Rekonstruktion der jungquartären Klima- und Landschaftsentwicklung im subtropischen Südamerika anhand von Löss-Paläoboden-Sequenzen entlang eines Transekts von ~ 27 - 38°S
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des DFG-Projekts mit dem Titel „Rekonstruktion der jungquartären Klima- und Landschaftsentwicklung im subtropischen Südamerika anhand von Löss- Paläoboden-Sequenzen entlang eines Transekts von ~ 27 – 38°S“ war die Validierung und Anwendung hoch innovativer substanz-spezifischer δD und δ18O Biomarkeranalysen zum Zwecke der Paläoklimarekonstruktion geplant. Um die Frage zu klären, ob δD und δ18O Signaturen von Pflanzenwachs-bürtigen Alkanen bzw. Hemizellulose-bürtigen Zuckern in rezenten Oberböden die Isotopensignatur von Niederschlag widerspiegeln, wurde ein argentinisches Klimatransekt untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass, obwohl die Isotopie des Niederschlags ein wichtiger Faktor ist, weder δD von Alkanen noch δ18O von Zuckern die Isotopie des Niederschlags reflektieren. Dies lässt sich auf unterschiedlich starke Isotopenanreicherung des Blattwassers entlang des untersuchten Transekts zurückführen. Die Anreicherung des Blattwassers wird im Wesentlichen durch die relative Luftfeuchte gesteuert. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurde ein Craig-Gordon-basiertes konzeptionelles Modell entwickelt. Es erlaubt bei kombinierten δD und δ18O Biomarkerstudien in der Quartärforschung die Rekonstruktion relativer Luftfeuchte sowie näherungsweise auch die Rekonstruktion von δ18O des Paläoniederschlags. Da eine Optimierung der erst kürzlich entwickelten δ18O Zuckerbiomarkeranalytik auf die argentinischen Löss-Paläoboden-Sequenzen bisher nicht gelang, wurde auf alternative Erfolg versprechende Klimaarchive ausgewichen. Zum einen wurden Hochgebirgsseesedimente aus dem Helambu Himal, Nepal, untersucht und es konnte so eine gut datierte spätglaziale 18O-Klimakurve für den Himalaja erstellt werden. Diese Klimakurve zeigt eine synchrone Variabilität mit den 18OKlimakurven südostasiatischer Speleotheme und spiegelt vermutlich die Veränderungen in der Intensität des Indischen Sommer Monsuns wider. Zum anderen wurde eine ca. 220.000 Jahre umfassende Permafrost Paläoboden-Sequenz aus Nordost Sibirien untersucht. Mittels des im Rahmen des Projekts entwickelten Craig-Gordon-basierten Modells wurde anhand des kombinierten δD und δ18O Biomarkerrekords die relative Luftfeuchte sowie δ18O des Paläoniederschlags rekonstruiert. Diese Ergebnisse stehen im Einklang mit der stark Niederschlags-gesteuerten Vergletscherungsgeschichte des extrem kontinentalen Nordost-Sibirischen Arbeitsgebietes, zum anderen mit der kürzlich von einer anderen Arbeitsgruppe publizierten Diatomeen-basierten 18OKlimakurve vom nahegelegenen Kratersee El’Gygytgyn. Obwohl die ursprünglich geplante Anwendung der hoch innovativen δ18O Zuckerbiomarkeranalytik auf die Löss-Paläoboden-Sequenzen in Argentinien bisher leider nicht erfolgreich war, unterstreichen die beiden alternativen Anwendungsbeispiele das enorme Potential welches in kombinierten δD und δ18O Biomarkerstudien für zukünftige Paläoklimaforschung steckt. Dies gilt sowohl für lakustrine wie auch terrestrische Klimaarchive.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
2011. Effect of leaf litter degradation and seasonality on D/H isotope ratios of n-alkane biomarkers. Geochimica et Cosmochimica Acta 75, 4917-4928
Zech, M., Pedentchouk, N., Buggle, B., Leiber, K., Kalbitz, K., Markovic, S., Glaser, B.
-
2011. Novel methodological approaches in loess research – interrogating biomarkers and compound-specific stable isotopes. Eiszeitalter & Gegenwart – Quaternary Science Journal 60 (1), 170-187
Zech, M., Zech, R., Buggle, B., and Zöller, L.
-
2012. Absence of oxygen isotope fractionation/exchange of (hemi-) cellulose derived sugars during litter decomposition. Organic Geochemistry 42, 1470-1475
Zech, M., Werner, R., Juchelka, D., Kalbitz, K., Buggle, B. and Glaser, B.
-
2013. 18 Natural abundance of O in topsoils along a climate transect over the Southern Scandinavian Mountains, Norway. Journal of Plant Nutrition and Soil Science 176, 12-15
Zech, M., Tuthorn, M., Glaser, B., Amelung, W., Huwe, B., Zech, W., Zöller, L. and Löffler, J.
