐2E =  10.781–  0.0597  *  SST  (Felis  et  al.,  2004) Sr/Ca  =  10.6  –  0.050  *  SST  (Giry  et  al.,  2012)

Resultados

Range: 18.6-26.2°C

SST  (°C)

25

20

SST  =  5.33  –  4.519  *  (δ18Oc  -­‐  δ18Ow)  (Leder  et  al.,  1996)

Range: 9.0-16.1°C

15

10

5

0

7.5

15 Internal  Chronology  (yr)

22.5

30

18 δ O  afectado  por  cambios  en  salinidad Sample  ID

Age  (U/Th)

Growth  Rate   (mm/yr)

SST-­‐Sr/Ca  (°C)   Range  (Variation)

SST-­‐δ18O    (°C)   Range  (Variation)  

R

4

M1-­‐1Ee

8036  ±  26

3.06

19.4-­‐24.0  (4.6)

10.2-­‐16.2  (6.0)

0.29

3

M1-­‐1Dc

8047  ±  28

3.55

18.8-­‐24.9  (6.1)

8.5-­‐14.8  (6.3)

0.85

2

M1-­‐2E

8353  ±  25

2.58

18.6-­‐26.2  (7.6)

9.0-­‐16.1  (7.1)

0.72

1

M1-­‐2Ba

8365  ±  24

2.62

18.0-­‐24.8  (6.8)

8.8-­‐14.1  (5.3)

0.20

1. Alta  variabilidad   2. Valores  mucho  mas  bajos  que  los  valores  promedio  esperados   (27.5oC)

Resultados:  Termometría  Sr/Ca   Sample  ID

Age  (U/Th)

Growth  Rate   (mm/yr)

SST-­‐Sr/Ca  (°C)   Range  (Variation)

SST-­‐δ18O    (°C)   Range  (Variation)  

R

4

M1-­‐1Ee

8036  ±  26

3.06

19.4-­‐24.0  (4.6)

10.2-­‐16.2  (6.0)

0.29

3

M1-­‐1Dc

8047  ±  28

3.55

18.8-­‐24.9  (6.1)

8.5-­‐14.8  (6.3)

0.85

2

M1-­‐2E

8353  ±  25

2.58

18.6-­‐26.2  (7.6)

9.0-­‐16.1  (7.1)

0.72

1

M1-­‐2Ba

8365  ±  24

2.62

18.0-­‐24.8  (6.8)

8.8-­‐14.1  (5.3)

0.20

1.  Alta  variabilidad   2.  Valores  mas  bajos  que  los  promedios  esperados  (27.5oC)

Uso  del  Termómetro  Estroncio/Uranio   Desarrollado  en  WHOI  (DeCarlo  et  al.,  2016)   Método  validado  como  más  preciso  que  el   termómetro  de  Sr/Ca.   18O   16O

Sr/U

Sr

Dr. Anne Cohen

Ashlyann  Arana Luis  Rodríguez Yesenia  Herrera

Mapa  de  Facies  de  Cañada  Honda

Modificado de Hubbard et al., 2004 y Cuevas et al., 2005

Distancia

Resultados:  Valores  Sr/Ca  y  Sr/U   Valores  Sr/Ca

Valor  de  Sr/Ca  del  coral  de   8,000  elevado  comparado  con   corales  modernos  de  Puerto   Rico  (Alpert  et  al.,  2016)

Valores    Sr/U  

Valor  de  Sr/U  del  coral  de   8,000  bajo  comparado  con   corales  modernos  de  Puerto   Rico  (Alpert  et  al.,  2016)

Resultados:  Termometría  Sr/Ca  vs.  Sr/U   Sr/Ca  =  10.6  –  0.050  *  SST  (Giry  et  al.,  2012)

Corales  6  y  7  mil  años Alta  variabilidad  al  usar   Sr/Ca

Termometría  Sr/U  (DeCarlo  et  al.,  2016)

Corales  6  y  7  mil  años Valores  más  consistentes   al  usar  Sr/U

Resultados:  Termometría  Sr/Ca  vs.  Sr/U   Sr/Ca  =  10.6  –  0.050  *  SST  (Giry  et  al.,  2012)

Corales  6-­‐7  mil  años Alta  variabilidad  al  usar   Sr/Ca

Termometría  Sr/U  (DeCarlo  et  al.,  2016)

Corales  6-­‐7  mil  años Valores  1oC  menores  que   ERSST

Resultados:  Termometría  Sr/U Modelos  que  apoyan  máximo  termal  en  el  Holoceno

Nuestros   resultados  apoyan   los  Modelos  que   sugieren   temperaturas   bajas  en  el   Holoceno  

Modelos  que   apoyan   temperaturas   bajas  en  el   Holoceno

8K

Ba/Ca  en  los  Corales  Fósiles  de  Enriquillo Valores  de  Ba/Ca  de   ésta  magnitud  no  han   sido  previamente   reportados  en  corales   del  Holoceno  medio  ni   en  corales  modernos  !

Niveles  normales  de  Ba/Ca  en  corales  modernos

Niveles  altos  de  Ba/Ca  (~15umol/mol)  relacionados  inundaciones   de  ríos  que  sacan  material  terrígeno  al  mar  (Sinclair,  2005)

Corales  de    ˜  8,000  años

1.Tazas  de  crecimiento  bajas  (8,350  años)   2.Valores  anómalos  de  temperatura   relativo  a  los  otros  corales 3.Valores  muy  altos  de  Ba/Ca

1.  Ambiente  diferente  8,000  años  atrás  ?   2.  Alteración  en  el  esqueleto  ?

Agradecimientos UPRM Diversity  Grant

Preguntas?

?