Methane concentrations in sediments of ODP sites 186-1150 and 186-1151

Substantial amounts of adsorbed methane were detected in authigenic carbonate concretions recovered from sedimentary layers from depths between 245 and 1,108 m below seafloor during Ocean Drilling Program Leg 186 to ODP sites 1150 and 1151 on the deep-sea terrace of the Japan Trench. Methane contents were almost two orders of magnitude higher in the concretions (291-4,528 nmol/g wet wt) than in the surrounding bulk sediments (5-93 nmol/g wet wt), whereas methane/ethane ratios and stable carbon isotopic compositions were very similar. Carbonate content of surrounding bulk sediments (0.02-3.2 wet wt%) and methane content of the surrounding bulk sediments correlated positively. Extrapolation of the carbonate contents of bulk sediments suggests that 100 wt% carbonate would correspond to 1,886±732 nmol methane per g bulk sediment, which is similar to the average value observed in the carbonate concretions (1,321±1,067 nmol/g wet wt, n = 13). These data support the hypothesis that, in sediments, adsorbed hydrocarbon gases are strongly associated with authigenic carbonates.

delta 13C, delta 15N and delta 34S of temperate eelgrass food web in the western Baltic Sea

Simultaneous triple stable isotope analysis of carbon, nitrogen and sulphur was employed to study the temporal variation in the food web of a subtidal eelgrass (Zostera marina) bed in the western Baltic Sea. Samples of three potential food sources: eelgrass, epiphytes and seston, as well as consumer species were collected biweekly from March through September 2011. Temporal variation of stable isotope signatures was observed in primary producers and consumer species. However, variation within a species, particularly omnivores, often exceeded variation over time. The high degree of omnivory among the generalist feeders in this eelgrass community allows for generalist feeders to flexibly switch food sources, thus enhancing food web stability. As coastal systems are subject to seasonal changes, as well as alterations related to human disturbance and climate, these food webs may retain a certain resilience due to their plentiful omnivores.

Methane measurements in the Laptev Sea, Arctic Ocean

In der Wassersäule der Laptew See haben die Bildungs- und Verteilungsbedingungen vielfliltige Ursachen. Für die südliche Lapt ew See konnte eine Methananomalie innerhalb des Lenaausstrorns nachgewiesen werden, die im direkten Zusammenhang mit dem Flußwasser stehen muß. Mit den hohen Konzentrationen am Kontinentalhang ergab sich ein Hinweis auf eventuell vorhandene Gashydrate an der Sole eines zum Hang hin auskeilenden Permafrosts oder auf Gashydrate in den Sedimenten des Kontinentalhangs selbst. Ob es entlang der reliktisch vorhandenen, ehemaligen Flußläufe auf dem Schel f ebenfalls zu Entgasungen kommt, bleibt allerdings weiter unklar, da dieses Phänomen nicht beobachtet wurde oder die Anomalien nicht eindeutig diesem Prozeß zuzuordnen waren. Sicherlich ist die COz-Reduktion im Sediment in der Laptew See eine Hauptquelle für marines, bodennahes Methan. Die Ergebnisse. zeigen, daß dieser Bildungsprozeß vor allem für die küstennahen Bereiche wahrscheinlich ist. Dennoch gibt es auch Bereiche, wo die Zuordnung zu einer expliziten Methanquelle nicht eindeutig ist. Für eine genauere Bewertung der Herkunft der Gase sollten in künftigen Untersuchungen die Methankonzentrationen des Sediments einbezogen werden. Aber auch die Isotopensignaturen des Gases im Sediment können wertvolle Hinweise auf die Genese geben, vor allem wenn die Wasserstoffisotopie mituntersucht wird. Dies erscheint sinnvoll, da sich dur ch leichtes, bodennahes, Methan in der Wassersäule Hinweise auf biogene Bildungen ergaben, dieser Befund könnte durch weitere Untersuchungen präzisiert werden. Dies gilt aber auch für die CH4-Anomalien des OberfIächenwassers. Auch hier ergaben sich durch leicht KohIenstoffsignaturen Hinweise auf biogene in situ-Produktion. Mit detaillierteren Methankonzentrations- und d13C- CH4-Isotopenprofilen der Wassersäule könnte dieser Bildungspfad eindeutiger beschrieben werden. Es konnte ferner gezeigt werden, daß die Lapt ew See während der Sommermonate eine Quelle für atmosphärisches CI L darstellt. Das emittierte Gas geht neben vereinzelten Bodenquellen auch auf in situ-Produktion in der Wassersäule zurück. Abgesehen von der nördlichen Region geht das Methan bodennaher Anomalien innerhalb der Wassersäule sehr schnell zurück und nur ein kleiner Teil gelangt so schließlich in die Atmosphäre. Der während der ARK-XIV Expedition getestete Methansensor hat sich als ungeeignet für den Einsatz gemeinsam mit der CTD erwiesen. Es hat sich gezeigt, daß der Sensor unter diesen Bedingungen nicht genügend Zeit hat, um sein Meßsignal zu stabilisieren. Möglicherweise kann er aber in modifizierter For m und mit einer Kalibration für niedrigere Konzentrationsbereiche als stationäres Meßgerät eingesetzt werden. Für hohe CH4-Konzentrationen, wie man sie an Pockmarks antrifft, ist die Methansensormessung sicherlich auch jetzt schon eine geeignete Methode.

Methane measurements during POLARSTERN cruise ARK-XXII/2

A methane surplus relative to the atmospheric equilibrium is a frequently observed feature of ocean surface water. Despite the common fact that biological processes are responsible for its origin, the formation of methane in aerobic surface water is still poorly understood. We report on methane production in the central Arctic Ocean, which was exclusively detected in Pacific derived water but not nearby in Atlantic derived water. The two water masses are distinguished by their different nitrate to phosphate ratios. We show that methane production occurs if nitrate is depleted but phosphate is available as a P source. Apparently the low N:P ratio enhances the ability of bacteria to compete for phosphate while the phytoplankton metabolite dimethylsulfoniopropionate (DMSP) is utilized as a C source. This was verified by experimentally induced methane production in DMSP spiked Arctic sea water. Accordingly we propose that methylated compounds may serve as precursors for methane and thermodynamic calculations show that methylotrophic methanogenesis can provide energy in aerobic environments.

(Supplementary Table 1) Proportions of methane (C1) to ethane (C2) and the stable isotope composition of methane (d13CCH4) of gas and oil collected by gas bubble sampler during cruise M 114 in the southern Gulf of Mexico

Hydrocarbon seepage is a widespread process at the continental margins of the Gulf of Mexico. We used a multidisciplinary approach, including multibeam mapping and visual seafloor observations with different underwater vehicles to study the extent and character of complex hydrocarbon seepage in the Bay of Campeche, southern Gulf of Mexico. Our observations showed that seafloor asphalt deposits previously only known from the Chapopote Knoll also occur at numerous other knolls and ridges in water depths from 1230 to 3150 m. In particular the deeper sites (Chapopopte and Mictlan knolls) were characterized by asphalt deposits accompanied by extrusion of liquid oil in form of whips or sheets, and in some places (Tsanyao Yang, Mictlan, and Chapopote knolls) by gas emission and the presence of gas hydrates in addition. Molecular and stable carbon isotopic compositions of gaseous hydrocarbons suggest their primarily thermogenic origin. Relatively fresh asphalt structures were settled by chemosynthetic communities including bacterial mats and vestimentiferan tube worms, whereas older flows appeared largely inert and devoid of corals and anemones at the deep sites. The gas hydrates at Tsanyao Yang and Mictlan Knolls were covered by a 5-to-10 cm-thick reaction zone composed of authigenic carbonates, detritus, and microbial mats, and were densely colonized by 1-2 m-long tube worms, bivalves, snails, and shrimps. This study increased knowledge on the occurrences and dimensions of asphalt fields and associated gas hydrates at the Campeche Knolls. The extent of all discovered seepage structure areas indicates that emission of complex hydrocarbons is a widespread, thus important feature of the southern Gulf of Mexico.