(Table T1) Total procaryotes, and living bacteria and archaea in black shales of ODP Leg 207 sites

Subseafloor sediments harbor over half of all prokaryotic cells on Earth (Whitman et al., 1998). This immense number is calculated from numerous microscopic acridine orange direct counts (AODCs) conducted on sediment cores drilled during the Ocean Drilling Program (ODP) (Parkes et al., 1994, doi:10.1038/371410a0, 2000, doi:10.1007/PL00010971). Because these counts cannot differentiate between living and inactive or even dead cells (Kepner and Pratt, 1994; Morita, 1997), the population size of living microorganisms has recently been enumerated for ODP Leg 201 sediment samples from the equatorial Pacific and the Peru margin using ribosomal ribonucleic acid targeting catalyzed reporter deposition-fluorescence in situ hybridization (CARD-FISH) (Schippers et al., 2005, doi:10.1038/nature03302). A large fraction of the subseafloor prokaryotes were alive, even in very old (16 Ma) and deep (>400 m) sediments. In this study, black shale samples from the Demerara Rise (Erbacher, Mosher, Malone, et al., 2004, doi:10.2973/odp.proc.ir.207.2004) were analyzed using AODC and CARD-FISH to find out if black shales also harbor microorganisms.

Geochemistry and microfossil content of surface sediments from the Equatorial Atlantic in samples 207 to 310 from the Meteor expedition in 1925

Als Alfred Merz mich aufforderte, die sedimentpetrographische Bearbeitung der "Meteor"-Expedition zu übernehmen, schwebte mir von vornherein als Ziel vor, die Sedimente nicht nur in größerer Zahl als bisher und im Zusammenhang mit den übrigen Wissenschaften vom Meer nach den bisherigen Untersuchungsmethoden zu beschreiben. Es war mir klar, daß neue Ergebnisse nur zu erwarten waren, wenn die Untersuchung der Sedimente und damit ihre Beschreibung auf Grund vertiefter und neuer Methoden unternommen wurde. Ich erhoffte von einer solchen verfeinerten Beschreibung auch ein klareres Bild der Abhängigkeit der Sedimente von ihrer Umwelt. Wir werden diese Abhängigkeit nur verstehen, wenn wir die allgemeinen Gesetzmäßigkeiten herausarbeiten können. Diese werden dann auch eine Anwendung auf andere Sedimente ermöglichen. Für solche Untersuchungen sind Tiefseesedimente günstig, weil wir bei ihnen relativ einfache Bildungsumstände haben, einfacher jedenfalls, als es in der Flachsee im allgemeinen der Fall ist, ungünstig aber, weil diese Umwelteinflüsse weniger bekannt und schwerer zu erforschen sind und die Auswahl der Untersuchungspunkte nicht nach sedimentpetrographischen Gesichtspunkten erfolgen konnte. Die ersten Jahre nach der Rückkehr von der Expedition wurden deshalb auf methodische Untersuchungen verwandt. Insbesondere kam es mir darauf an herauszubekommen, wie die feinsten Bestandteile der Sedimente zusammengesetzt sind. Diese "tonigen" Bestandteile bilden nicht nur den wesentlichen Anteil der Roten Tone und der Blauschlicke, wir finden sie auch, durch Kalk verdünnt, in den Globigerinenschlämmen wieder. Sie sind von der Wissenschaft bisher recht stiefmütterlich behandelt worden. Die Ausarbeitung der Methoden, die gerade auf diesem Gebiet Neuland betreten mußte, ließ sich nicht rasch erzwingen. Es kam hinzu, daß ich mir in Rostock erst meine Arbeitsmöglichkeiten schaffen mußte. Ich habe hier der Notgemeinschaft der Deutschen Wissenschaft und der Mecklenburgischen Regierung für ihre Unterstützung mit Apparaten und Personal wärmstens zu danken. Ferner mußte als Vorbedingung für die Deutung der Sedimente zunächst festgestellt werden, zu welchen geologischen Zeiten sie gebildet worden sind und wie groß ihre Bildungsgeschwindigkeit überhaupt ist. Diese Untersuchungen hat W. Schott mit Hilfe der Foraminiferenfaunen als Notgemeinschaftsstipendiat durchgeführt. Diese Vorarbeiten, insbesondere der Ausbau der Methoden, hatten den Nachteil, daß die Veröffentlichung der Ergebnisse nicht so rasch erfolgen konnte, wie ich es selbst gewünscht hätte. Bald nachdem die Darstellung der Methoden und die Foraminiferenuntersuchungen als erste Lieferung erschienen waren, stellte es sich als notwendig heraus, eine beträchtliche Kürzung des restlichen Teiles vorzunehmen. Das hat zur Folge, daß die erste Lieferung breiter dargestellt ist als die Ergebnisse. Als die Nachricht von der Kürzung und dem notwendigen raschen Abschluß des Werkes mir bekannt wurde (Januar 1935), mußte eine Reihe von Untersuchungen eingestellt werden, insbesondere mikroskopische Untersuchungen, die besonders viel Zeit und in der Darstellung viel Raum beanspruchen. Deshalb ist systematisch nur das Guinea-Becken durch V. Leinz und das Kapverden-Becken durch O. E. Radczewski untersucht worden.

(Table T2) Relative signal intensity of intact polar lipids in sediments from ODP Sites 207-1257 and 207-1258

We report results from the analysis of intact polar lipids (IPLs) in sediments from Ocean Drilling Program Sites 1257 and 1258. IPLs, constituting the cell membranes of living organisms, were detected in organic-lean sediments but not in underlying organic-rich black shales. Microbial activity in organic-lean sediments is likely due to sulfate-dependent oxidation of methane whereas difficulties detecting IPLs in black shales are interpreted to result from unfavorable signal-to-noise ratios due to low cell concentrations in combination with extremely high analytical noise created by uncharacterized organic matrix. IPLs found are consistent with a low-diversity community of archaea and bacteria. The concentrations of IPLs are more than one order of magnitude lower than those in Neogene deep subsurface sediments at the Peruvian margin, suggestive of significantly lower cell concentrations in Demerara Rise. This finding is consistent with inferred low rates of subsurface microbial activity.

Geochemistry of Chixulub ejecta in ODP Leg 207 holes

An up to 2-cm thick Chicxulub ejecta deposit marking the Cretaceous-Paleogene (K-Pg) boundary (the "K-T" boundary) was recovered in six holes drilled during ODP Leg 207 (Demerara Rise, tropical western Atlantic). Stunning features of this deposit are its uniformity over an area of 30 km2 and the total absence of bioturbation, allowing documentation of the original sedimentary sequence. High-resolution mineralogical, petrological, elemental, isotopic (Sr-Nd), and rock magnetic data reveal a distinct microstratigraphy and a range of ejecta components. The deposit is normally graded and composed predominantly of rounded, 0.1- to max. 1-mm sized spherules. Spherules are altered to dioctahedral aluminous smectite, though occasionally relict Si-Al-rich hydrated glass is also present, suggesting acidic precursor lithologies. Spherule textures vary from hollow to vesicle-rich to massive; some show in situ collapse, others include distinct Fe-Mg-Ca-Ti-rich melt globules and lath-shaped Al-rich quench crystals. Both altered glass spherules and the clay matrix (Site 1259B) display strongly negative epsilon-Nd (T=65Ma) values (-17) indicating uptake of Nd from contemporaneous ocean water during alteration. Finally, Fe-Mg-rich spherules, shocked quartz and feldspar grains, few lithic clasts, as well as abundant accretionary and porous carbonate clasts are concentrated in the uppermost 0.5-0.7 mm of the deposit. The carbonate clasts display in part very unusual textures, which are interpreted to be of shock-metamorphic origin. The preservation of delicate spherule textures, normal grading with lack of evidence for traction transport, and sub-millimeter scale compositional trends provide evidence for this spherule deposit representing a primary air-fall deposit not affected by significant reworking. The ODP Leg 207 spherule deposit is the first known dual-layer K-Pg boundary in marine settings; it incorporates compositional and stratigraphic aspects of both proximal and distal marine sites. Its stratigraphy strongly resembles the dual-layer K-Pg boundary deposits in the terrestrial Western Interior of North America (although there carbonate phases are not preserved). The occurrence of a dual ejecta layer in these quite different sedimentary environments - separated by several thousands of kilometers - provides additional evidence for an original sedimentary sequence. Therefore, the layered nature of the deposit may document compositional differences between ballistic Chicxulub ejecta forming the majority of the spherule deposit, and material falling out from the vapor (ejecta) plume, which is concentrated in the uppermost part.