Subarktische terrestrische Paläoklimatologie des frühen Eozäns mittels stabiler Wasserstoffisotopenverhältnisse des Niederschlags aus mumifizierten Hölzern

• Antragsteller: Dr. Tobias Anhäuser
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 420409273

Das frühe Eozän (~55-50 Millionen Jahre vor Heute [Ma]) war als Folge hoher atmosphärischer Treibhausgaskonzentrationen von einem "hothouse" Klima geprägt. Dieses Zeitintervall gilt als mögliches Analogon für zukünftige Klimabedingungen und ist daher Gegenstand intensivster (Paläo-) Klimastudien. Rekonstruktionen der Eozänen Klimadynamik basieren jedoch überwiegend auf marinen Klimaarchiven, wobei der terrestrische Bereich aufgrund mangelnder Archive schwächer erforscht ist. Nützlich für die terrestrische Klimaforschung kann die Verwendung von mumifiziertem (nicht versteinertem) Holz sein welches aus vulkaniklatischen Kimberliten des frühen Eozäns freigelegt wurde. Je nach Erhaltungszustand können Klimaproxies wie Jahrringbreite und komponentenspezifische stabile Wasserstoffisotopenverhältnisse (ausgedrückt als Delta 2H Werte) mit jährlicher Auflösung analysiert werden. Die Universität von Toronto (Kanada), unter der Leitung von Prof. Dr. Jochen Halfar, besitzt eine umfangreiche Sammlung mumifizierter Hölzer mit 12 Baumringchronologien die, größtenteils mit jährlicher Auflösung, mehrere Jahrhunderte lange Zeiträume abdecken. Die Proben wurden in den subarktischen Nordwest-Territorien (Kanada) in drei Eozänen Kimberliten gefunden (Diavik A-154; 55,5 Ma, Diavik A-418; 55,2 Ma; Ekati Panda; 53,3 Ma). In einer kürzlich publizierten Pionierstudie (unter Verwendung von drei der 12 mumifizierten Baumringserien) schlug ich die Lignin Methoxygruppen als aussichtsreichen Klimaproxy für mumifizierte Hölzer vor, da (i) Lignin zumeist die einzig verbleibende Holzkomponente ist und Extraktionen von üblicherweise verwendeter Zellulose erschwert oder gar ausschließt und (ii) ihre Delta 2H Werte in rezenten Bäumen den klimaempfindlichen Delta 2H Wert des Niederschlags abbilden, moduliert durch eine einheitliche Isotopenfraktionierung (ausgedrückt als Epsilon Wert). Rekonstruktionen von Delta 2H im Niederschlag mittels des gefundenen Taxons (Taxodioxylon) sind in diesem frühen Forschungsstadium jedoch erschwert, da der Epsilon Wert des nächsten lebenden Verwandten, Metasequoia glyptostroboides, noch nicht bestimmt wurde. Demzufolge wird vorgeschlagen den Epsilon Wert von Metasequoia glyptostroboides an einem kanadischen Untersuchungsort zu kalibrieren um das Potential der Delta 2H Werte der Lignin Methoxygruppen als Klimaproxy zu stärken. Anschließend, unter Verwendung der vollständigen Sammlung mumifizierter Baumringchronologien der Universität von Toronto, soll der kalibrierte Epsilon Wert dazu dienen um (bisher beispiellos) Jahrhunderte lange sowie hochaufgelöste Rekonstruktionen des terrestrischen Eozänen Klimas zu ermöglichen. Von diesem Forschungsvorhaben wird daher nicht nur erwartet, die Delta 2H Werte der Lignin Methoxygruppen als Klimaproxy-Standard für mumifizierte Hölzer zu etablieren, sondern auch deutlich zu einem detaillierterem Klimaverständnis des terrestrischen frühen Eozäns (ein wichtiges Zeitintervall für das Klimaverständnis einer zukünftigen, CO2-reichen Atmosphäre) beizutragen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Kanada
• Gastgeber: Professor Dr. Jochen Halfar