n-Alkane analyses from an transect of marine surface sediments off southwest Africa

An isobathic transect of marine surface sediments from 1°N to 28°S off southwest Africa was used to further evaluate the potential of the chain length distribution and carbon stable isotope composition of higher plant n-alkanes as proxies for continental vegetation and climate conditions. We found a strong increase in the n-C29-33 weighted mean average d13C values from -33 per mil near the equator to around -26 per mil further south. Additionally, C25-35n-alkanes reveal a southward trend of increasing average chain length from 30.0 to 30.5. The data reflect the changing contribution of plants employing different photosynthetic pathways (C3 and C4) and/or being differently influenced by the environmental conditions of their habitat. The C4 plant proportions calculated from the data (ca. 20% for rivers draining the rainforest, to ca. 70% at higher latitude) correspond to the C4 plant abundance in continental catchment areas postulated by considering prevailing wind systems and river outflows. Furthermore, the C4 plant contribution to the sediments correlates with the mean annual precipitation and aridity at selected continental locations in the postulated catchment areas, suggesting that the C4 plant fraction in marine sediments can be used to assess these environmental parameters.

Chemical analysis with regard to global and local climatic forcing measured on sediment core GeoB3711-1, GeoB3711-3 and GeoB4917-8

Global and local climatic forcing, e.g. concentration of atmospheric CO2 or insolation, influence the distribution of C3 and C4 plants in southwest Africa. C4 plants dominate in more arid and warmer areas and are favoured by lower pCO2 levels. Several studies have assessed past and present continental vegetation by the analysis of terrestrial n-alkanes in near-coastal deep sea sediments using single samples or a small number of samples from a given climatic stage. The objectives of this study were to evaluate vegetation changes in southwest Africa with regard to climatic changes during the Late Pleistocene and the Holocene and to elucidate the potential of single sample simplifications. We analysed two sediment cores at high resolution, altogether ca. 240 samples, from the Southeast Atlantic Ocean (20°S and 12°S) covering the time spans of 18 to 1 ka and 56 to 2 ka, respectively. Our results for 20°S showed marginally decreasing C4 plant domination (of ca. 5%) during deglaciation based on average chain length (ACL27-33 values) and carbon isotopic composition of the C31 and C33 n-alkanes. Values for single samples from 18 ka and the Holocene overlap and, thus, are not significantly representative of the climatic stages they derive from. In contrast, at 12°S the n-alkane parameters show a clear difference of plant type for the Late Pleistocene (C4 plant domination, 66% C4 on average) and the Holocene (C3 plant domination, 40% C4 on average). During deglaciation vegetation change highly correlates with the increase in pCO2 (r² = 0.91). Short-term climatic events such as Heinrich Stadials or Antarctic warming periods are not reflected by vegetation changes in the catchment area. Instead, smaller vegetation fluctuations during the Late Pleistocene occur in accordance with local variations of insolation.

Benthic fauna at station FINO 1, 2005-2007

In der Nordsee wurden auf der Forschungsplattform FINO 1 Felduntersuchungen durchgeführt, um spezielle Fragen zu möglichen Auswirkungen von Offshore-Windenergieparks auf die marine Umwelt zu beantworten. Der Fokus war dabei auf die Konsequenzen für die Lebensgemeinschaft am Meeresboden gerichtet. Es wurden die benthosökologischen Prozesse im Nahbereich der Piles sowie die mittelfristige Entwicklung der Aufwuchsfauna auf der künstlichen Unterwasserstruktur dokumentiert. Die Ansammlung pelagischer Fischen um die Plattform und der Export organischen Materials von der Plattform wurden quantifiziert. Die räumliche Ausdehnung und die Erheblichkeit von Auswirkungen auf die Lebensgemeinschaften des Meeresbodens wurden anhand mathematischer Modellierung abgeschätzt. Zusätzlich wurde die Anwendbarkeit der elektrochemischen Akretionstechnologie zur Schaffung naturnaher Kalksubstrate in der Nordsee getestet und geeignete Parameter für eine erfolgreiche Umsetzung unter Nordseebedingungen ermittelt. Die auch 4,5 Jahre nach Errichtung der Plattform noch ansteigende Artenzahl der Aufwuchsfauna lässt darauf schließen, dass der Sukzessionsprozess noch nicht abgeschlossen ist. Die stark vertikal zonierte Aufwuchsfauna auf der Unterwasserkonstruktion erreicht eine Masse von ca. 5 Tonnen mit ausgeprägten saisonalen Schwankungen. Anhand von echoakustischen Untersuchungen wurden saisonal auftretende Ansammlungen pelagischer Fische um die Plattform dokumentiert. Der Nahbereich der Plattform unterschied sich durch eine Schillauflage und eine räumlich und zeitlich sehr variable Sediment- und Bodenfaunazusammensetzung deutlich von einem Referenzgebiet in 200-400 m Abstand von der Plattform. Eine konzentrische Zonierung mit unterschiedlich stark ausgeprägten Veränderungen der Bodenfauna lässt auf komplexe Veränderung des gesamten lokalen Nahrungsgefüges im Nahbereich der Plattform schließen. Anhand einer Modellierung konnte der Materialexport in die umgebenden Weichbodenbereiche für einzelne Piles und einen hypothetischen Windpark abgeschätzt werden. Die lokale Ausbildung einer hohen Biomasse auf der Unterwasserkonstruktion von WEA sowie der Export mit anschließender Sedimentation lassen zumindest lokal einen erheblichen Einfluss auf Stoff- und Energieflüsse erwarten.