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Publié par | universitat_bremen |
Publié le | 01 janvier 2008 |
Nombre de lectures | 128 |
Poids de l'ouvrage | 1 Mo |
Extrait
Quantitative estimation of aerobic diagenetic overprint of
palaeoproductivity signals
Dissertation zur Erlagung des Doktorgrades der Naturwissenschaften
-Dr. rer. nat.-
im Fachbereich Geowissenschaften
der Universität Bremen
oM
vorgelegt von
nika Kodrans-Nsiah
Bremen
April 2008
2
Tag des Kolloquiums:
13. Juni 2008
Gutachter:
Dr. Karin Zonneveld
Dr. Sabine Kasten
Table of contents
ZusammenfassungAbstract
Introduction111..12ObjectivesOrganic Carbon and preservation
carbon cyclerganic O1.2.11.1.2.23DinoflagellatesPreservation of organic matter
Biology of dinoflagellates1.3.1Dinocyst application1.3.2Dinocyst degradation1.3.311..54ReferencesSediment geochemistry
-and organic chemistry of late Cenozoic organicPreservation2walled dinoflagellate cysts; a review22..21IntroductionAerobic organic matter degradation
22..43Selective preservation of cysts in natural environmentsSelective degradation of cysts during sample preparation
Sediment traps2.4.1Surface sediments2.4.2Preservation experiments in natural environments2.4.3Late Quaternary time series2.4.42.2.5.15Organic geochemistry of dinoflagellate cystsAcid resistant cell walls from extant micro-algae
2.5.22.5.3Wall Algaenans of extant micro-polymers of extant dinofalgaelagellates
Fossil dinoflagellates2.5.42.2.5.56ApplicationSome final remarks on cyst wall chemistry
Correcting for species selective diagenesis to a better constrained 2.6.1reconstruction of upper water conditions2.6.2preservation-The use of species selective states in the pastdegradation to recognise differential
Dinoflagellate cysts as bottom water oxygen concentration 2.6.3indicatorsReferences7.2
selectiveterm species-short-A natural exposure experiment on 3aerobic degradation of dinoflagellate33..12IntroductionMaterials and methods
Results3.3
58
1010141416202022232528
3637384144485052545555565759606262656667
75767780
3
samples oxic exposure-Namibian sub3.3.13.3.3.24DiscussionSapropel S1 sub-samples oxic exposure
33..65ReferencesConclusions
walled dinoflagellate decomposition in the Southern -Organic4Ocean sediments: implications for aerobic organic carbon degradation4.4.12IntroductiRegional settingon
44.4.3ResultsMaterials and methods
Core 7034.4.1Core 7054.4.244..65DiscussionConclusions
References7.4
down”Are the Kimmeridge Clay deposits affected by “burn-5events? A palynological and geochemical approach55..12IntroductionMaterials and methods
Materials5.2.15.2.35.2.2PaGeochemical methodslynological methods
Statistical methods5.2.4Results5.3Geochemistry5.3.1Total organic carbon and inorganic carbon5.3.1.1Detrital elements: Al, B, Cr, K, Mg, Ti and Zr5.3.1.25.3.1.3Primary productivity- and/or nutrient-related elements: Ba, Cu, P
5.3.1.4Potentially redox-sensitive/sulphide-forming elements: Fe, Mn, S
Elemental enrichment factors5.3.1.5Palynofacies5.3.2Terrestrial particles5.3.2.1Marine palynomorphs5.3.2.25.5.3.34PDiscussionCA
55..56ReferencesConclusions
Conclusions6AppendiccesAcknowledgements
4
8082838889
939495979999101103108109
113114117117119119120120120120121122123124125126127129130137138
145149159
Zusammenfassung
erobe Dekomposition beeinflusst die Aufzeichnungen fossiler Artenspezifische a
organischer Dinoflagellatenzysten (Dinozysten) und somit die auf Dinozysten
basierenden Interpretationen über Primärproduktion und ozeanographische
n sowohl empfindlich als auch Konditionen. Seit der Erkenntnis, dass Dinozyste
und R- -resistent gegenüber Sauerstoffabbau sein können (insbesondere S
-Zysten weiterhin als zuverlässiger Proxy für Zysten) zeichnete sich ab, dass R
Primärproduktion und ozeanographische Konditionen genutzt werden können,
währendS-Zysten die Möglichkeit bilden die Zersetzung von aeroben
organischem Material (OM) und die Sauerstoffkonzentration von früherem
Bodenwasser zu quantifizieren. Der Abbau von OM spielt eine Schlüsselrolle im
globalen Kohlenstoffkreislauf und dadurch ebenfalls in Bezug auf Klima
Veränderungen, und Dinozysten scheinen ein wertvolles Instrument zur
Untersuchung diagenetischer Prozesse darzustellen. Dennoch sind viele
Fragen betreffend artenspezifische aerobe Degradationen von Dinozysten noch
offen.
Um Informationen über die Abbaurate von S-Zysten, die Relation zwischen dem
Zysten und der Sauerstoffkonzentration, sowie über die aerobe -Svon Abbau
Degradation von ausgestorbenen Dinozysten zu erhalten, wurden Studien an
quartärem und vor-quartärem Material aus Sedimentkernen sowie entwickelte
Experimente (exposure experiments) in der Natur durchgeführt.Belastungs-
Belastungs Experimente im natürlichen Milieu des östlichen Mittelmeeres
Zysten. Innerhalb fünfzehn-brachten Informationen über die Abbaurate von S
Monatiger Beanspruchung durch sauerstoffhaltiges Wasser nahm die
Konzentration der S-ZystenBrigantedinium spp. und Echinidinium granulatum
um 24- 57% ab. Andere Arten, wieNematosphareopsis labyrinthus,
Echinidinium aculeatumImpagidiniumd unOperculodinium israelianum,
erfuhren hingegen einen leichten Anstieg ihrer Konzentration, wasaculeatum
auf eine Resistenz in Bezug auf aerobe Degradation hinweist. Unsere
Ergebnisse zeigen, dass schon kurzzeitige Sauerstoffeinwirkung eine deutliche
nozysten Vergesellschaftung verursachen kann und damitVeränderung der Di
zu einer Verfälschung des Primärsignals und einer Missinterpretation der
5
an SUmweltbedingungen führt. Keine Degradation wurde gefunden, die Zysten -
anoxischen Wassermassen ausgesetzt waren.
von zwei kurzen Kernen aus dem atlantischen Sektor desDie Analyse
-Südlichen Ozeans ergab die Kalkulation der Degradationskonstanten (k) der S
Zysten(Brigantedinium spp. und Selenophemphix antarctica). Die kalkulierte
desEinwirkungszeit Konstante k nimmt exponential mit dem Steigen der
Sauerstoffes (oxygen exposure time „OET“) ab. Dieses unterstützt frühere
Ergebnisse, wonach die OM Degradation in Abhängigkeit zu Schwankungen im
Gehalt an organischem Material steht. „k“ korreliert ebenfalls positiv mit der
fkonzentration des Porenwassers, wobei miteinbezogen wird, dass die Sauerstof
Degradation nicht nur von der OET und OM Konzentration, sondern auch von
und Porenwassern abhängig ist. Sauerstoff -den Sauerstofflevels in Boden
scheint bei niedrigen Konzentrationen der limitierende Faktor zu sein, während
bei höherer Sauerstoffkonzentration die Verfügbarkeit von unbeständigem OM
wichtiger zu sein scheint.
Die Studie der Jura Kimmeridge Clay Formation lieferte Informationen über
zysten. Viele ArtenDinorbenen mögliche selektive Degradation von ausgesto
(z.B.Circulodinium spp.,Cyclonephelium spp.,Sirmiodinium grossi,
Senoniasphaera jurassicaspp.) nehmen in ihrerSystematophoraund
Häufigkeit während rekonstruierter, postabgelagertert stattgefundener Oxidation
Glossodiniumentes wesentlich schneller ab als andere Arten (zB.des Sedim
/ sp.1). Die Rekonstruktion von Ablagerungs-Cribroperidinium und dimorphum
Redoxbedingungen basierte auf miteinander gekoppelten unabhängigen
d inorganische chemische nische unysen und orgaMethoden: Palynofazies Anal
Proxies (gesamt-organischer Kohlenstoff „TOC“ und entsprechend Fe, Mn, S,
Cu, P, Al). Nach unserem Wissen ist es der erste Versuch jurassische aerobe
zu untersuchen und weitere Studien sind in situDegradation an Dinozysten
die Rangliste der ausgestorbenen Dinozysten aufmunötig
Oxidationssensitivität zu etablieren.
Unsere Ergebnisse zeigen, dass sowohl bestehende, als auch ausgestorbene
Dinozysten durch artenspezifische aerobe Degradation beeinflusst werden
t die Interpretation von fossilen Aufzeichnungen. können. Dieses erschwer
6
Artenspezifische Degradation ist ein schneller Prozess und kann aus diesem
-Grund in keiner Zeitskala vernachlässigt werden. Die Abhängigkeit der S
könnte stoffkonzentration des Porenwassers Zysten Degradation von der Sauer
eine Auswirkung auf die Diskussion des aeroben OM Abbaus haben, mit dem
Hinblick dass der Zerfall von OM nicht nur von OET und der Verfügbarkeit von
-unbeständigem OM, sondern auch von der Sauerstoffkonzentration des Boden
abhängig ist.und Porenwassers
7
Abstract
selective aerobic decomposition affects fossil organic- Species-
walled
based interpretations hence dinocyst-dinoflagellate cyst (dinocyst) records and
However, since the. conditionsof primary productivity and oceanographic
-recognition of dinocyst species sensitive and resistant to oxic degradation (S
and R-cysts, respectively) it has become apparent that R-cysts may still serve
as reliable productivity and oceanographic conditions proxies. On the other
cysts provide a way to quantify aerobic degradation of organic matter -hand S
water(OM) and past bottom- concentrations. OM degradation plays a keyO2
role in global carbon cycling and is important for global climate change.
tool for estimating the rate of diageneticTherefore dinocysts are a valuable
stilldegradation aerobic selective process. Questions concerning species-
remain and will be adressed here.
To obtain information on