Wasserstoff-Isotopenverhältnisse terrigener und aquatischer Biomarker aus Seesedimenten als Paläoklimaproxy

• Applicant: Professor Dr. Gerd Gleixner
• Subject Area: Mineralogy, Petrology and Geochemistry
• Term: from 2003 to 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5414795

• Final Report Year: 2009

Final Report Abstract

Im Rahmen der im vorliegenden Bericht zusammengefassten Projekte wurde ein maßgeblicher Beitrag zur Etablierung eines neuen Palaoklimaproxies, Wasserstoff - Isotopenverhältnisse von n-Alkanen, zur Rekonstruktion von Prozessen des hydrologischen Kreislaufes geleistet. Substanzspezifische Analysen von Wasserstoff – Isotopenverhältnissen (δD-Werte) von Lipidbiomarkern sind inzwischen in zahlreichen Fragestellungen der Umweltwissenschaften von großer Bedeutung. Dabei tragen sie beispielsweise zum Verständnis der Biosynthese von Bakterien, Algen und höheren Pflanzen bei und werden standardmäßig zur Klimarekonstruktion über geologische Zeitraume genutzt. Idealtypischerweise spiegeln die δD-Werte von Lipidbiomarkern das Isotopensignal des lokalen Niederschlages als Ausgangswasser wider, und ermöglichen dadurch direkte Aussagen zu klimarelevanten Faktoren wie Kontinentalität, geographische Breite, Temperatur, Niederschlagsquelle- und Menge. Unsere Untersuchungen belegen des Weiteren den zusätzlichen Einfluss des Verhältnisses aus Evaporation und Niederschlags auf den Isotopengehalt der Lipidbiomarker. Dieses Verhältnis wird vorwiegend durch die relative Luftfeuchte gesteuert, sodass dieser Umweltparameter als Schlüsselgrose für die Größe der Fraktionierung zwischen Niederschlagswasser und terrestrischen n-Alkanen herausgestellt werden muss. Des Weiteren kann die Vegetationszusammensetzung die Isotopengehalte beeinflussen, wobei in diesem Zusammenhang vor allem unterschiedliche Vegetationsoberflachen kleinräumige Auswirkungen auf die Evapotranspirationsraten ausüben und damit erneut den Parameter relative Luftfeuchte in den Vordergrund rücken. Vor diesem Hintergrund wurde ein Forschungsprojekt mit verschiedenen Seenstandorten auf dem Tibetischen Plateau speziell zur Untersuchung des Einflusses der relativen Luftfeuchte und der Evapotranspiration auf die Deuteriumgehalte der n-Alkane initiiert.

Publications

• 2004. Hydrogen isotope ratios of recent lacustrine sedimentary n-alkanes record modern climate variability. Geochimica et Cosmochimica Acta, Vol. 68. 2004, Issue 23, pp. 4877–4889.
  Sachse, D.; Radke, J. & Gleixner, G.
  
• 2004. Reconstruction of palaeohydrological conditions in a lagoon during the 2nd Zechstein cycle through simultaneous use of delta D values of individual n-alkanes and delta O-18 and delta C-13 values of carbonates. International Journal of Earth Sciences, Vol. 93. 2004, Issue 4, pp. 554–564.
  Sachse, Dirk; Radke, Jens; Gaupp, Reinhard; Schwark, Lorenz; L�niger, Guido & Gleixner, Gerd
  
• 2005. Correlation between hydrogen isotope ratios of lipid biomarkers and Sediment maturity. Geochimica et Cosmochimica Acta, Vol. 69. 2005, Issue 23, pp. 5517–5530.
  Radke, Jens; Bechtel, Achim; Gaupp, Reinhard; Püttmann, Wilhelm; Schwark, Lorenz; Sachse, Dirk & Gleixner, Gerd
  
• 2005. Neue Wege zum Paläoklima = New approaches to paleoclimate. Jahrbuch des Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena, 2004/2005, 8 S.
  Gleixner, G., Sachse, D., Werner, M.
  
• 2006. Compound-specific delta C-13 and delta H-2 analyses of plant and soil organic matter: A preliminary assessment of the effects of vegetation change on ecosystem hydrology. Soil Biology and Biochemistry, Vol. 38. 2006, Issue 11, pp. 3211–3221.
  Krull, Evelyn; Sachse, Dirk; Mügler, Ines; Thiele, Andrej & Gleixner, Gerd
  
• 2006. δD values of individual n-alkanes from terrestrial plants along a climatic gradient - Implications for the sedimentary biomarker record. Organic Geochemistry, Vol. 37. 2006, Issue 4, pp. 469–483.
  Sachse, Dirk; Radke, Jens & Gleixner, Gerd
  
• 2007. Compound-specific hydrogen isotope ratios of biomarkers: Tracing climatic changes in the past. Terrestrial Ecology, Vol. 1. 2007, pp. 249–265.
  Gleixner, Gerd & Mügler, Ines
  
• 2008. Effect of lake evaporation on δD values of lacustrine n-alkanes: A comparison of Nam Co, Tibetan Plateau and Holzmaar, Germany. Organic Geochemistry, Vol. 39. 2008, Issue 6, pp. 711–729.
  Mügler, Ines; Sachse, Dirk; Werner, Martin; Xu, Baiqing; Wu, Guangjian; Yao, Tandong & Gleixner, Gerd
  
• 2008. Hydrogen isotope ratios of terrigenous n-alkanes in lacustrine surface sediment of the Tibetan plateau record the precipitation signal. Geochemical Journal, Vol. 42. 2008, Issue 4, pp. 331-338.
  XIA, ZHONG-HUAN; XU, BAI-QING; MÜGLER, I.; WU, GUANG-JIAN; GLEIXNER, G.; SACHSE, D. & ZHU, LI-PING
  
• 2008. Oxygen isotope ratios of sedimentary biogenic silica reflect the European transcontinental climate gradient. Journal of Quaternary Science, Vol. 23. 2008, Issue 4, Special Issue: Isotopes in Biogenic Silica (IBiS), pp. 341–350.
  Tyler, J. J.; Leng, M. J.; Sloane, H. J.; Sachse, D. & Gleixner, G.
  
• 2009. Significant seasonal variation in the hydrogen isotopic composition of leaf-wax lipids for two deciduous tree ecosystems (Fagus sylvativa and Acerpseudoplatanus). Organic Geochemistry, Vol. 40. 2009, Issue 6, pp. 732–742.
  Sachse, Dirk; Kahmen, Ansgar & Gleixner, Gerd
  
• 2010. A multi-proxy approach to reconstruct hydrological changes and Holocene climate development of Nam Co, Central Tibet. Journal of Paleolimnology. Journal of Paleolimnology, Vol. 43. 2010, Issue 4, pp 625–648.
  Mügler, I.; Gleixner, G.; Günther, F.; Mäusbacher, R.; Daut, G.; Schütt, B.; Berking, J.; Schwalb, A.; Schwark, L.; Xu, B.; Yao, T.; Zhu, L. & Yi, C.