Rekonstruktion der Klima- und Landschaftsgeschichte in Südosteuropa anhand von Löss-Paläoboden-Sequenzen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel des Projektes war es, die Klima- und Landschaftsgeschichte im westlichen Schwarzmeergebiet anhand eines Transektes aus Lösspaläobodensequenzen zu untersuchen. Unter Einbeziehung viel versprechenderer Profile als die ursprünglich im Antrag vorgesehenen, wurde das Transekt nach Westen auf das Becken der mittleren Donau ausgedehnt. Schlüsselprofile im mittleren Donaubecken (Pannonisches Becken), Becken der unteren Donau und in der Ukraine wurden speziell auf folgende Zielsetzungen hin untersucht: a) Lössprovenanz und genauere Erkenntnisse zur Archivgenese; b) Erstellen einer verlässlichen Chronostratigrapie und c) Rekonstruktion der Klima-, und Landschaftsgeschichte während des Mittel-, und Spätpleistozäns mit Fokus auf die Bedingungen in früheren Warmzeiten. Für Letzteres wurde ein paläopedologischer-geochemischer Multiproxy-Ansatz herangezogen. Hierfür wurden zunächst zahlreiche methodische Studien durchgeführt. So wurden verschiedene Proxies wie geochemisch basierte Verwitterungsindizes, Biomarker und stabile Isotope hinsichtlich ihrer Eignung zur Paläoumweltrekonstruktion evaluiert. Insbesondere konnte erstmals eine Methode für substanzspezifische δ18O Analysen an Cellulose via GC-Technik entwickelt werden, welche jedoch noch nicht für organik-arme Lösse optimiert werden konnte. Hinsichtlich der Lössprovenanz zeigen die Ergebnisse der geochemischen Analysen, dass alluviale Sedimente der Donau bzw. von Donauzuflüssen die Hauptquelle von Löss im mittleren und unteren Donaubecken darstellen. Basierend auf einer magnetischen Suszeptibilitätsstratigraphie, sowie pedo-, und tephrostratigraphischen Markern und Paläomagnetik konnte eine Chronostratigraphie für die Profile entwickelt werden. Demnach umfassen die Profile Batajnica / Stari Slankamen (Serbien) und Mircea Voda (Rumänien) mindestens die letzten 700.000 Jahre d.h., die letzten 17 Marinen Isotopen Stufen. Der Multiproxy-Ansatz zur Paläoumweltrekonstruktion umfasst u. a. mikromorphologische Eigenschaften, geochemische Untersuchungen zur Silikatverwitterungsintensität, Untersuchungen zur pedogenen Tonbildung, sedimentologische Untersuchungen zur Windstärke und die Bestimmung von Sedimentationsraten. Als Proxy für Silikatverwitterung wird das molare Verhältnis Al2O3/(Na2O + Al2O) × 100 als Chemical Proxy of Alteration (CPA) für die Löss Paläoboden-Forschung eingeführt. Darüber hinaus geben diffuse Reflektionsspektroskopie und Umweltmagnetik Informationen über die eisenmineralogische Zusammensetzung, was ebenfalls Rückschlüsse auf Paläoumweltbedingungen erlaubt. Pollen-und Biomarkeranalysen wurden zur Rekonstruktion der Paläovegetation angewandt. Hinsichtlich der Interglaziale weisen die Ergebnisse auf eine progressive Abnahme der warmzeitlichen Verwitterungs-, und Bodenbildungsintensität während des Mittel – und Spätpleistozäns hin. Auch war das Bodenmilieu während der jüngeren Warmzeiten weniger stark oxidativ, wie die eisenmineralogischen Ergebnisse zeigen. Diese Befunde deuten auf einen Abkühlungstrend und eine Abnahme der warmzeitlichen Niederschlagsmengen während des Mittelpleistozäns hin. Anhand der Daten lässt sich zudem eine Veränderung in der Saisonalität von Mittelmeerklima zu kontinental geprägtem Klima (Steppenklima) ableiten. Die Biomarkerbefunde deuten nur eine geringe Baumverbreitung während der Interglaziale an und bestätigen somit Sommertrockenheit als charakteristisches Merkmal des warmzeitlichen Klimas im mittleren und unteren Donaubecken. Eine Zunahme der Windstärke, graduelle Abkühlung sowie eine Abnahme der Niederschlagsmenge seit dem unteren Mittelpleistozän zeigt sich auch für die Kaltzeiten. Nach Evaluierung möglicher Ursachen für diesen klimatischen Trend erscheint die Hebung eurasischer Gebirgsketten während des Pleistozäns als mögliche Hypothese. Diese könnte die Ausdehnung des eurasischen Steppengürtels bis ins südöstliche Mitteleuropa erklären.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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2008. Geochemical characterization and origin of Southeastern and Eastern European loesses (Serbia, Romania, Ukraine). Quaternary Science Reviews 27, 1058-1075
Buggle B., Glaser B., Zöller L., Hambach U., Marković S., Glaser I., Gerasimenko N.
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2008. Long-Term Paleoclimate Records in SE-Europe – The loess paleosol sequences Batajnica / Stari Slankamen (Serbia) and Mircea Voda (Romania). In: Reitner, J.M., Fiebig, M.C., Neugebauer- Maresch, C., Pacher, M., Winiwarter, V. (Eds.), Veränderter Lebensraum- Gestern, Heute und Morgen. Abhandlungen der Geologischen Bundesanstalt (62), 15-19
Buggle, B., Hambach, U., Glaser, B., Marković, S.B., Glaser, I., Zöller, L.
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2008. Origin of loess in the (Middle/Lower) Danube Basin (and Dnieper Area). In: Reitner, J.M., Fiebig, M.C., Neugebauer-Maresch, C., Pacher, M., Winiwarter, V. (Eds.), Veränderter Lebensraum- Gestern, Heute und Morgen. Abhandlungen der Geologischen Bundesanstalt (62), 11-14
Buggle, B., Glaser B., Zöller, L., Hambach, U., Marković, Glaser, I., Gerasimenko N.
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2008. Vojvodinian loess-paleosol sequences as archive of repeated Pleistocene paleoclimatic changes. Geo2008 – Resources and Risks in the Earth System, Schriftenreihe der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften 60, 203
Hambach, U., Markovic, S.B., Buggle, B., Gaudenyi, T., Jovanovic, M., Machalett, B., Frechen, M., Rolf, C., Zöller, L.
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2009. 600.000 years of Quaternary landscape history in Southeastern Europe: A lipid biomarker perspective. Geophysical Research Abstracts 11, EGU2009-8191
Buggle, B., Zech, M., Gerasimenko, S., Markovic, S., Hambach, U., Glaser, B.
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2009. Improved compound-specific d13C analysis of n-alkanes for application in palaeoevironmental studies. Rapid Communication in Mass Spectrometry, 22, 135-142
Zech, M., Glaser, B.
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2009. Insights into the Mid- and Late Pleistocene paleoenvironment of the Ukraine – the loess-paleosol sequence Stary Kaydaky. In: Gajin, S. (Ed.), International Conference on Loess Research (2009; Novi Sad) – Abstract Book. p.120, University of Novi Sad, Faculty of Sciences, Novi Sad (Serbia)
Buggle, B., Gerasimenko, N., Hambach, U., Glaser, B., Zöller, L.
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2009. Middle and Late Pleistocene loess sequences at Batajnica, Vojvodina, Serbia. Quaternary International 198, 255-266
Marković S.B., Hambach U., Catto N., Jovanović M., Buggle B., Machalett B., Zöller L., Glaser B., Frechen M.
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2009. n-Alkanes as molecular fossils and biomarkers in loesspaleosol sequences – a review. In: Gajin, S. (Ed.), International Conference on Loess Research (2009; Novi Sad) – Abstract Book. p.24, University of Novi Sad, Faculty of Sciences, Novi Sad (Serbia)
Buggle, B., Zech, M., Glaser, B.
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2009. Should alkane biomarker results be corrected for degradation effects when reconstructing vegetation changes?. Geophysical Research Abstracts 11, EGU2009-11386
Zech, M., Buggle, B., Glaser, B.
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2009. Stratigraphy and spatial and temporal paleoclimatic trends in East European loess paleosol sequences. Quaternary International 196, 86-106
Buggle B., Hambach U., Glaser B., Gerasimenko N., Marković, S.B., Glaser I., Zöller L.
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2010. Is there a possibility to correct fossil n-alkane data for postsedimentary alteration effects? Applied Geochemistry 25 (7), 947-957
Buggle B., Wiesenberg G., Glaser B.
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2011. Absence of oxygen isotope fractionation/exchange of (hemi-) cellulose derived sugars during litter decomposition. Organic Geochemistry
Zech, M., Werner, R., Juchelka, D., Kalbitz, K., Buggle, B., Glaser, B.
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2011. An evaluation of geochemical weathering indices in loess-paleosol studies. Quaternary International 240 (1-2), 12-21
Buggle, B., Glaser, B., Hambach, U., Gerasimenko, N., Marković, S.
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2011. Effect of leaf-litter decomposition and seasonality on D/H isotope ratios of n-alkane biomarkers. Geochimica et Cosmochimica Acta 75 (17), 4917-4928
Zech, M., Pedentchouk, N., Buggle, B., Leiber, K., Kalbitz, K., Markovic, S., Glaser, B.
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2011. Reconstruction of Late and Mid-Pleistocene climate and landscape history in SE-Central Europe. Dissertation, Universität Bayreuth
Buggle, B.
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2011. The last million years recorded at the Stari Slankamen (North Serbia) loesspaleosol sequence: Revised chronostratigraphy and long-term environmental trends. Quaternary Science Reviews 30 (9-10), 1142-1154
Markovic, S.B., Hambach, U., Stevens, T., Kukla, G.J., Heller, F., McCoy, W.D., Oches, E.A., Buggle, B., Zöller, L.
