HYDROCARB – Neue Erkenntnisse zu hydrologischen Kreisläufen und Kohlenstoffkreislauf aus der Isotopenzusammensetzung archaeller Lipidbiomarker

• Antragsteller: Dr. Felix Elling
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 441217575

Zuverlässige Rekonstruktionen des Klimas in der Erdgeschichte beruhen auf einer genauen Bestimmung von Schlüsselparametern des Klimasystems, wie beispielsweise der Temperatur, der atmosphärischen CO2-Konzentration, sowie der Variabilität im globalen Hydroklima. Organische und chemische Fossilien in Sedimenten, sogenannte Lipidbiomarker, spielen eine wichtige Rolle als Anzeiger (Proxies) für diese Parameter. Eine Untergruppe dieser Biomarker, die von Archaeen produzierten isoprenoiden Tetraetherlipide (auch GDGTs genannt) sind bis zu einem Alter von 200 Millionen Jahren in Sedimenten überliefert. GDGTs von Archaeen werden zumeist zur Rekonstruktion von Temperaturen verwendet, ihre isotopische Zusammensetzung als Träger wertvoller Klima- und Umweltinformationen (über die Temperatur hinaus) blieb aber bisher weitesgehend unbeachtet. Meine Vorarbeiten zeigen, dass die Wasserstoff- und Kohlenstroffisotopenzusammensetzung von Archaeenlipiden neue und wichtige Einblicke in vergangene Entwicklung der Wasser- und Kohlenstoffkreisläufe geben kann. Auf Grundlage meiner Vorarbeiten postuliere ich, dass die Wasserstoffisotopenzusammensetzung einer bestimmten Form von GDGTs, Crenarchaeol, (Delta 2HCren) primär von Delta 2H des Wassers abhängig ist, in dem die Archaeen gelebt haben. Dieser Zusammenhang kann als ein Indikator für hydroklimatische Veränderungen (Evaporation, Niederschlag, etc.) genutzt werden. Desweiteren zeigen meine Vorarbeiten, dass die Kohlenstoffisotopenzusammensetzung von Crenarchaeol (Delta 13CCren) von der pCO2-Konzentration im Oberflächenozean abhängig ist. Diese Beobachtung legt nahe, dass Delta 13CCren für die Rekonstruktion von Veränderungen der CO2-Konzentration in der Atmosphäre genutzt warden kann. In diesem Projekt werde ich mit Hilfe von Laborexperimenten mit Archaeen und anhand von Feldstudien (in der Wassersäule von Seen sowie in Oberflächensedimenten von Seen und des Ozeans) diese Lipidbiomarker-Proxies weiterentwickeln. Um das bisher ungenutzte Potential dieser neuen Proxies aufzuzeigen und auszuschöpfen, werde ich die Proxies erstmalig zur Beantwortung wichtiger offener Fragen zum Kohlenstoffkreislauf im Paläogen und Neogen, sowie zum kontinentalen Hydroklima im Quartär anwenden. Spezifische Themen, die ich mit den neuen Proxies untersuchen werde, sind die Kopplung von Veränderungen in Temperatur und Hydroklima im Quartär, der sowie die Kopplung von Temperatur und atmosphärischer CO2-Konzentration im Übergang vom Eozän zum Oligozän sowie während des Oligozäns und Miozäns.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen