Project

carbon cycle; climate; continental margins; radiocarbon; rivers; proxies; drainage basin; terrestrial biosphere; biological markers; land use; soils; Anthropocene

Lead
In diesem Projekt werden klimatische und anthropogene Einflüsse auf den Transport von terrestrischem Kohlenstoff entlang von Flusssystemen, von der biologischen Quelle bis in die Ozeane, untersucht. An Kontinentalrändern abgelagerter organischer Kohlenstoff stellt eine wichtige Kohlenstoffsenke und aussagekräftige Aufzeichnung früherer Umweltbedingungen dar. Daher ist es entscheidend, die Herkunft dieses Kohlenstoffes zu kennen und zu verstehen, welche Faktoren die Transportzeit beeinflussen.
Lay summary
Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts An Proben, die während Feldkampagnen gesammelt werden sowie an schon vorhandenen Sedimentkernen wird die Herkunft und das Alter des im Flusssystem transportierten organischen Kohlenstoff bestimmt. Technische Analysen beinhalten Messungen der Isotopenzusammensetzung von spezifischen ’Marker-Molekülen’, die von Pflanzen oder aus Böden stammen. Im Speziellen wird mit Hilfe von radioaktiven Kohlenstoffisotopen das Alter dieser ’Marker’ und dadurch die Speicherung und Transportdauer im Flusseinzugsgebiet bestimmt. Die Donau wird in diesem Projekt als rezentes Modellflusssystem untersucht. Sie war und ist bis heute Klimaänderungen und anthropogenen Einflüssen ausgesetzt. Zusätzlich wird an Sedimentkernen, die nahe der Mündung der Donau und weiteren grossen Flusssystemen in die Ozeane gesammelt wurden, untersucht, wie sich die Transportdauer und die Menge an transportiertem organischen Kohlenstoff über die letzten Jahrtausende verändert hat. Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts Sedimente an Kontinentalrändern, die durch Flusseinträge geprägt sind, sind eine wichtige Senke für terrestrischen Kohlenstoff und bilden mit der Ablagerung eine Art Archiv, in dem die Umweltbedingungen der Vergangenheit festgehalten sind. Wissen über die Herkunft und Transportdauer des Kohlenstoffs, der von der terrestrischen Biosphäre über Flusssysteme bis in die Ozeane transportiert wird, gibt Aufschluss darüber, welche Rolle Flusssysteme im globalen Kohlenstoffkreislauf einnehmen und hilft, die sedimentären Ablagerungen zu interpretieren. In diesem Projekt werden genau diese Themen behandelt. Dadurch wird es die erste umfangreiche Untersuchung der Einflüsse früherer Klimaschwankungen und menschlicher Aktivität auf den Kohlenstoffkreislauf in Flusseinzugsgebieten während dem Anthropozän. Die Resultate werden einen Einblick geben, wie sensibel terrestrische Kohlenstoffspeicher auf klimatische und anthropogene Einflüsse reagieren.

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Last update: 16.04.2013

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The abundances, distributions, and isotopic signatures of source-specific ‘biomarker’ compounds preserved in aquatic sediments are increasingly being used to derive a diverse array of paleoenvironmental and paleoclimatic information. With analytical advances and development of streamlined methodological approaches, there is growing emphasis on biomarker-based reconstructions of past climate at high temporal resolution, and as part of multi-proxy investigations. Many of these investigations are focused on continental margin settings characterized by strong terrestrial and aquatic inputs and enhanced sediment accumulation rates. On a global basis, continental margin sediments are locations of extensive burial of both marine and terrestrial carbon. The pace and efficacy of biospheric carbon sequestration within these systems represents a major factor in regulating atmospheric CO2.Crucial to the accurate interpretation of molecular proxy records embedded in continental margin sediments is a robust understanding of the provenance of the signals, as well as the timescales associated with their transfer from biological source to sedimentary sink. There is often an implicit assumption that the delivery of these signals to the sedimentary archive is virtually instantaneous, however there is growing evidence from biomarker 14C measurements that transport may take several hundred to several thousand years. Storage in soils and at other locations within terrestrial drainage basins may induce significant temporal lags, potentially aliasing marine and terrestrial proxy signals in down-core records. We hypothesize that the magnitude of such temporal lags may vary as a function of climate and other (e.g., anthropogenic) controls on biospheric carbon storage in terrestrial drainage basins, potentially yielding complex age relationships among proxy records through time, and influencing the dynamic of carbon exchange between atmospheric and marine sedimentary reservoirs. In this study, we propose a detailed examination of the temporal relationships between three different terrestrial biomarker proxies in well-dated continental margin sediment cores for which climate-driven changes have already been documented. We focus primarily on tropical regions where past changes in the hydrologic cycle appear to have influenced continental vegetation and, we suspect, carbon storage and transport within continental drainage basins. The approach involves measurement of the radiocarbon contents and other isotopic characteristics of specific molecular species (plant waxes, lignin-derived phenols, and soil bacteria-derived ether lipids) that both serve as tracers of terrestrial carbon and are employed extensively as proxies of continental vegetation and climate. There are two elements to the proposed project: (1) application of established and novel molecular isotopic methods to existing sediment cores that record past climate variability, and (2) examination of relationships between drainage basin characteristics of terrestrial carbon transport within a modern river system.In addition to consequences for interpretation of sediment records, changes in the delivery of carbon produced by the terrestrial biosphere to continental margin sediments may have significant implications for climate and anthropogenically-driven carbon redistribution between the atmospheric and long-term storage pools.