¹⁸O analyses of bulk lipids as novel paleoclimate tool in loess research – a pilot study

Autor: Labahn, Jakob, Bittner, Lucas, Hirschmann, Philip, Roettig, Christopher-Bastian, Burghardt, Diana, Glaser, Bruno, Marković, Slobodan B., Zech, Michael
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2024
Předmět:
Druh dokumentu: Článek
ISSN: 2199-9090
DOI: 10.5194/egqsj-71-83-2022
Popis: The analysis of the stable oxygen isotopes 18O and 16O has revolutionized paleoclimate research since the middle of the last century. Particularly, δ18O of ice cores from Greenland and Antarctica is used as a paleotemperature proxy, and δ18O of deep-sea sediments is used as a proxy for global ice volume. Important terrestrial archives to which δ18O as a paleoclimate proxy is successfully applied are speleothems, lake sediments, or tree rings. By contrast, δ18O applications to loess–paleosol sequences (LPSs) are scarce. Here we present a first continuous δ18O record (n=50) for the LPS Crvenka in Serbia, southeastern Europe, spanning the last glacial–interglacial cycle (since 145 ka). From a methodological point of view, we took advantage of a recently proposed paleoclimate/paleohydrological proxy based on bulk δ18O analyses of plant-derived lipids. The Crvenka δ18Obulk lipid values range between −10.2 ‰ and +23.0 ‰ and are systematically more positive in the interglacial and interstadial (paleo-)soils corresponding to marine oxygen-isotope stage (MIS) 1, 3, and 5, compared to the loess layers (MIS 2, 4, and 6). Our Crvenka δ18Obulk lipid record provides no evidence for the occurrence of interstadials and stadials comparable to the Dansgaard–Oeschger events known from the Greenland δ18Oice core records. Concerning the interpretation of our Crvenka δ18Obulk lipid record, plant-derived lipids such as fatty acids and alcohols are certainly strongly influenced by climatic factors such as temperature (via δ18Oprecipitation) and relative air humidity (via 18O enrichment of leaf water due to evapotranspiration). However, pool effects in the form of non-water-correlated lipids such as sterols or the input of root-derived lipids need to be considered, too. Similarly, the input of soil-microbial lipids and oxygen exchange reactions represent uncertainties challenging quantitative paleoclimate/paleohydrological reconstructions based on δ18Obulk lipid analyses from LPSs.
Die Analyse der stabilen Sauerstoffisotope 18O und 16O hat die Paläoklimaforschung seit Mitte des letzten Jahrhunderts revolutioniert. Insbesondere wird δ18O von Eisbohrkernen aus Grönland und der Antarktis als Paläo-Temperaturproxy sowie δ18O von Tiefseesedimenten als Proxy für das globale Eisvolumen verwendet. Wenngleich sich in terrestrischen Archiven, wie Speläothemen, Seesedimenten oder Baumringen, paläoklimatische Rekonstruktionen unter der Anwendung von δ18O als Proxy bewährt haben, wurden solche Analysen bislang in Löß-Paläobodensequenzen (LPS) selten durchgeführt. In dieser Studie präsentieren wir einen ersten kontinuierlichen δ18O Datensatz (n=50) für die LPS Crvenka in Serbien, der den letzten Glazial-Interglazial-Zyklus (∼ 145 ka) abdeckt. Die δ18O-Werte basieren auf der Analyse von pflanzlichen Lipiden, deren Anwendung als paläoklimatischer/hydrologischer Proxy vor Kurzem vorgeschlagen wurde. Die δ18Obulk−lipid-Werte von Crvenka liegen zwischen −10.2 ‰ und +23.0 ‰ und sind in den interglazialen und interstadialen (Paläo-)Böden, die den marinen Sauerstoff-Isotopenstufen (MIS) 1, 3 und 5 entsprechen, systematisch positiver als in den Lößlagen (MIS 2, 4 und 6). Sie liefern keine Hinweise für das Auftreten von Interstadialen und Stadialen, die mit den aus den grönländischen δ18Oice−core bekannten Dansgaard-Oeschger-Ereignissen vergleichbar wären. In Bezug auf die Interpretation der δ18Obulk−lipid-Werte gilt es zu berücksichtigen, dass die Isotopie pflanzlicher Lipide, wie z.B. von Fettsäuren und Alkoholen, stark durch die Klimafaktoren Temperatur (über δ18O-Niederschlag) und relativer Luftfeuchtigkeit (über die 18O-Anreicherung des Blattwassers aufgrund von Evapotranspiration) beeinflusst werden. Weiter zu beachtende Faktoren stellen Einträge von Sterolen sowie von generell wurzel-bürtigen Lipiden dar (Pool-Effekte). In ähnlicher Weise bergen der Einfluss von bodenmikrobiellen Lipiden und Sauerstoffaustauschreaktionen Unsicherheiten, die quantitative paläoklimatische/hydrologische Rekonstruktionen auf der Grundlage von δ18Obulk−lipid-Analysen aus LPS erschweren können.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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