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Can lake sediments track past extreme weather events? – Evidence of event-related elemental, molecular and isotopic changes in sediments of subalpine Lake Lunz, Austria
Lisa - Maria Hollaus
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Ecology and Ecosystems
Betreuer*in
Martin Kainz
DOI
10.25365/thesis.58672
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-15560.85803.331376-9
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Seesedimente können als Indikatoren eingesetzt werden, die Veränderungen in der Zusammensetzung der organischen MarterieMaterie und der Ökosystemdynamik in Seen und deren Einzugsgebiet widerspiegeln. Um in Erfahrung zu bringen, wie hydrologisch extreme Wetterereignisse in der Vergangenheit und Gegenwart die Zusammensetzung der organischen MarterieMaterie in den Seesedimenten des oligotrophen subalpinen Lunzer Sees (Österreich) beeinflusst und verändert haben, analysierten wir die biochemische Beschaffenheit der Sedimente unter Verwendung von Sedimentprobekernen und Sedimentfallen. Durch das 210Pb dating Datierungsverfahren konnte eine durchschnittliche Sedimentationsrate von 1.44 mm yr-1 festgestellt werden, was es uns ermöglichte die einzelnen Sedimentschichten durchaus akkurat rück zu rechnen, bis zu einem bekannten extremen Sturmereignis im Jahr 1861. Die Sedimentschicht bei 18.5 cm lässt sich zu dem Jahr 1885 zurück rechnen, was der tatsächlichen Datierung des extremen Wetter Ereignisses (1861) sehr nahe kommt. Wir erhielten Ergebnisse zwischen -29.3‰ und -21.6‰ für die Analyse der stabilen Kohlenstoffi Isotopen (δ13C), welche signifikant mit den C/N Verhältnissen des Sedimentkerns in den oberen 20 cm korrelierten. Organischer Kohlenstoff (OC; 3.4 - 9.2 %) und organische Stickstoff (ON; 0.3 – 0.8 %) Messungen variierten ähnlich zueinander entlang der Schichten des gesamten Sedimentkerns. Ungesättigte Fettsäuren (polyunsaturated fatty acids, PUFA), welche als Maß für organische Marterie, die hauptsächlich von Algen stammt, herangezogen werden (0.79 μg*g-1 to 91.71 μg*g-1), bakterielle Fettsäuren (BAFA; 0.18 μg*g-1 to 122.46 μg*g-1), und terrestrische Fettsäuren (terrFA; 0.76 μg*g-1 - 231.70 μg*g-1) zeigten einen hauptsächlich abnehmenden Trend entlang des Sedimentkerns, beginnend unter der Sediment – Wasser Grenzschicht (etwa 5cm unter der Sedimentoberfläche). Ungesättigte Fettsäuren konnten die Variabilität in bakteriellen Fettsäuren mit 80% Wahrscheinlichkeit besser vorhersagen, als terrestrische Fettsäuren mit 64%, was zu der Annahme leitet, dass die von Algen produzierte organische Materie mehr Energie für die bakterielle Fraktion bereit stellt, als terrestrische Fettsäuren. Die Zunahme von bakteriellen Fettsäuren überschnitt sich mit niedrigeren δ13C Ergebnissen in den oberen Sedimentkern Schichten und einem Abfall an BAFAs um das Jahr 1885, als der größte Eintrag von allochthoner Materie bei einem extremen Sturm stattgefunden hat. Gleichzeitig mit diesem Ereignis traten auch die höchsten gemessenen δ13C Werte und C/N Verhältnisse bei ~20 cm im Sedimentkern auf, was suggeriert, dass eine Kombination aus 210Pb als Tracer von Seesedimenten und den verschiedenen verwendeten Kohlenstoff Indikatoren, das durchaus akkurate Zurückverfolgen von extremen historischen Wettereignissen ermöglicht.
Abstract
(Englisch)
Lake sediments are used as indicators of organic matter (OM) sources and dynamics within lakes and their catchments. In this study, bulk carbon and nitrogen, stable carbon isotopes, and fatty acid biomarkers were determined in settling and sedimented OM to assess how recent and past hydrological extreme events affected the OM composition in settling particles and lake sediments in the subalpine, oligotrophic Lake Lunz, Austria. Heavier stable carbon isotope values (δ13C: ~ -22 ‰) and higher C:N ratios (~14:1) were detected in a sediment layer that corresponded to a known extreme storm event that occurred 1861. Polyunsaturated fatty acids (PUFA; 0.79 – 91.71 μg*g-1), bacterial fatty acids (BAFA: 0.18 – 122.46 μg*g-1), and terrestrial fatty acids (terrFA; 0.76 – 231.70 μg*g-1), used biomarkers of mostly algae-derived, bacterial, and terrestrial OM in sediments, respectively, mostly decreased immediately below the sediment-water interface down core. Polyunsaturated FA showed a higher predictability for the presence of BAFA variability in sediments than terrestrial fatty acids (80% vs. 64%), suggesting that bacteria in these sediments depended more on algae-derived than terrestrial OM as energy-yielding substrates. The increase in BAFA coincided with lower δ13C values in the top sediment layers and a decrease of BAFA around the year 1885, when the major input of allochthonous matter into the lake occurred, accompanied by the highest measured δ13C values and C/N ratios. These high C/N ratios and heavy δ13C values at ~20 cm depth co-occurred with the extreme storm event, suggesting that the combination of 210Pb as a tracer of lake sedimentation and these carbon indicators can fairly accurately back-trace historic carbon dynamics, which have been influenced by major storm events.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
extreme weather events biomarkers fatty acids subalpine lake Lunz ecology climate change sediment traps oligotrophic
Schlagwörter
(Deutsch)
Klimawandel Biomarker subalpin Lunzer See oligotroph Fettsäuren Seesedimente Sedimentfallen
Autor*innen
Lisa - Maria Hollaus
Haupttitel (Englisch)
Can lake sediments track past extreme weather events? – Evidence of event-related elemental, molecular and isotopic changes in sediments of subalpine Lake Lunz, Austria
Paralleltitel (Englisch)
Can lake sediments track past extreme weather events? – Evidence of event-related elemental, molecular and isotopic changes in sediments of subalpine Lake Lunz, Austria
Publikationsjahr
2019
Umfangsangabe
65
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Martin Kainz
Klassifikationen
42 Biologie > 42.93 Limnologie ,
42 Biologie > 42.97 Ökologie: Sonstiges
AC Nummer
AC15468270
Utheses ID
51808
Studienkennzahl
UA | 066 | 833 | |