Nennen Sie 5 verschiedene Datierungsmethoden!
14C-Datierung
Dendrochronologie
Leitfossilien
Luminiszenzdatierung
Warvenchronologie
Erkläre die Kalium-Argon Methode
Argon entsteht durch Radioaktivität
entsteht in Gestein durch Erhitzung—>erkaltet—>Edelgas entsteht
je länger es her ist, dass Basalt erstarrt ist, desto mehr Argon ist enthalten
Beschreibe die Uran-Helium Methode
entsteht durch stabiles Edelgas 4He durch a-Zerfälle in Zerfallsreihe
Nullstellung durch Einbau von Uran in Aragonit
Anwendung z.B. auf Korallen und Molluskenschalen
je mehr Helium in Korallenstrukturen, desto älter sind sie
Wie datiert man Tiefseesedimente?
Uranthorium
14C
Foraminiferen
Einzeller mit Kalkschale—>Sauerstoffkurve—>Tunen mit Heinrich-Events
Welche Geoarchive gibt es?
Baumringe
Eisbohrkerne
Löss-Paläosequenzen
Permafrost
Marine Sedimente
Moore
Speläotheme
Was sind Geoarchive
dienen zur Gewinnung von Daten
für die Rekonstruktion der geologischen Vergangenheit
Herausforderung von Geoarchiven
Je älter ein Geoarchiv, desto lückenhafter die Daten
und desto schwieriger diese zu interpretieren und eine detaillierte Rekonstruktion zu erstellen
Welches Vorwissen sollte man für eine Auswertung von Geoarchiven haben?
Kenntnis der lokalen und regionalen stratigraphischen Verhältnisse (Altersfolge der Schichtgesteine)
Vorhandensein von Paläoböden und/oder früherer Reliefgenerationen
Definieren Sie den Begriff Eizeitalter? Wodurch kennzeichnet sich ein Eiszeitalter aus?
Zeitraum geprägt durch mehrfache Abfolge von Kalt- und Warmzeit
gekennzeichnet durch:
mind. einer der zwei Pole ist mit Eis bedeckt
Definieren Sie den Begriff Interglazial! Was sind Merkmale eines Interglazials?
zwischen zwei Eiszeiten liegende Zeit mit langfristiger Erwärmung
wärmeliebende Pflanzen und Tiere
—>Wiederbewaldung
ausgeprägte Bodenbildung
Rückgang der Gletscher —> Meeresspiegelanstieg
Definieren Sie den Begriff Interstadial!
Zeit der kurzzeitigen Erwärmung zwischen zwei kühleren Phasen (Stadiale) einer Eiszeit
Definieren Sie den Begriff Stadial!
Stark ausgeprägte Kaltphase während eines Glazials
Definieren Sie die Eem-Warmzeit genauer! Wann hat sie stattgefunden und welcher marinen Isotopenstufe ordnet man ihr zu?
letzte Warmzeit vor dem heutigen Holozän
im Interglazial, vor 120-130.000 Jahren
Stufe: MIS 5e
Höhepunkt Eem bei 5e, dann 5d deutlich kälter
Welche Eiszeiten gibt es?
Elster - Saale - Weichsel
Günz - (Mindel - Riß) - Würm
Welche Kaltzeiten liegen vor und nach der Eem-Warmzeit?
Vor: Weichsel-Kaltzeit
Nach: Saale-Kaltzeit
Was sind Proxies?
Indirekte Anzeiger des Klimas
tauchen auf in:
natürliche Archive(z.B. Eisbohrkerne)
menschliche Archive
—>Klimaproxies können zur Rekonstruktion des Klimas der Vergangenheit herangezogen werden als es noch keine instrumentelle Aufzeichnungen gab
Was sind MIS? Definieren Sie dies genauer?
MIS=Marine Isotopenstufe
=Datierung von Sedimentschichten anhand der in ihnen enthaltenen stabilen Isotope des Sauerstoffs
ungerade Stufen=Warmzeiten/Interglazial
gerade Stufen=Kaltzeiten/Glazial
Bei den geradzahligen MIS 2, 4, 6 gibt es hohe Staubeinträge. Warum?
Glaziale sind gekennzeichnet durch glaziale und periglaziale Dynamik
Staubproduktion —> Gletscherwinde —> Lössablagerungen
Nennen Sie 3 Proxies um die Sea Surface Temperature zu rekonstruieren!
Mg/Ca als Paläothermometer
Alkenone als Paläothermometer
GDGTs und TEX86 als Paläothermom
Nennen Sie 2 Proxies für die Rekonstruktion von Temperaturen vergangener Zeiten!
TEX86
Biochemische Methode zur Ermittlung der Meeresoberflächentemperatur früherer Klimata
Delta180
Nennen Sie 2 Feedbackmechanismen!
Albedo
Treibhausgase
—> Ozeane werden wärmer, können weniger CO2 aufnehmen —> Klimaerwärmung wird weiter verstärkt
—>Permafrostböden tauen immer weiter auf, geben C02 und Methan ab (Mikroorganismen zersetzen organische Substanz)
Was ist ein Eisbohrkern und welche wichtigen Informationen enthalten sie?
Bohrkern, der durch Bohrung in einem Eisschild oder Gletscher gewonnen wurde
wichtiges Klimaarchiv
Welche Bedingungen müssen für die Entstehung einer Eiszeit gelten?
Milankovic Erdparameter
—> auf der Nordhalbkugel müssen kühle Sommer herrschen
Exzentrizität muss maximal sein
Obliquität (Schiefe der Erdachse) muss minimal sein, damit Unterschied zwischen Sommer und Winterklima möglichst gering
Präzession (Lage der Erde im Raum) Nordsommer muss in Aphel liegen
—>aber auch Feedbackmechanismen!
Wie weit kommt man mit Eisbohrkernen zurück?
Antarktiseis: bis 800.000a
Grönlandeis: bis über 100.000a
Alpeneis: bis 7.000a
Wie analysiert man Eisbohrkerne?
bis zu 2km lange Bohrkerne, zugeschnitten für verschiedene Untersuchungen
Isotopanalyse
Gaszusammensetzung
continuous flow analysis
Dünnschnitte für Zählung von Jahreslagen unter Mikroskop
Staubeinlagenuntersuchung
Was sind wichtige enthaltene Informationen der Eisbohrkerne?
· Lufttemperatur, Verdunstung (d18O, d2H)
· Gasgehalt der Atmosphäre (C02, Methan, Lachgas)
· Aerosole (Stäube, Tephra—>chronologische Marker sind mit eingeschlossen)
Bestehen Eiszeiten nur aus einer kalten Phase?
Nein
D/O Ereignisse
schnelle Erwärmung, die ein Interstadial einleitet, anschließend langsame Abkühlung (nachgewiesen durch 18O)
Was ist die jüngere Dryas und wann war sie?
1000a Kaltzeit, nach Bolling Alleröd und vor Holozän
inneralpine Täler waren eisfrei
durch Schmelzwasser aus Eisschilden wurde die Golfstrompumpe gestoppt und damit die thermohaline Zirkulation—>führte zu kaltem Klima in Europa, bis Pumpe wieder anlief und Holozän begann
Was versteht man unter dem Antarctic Cold Reversal?
„(bi)polar see-saw“ (Wippe)
Energie, die von der Nordhemisphäre zur Südhemisphäre bzw. andersherum verteilt wird
bei mehr Energie auf Südhemisphäre—>mögliche Eiszeit auf Nordhemisphäre
durch die Atlantic Meridional Overturning Circulation(AMOC)
Was sind Dynamiken von Eisschilden und wie würde sich der Meeresspiegel verändern wenn Antarktis und/oder Grönland eisfrei wären?
· Akkumulation & Ablation—>Eis „fließt“
· Eis verdichtet sich mit der Zeit
· Schelfeis (Eis, das auf Meer aufliegt)
· Kalben—>Eis von Eisschild bricht ab
· Ganz Grönland schmilzt—>Meeresspiegeläquivalent von 7m
· Ganze Antarktis schmilzt—>Meeresspiegeläquivalent von 60m
Was konnte man in Eisbohrkernuntersuchungen bezüglich der Veränderung des CO2-Gehalts in unserer Atmosphäre herausfinden?
CO2 Konzentration im 18. Jhd=280ppm, heute 440
Wie datiert man Eisbohrkerne?
Abzählen der Eisschichten—>jedes Jahr andere Umweltbedingungen, mittels saisonalen Proxies/Anschauen der Kristallstruktur kann man so Alter bestimmen
Wodurch kommt es zur Steigung des Meeresspiegels?
Gletscher und Eiskappen schmelzen
Erwärmung der Ozeane führt dazu, dass sich das Wasser ausdehnt —> “mehr Wasser”
Definieren SIe “Heinrich-Events” und erklären Sie diese!
kurze Perioden mit Eisberg-Driften und Schmelzwasserschüttung vom Eisschild ins Meer
ice-rafted debris (kleinere Steine) and dropstones (größere Steine) —> fallen gelassener Stein
Ursache ist glaziale Aktivität: Eisschild schiebt auf Meeresoberfläche, Eis schmilzt und Steine fallen
verstärkter Eintrag von kontinentalen Sedimenten am Meeresboden
erhöhte Süßwasserzufuhr im Nordatlantik
Identifikation der Events anhand 6 Schichten in marinen Sedimentbohrkernen (H1: vor 16.000a bis H6:ältestes)
Wann war die Bölling Alleröd Phase und was ist während dieser Phase passiert?
vor 13-15.000a
Inneralpine Täler werden eisfrei, man kann bereits Bäume nachweisen
Was bedeutet Sapropel? Wie kommt es zur Sapropelbildung im östlichen Mittelmeer?
=Faulschlamm
entsteht unter natürlichen Bedingungen am Grund nährstoffreicher, stehender Gewässer
durch die Umwandlung von organischem Material ohne Vorhandensein von Sauerstoff
Besonderheit von Faulschlamm:
durch Sauerstoffmangel am Gewässergrund und geringe Wasserbewegung werden auch größere Tiere nach Absinken zum Grund (Einbettung in Schlamm) nur unvollständig zersetzt
gutes Milieu zur Überlieferung von Fossilien
Was heißt Tuning?
Anpassung mehrerer Kurven aneinander (wiggle matching)
z.B. Eisbohrkernkurve an Milankovickurve
Definieren Sie den Begriff Speläotheme!
sekundäre Mineralablagerung in Höhlen
häufig vorkommende Speläotheme: Sinter, Tropfsteine
bestehen aus den Mineralen Calcit, Aragonit, Calciumcarbonat
Polymorphismus—>gleiche chemische Zusammensetzung, verschiedene Modifikationen
Nennen Sie zwei Arten von Tropfsteinen!
Stalagmit = vom Boden wachsend
Stalaktik = von Decke wachsend
Nennen Sie das Kalklösungsgleichgewicht!
CaCO3 + H2CO3 <-> Ca2+ + 2HCO3-
Definieren Sie den Begriff Stratigraphie!
ordnet die Gesteine entsprechend der zeitlichen Abfolge ihrer Bildung
erstellt auf dieser Grundlage eine Zeitskala zur Datierung geologischer Ereignisse
Welche Ablagerungen kennen wir in Sachsen aus dem Tertiär?
braunkohleführende Schichten
Klima deutlich wärmer als heute
—> bei tropischer warmer Verwitterung entsteht Kaolinit als 2-Schicht-Tonmineral
im Laufe des Wechsels von Warm- und Kaltzeit sind klassische Lösse entstanden —> liegen oben auf
Wo befindet sich Löss heute auf der Erde?
In China noch heute mächtige Lössvorkommen
Im Norden keine Lössböden durch Gletscher
Richtung Osten immer mehr Lössböden (Ungarn, Rumänien)
entlang von Flüssen (Urstromtäler!!)
Warum gibt es in Mitteldeutschland/Mitteleuropa die mächtigsten Lössvorkommen?
größter Teil des heutigen Lössvorkommens in Kaltzeiten des Pleistozäns(2,6mio-10.000a) entstanden
starke physikalische Verwitterung durch klimatische Verhältnisse während Kaltzeit
Ablagerung der Staubfracht, wenn Transportkapazität des Windes nicht mehr ausreicht
Ablagerung vorwiegend in großen Beckenlagen vor Mittelgebirgen
abgelagerter Staub langsam durch Druck und Bindemittel diagenetisch verfestigt
Definieren Sie den Bodentyp Löss näher und nennen Sie fünf wichtige Merkmale!
homogen
gelblich-braun
äolisch und in Eiszeit entstandenes Lockergestein
besteht überwiegend aus Schluff
Hauptbestandtteile: 60-70% Quarz, dann Glimmer und Feldspäte, Kalk
hohe Porosität, gutes Wasserhaltevermögen, gute Durchlüftung, gute Durchwurzelbarkeit
guter pH-Wert —> gute Bedingungen für Ackerbau
Definieren Sie Lösskindl näher! Wie sind sie entstanden?
entstehen aus oberflächennahen Kalkauswaschungen, wobei der Kalk durch kohlendioxidhaltiges Sickerwasser in tiefer gelegene sandige Erdschichten gelangte und sich dort ablagerte
Wofür wird Löss abgebaut?
in Lössen oft Paläoboden, die tonangereichert sind
Ziegelherstellung
Nennen Sie die verschiedenen Korngrößen!
Sand: 2mm-63mikrom
Schluff: 2-63mikrom
Ton: <2mikrom
Geben Sie die Bodengleichung wieder!
S=f(Cl,o,r,p,t) + h
S=Soil
Cl=Climate
O=Organisms
R=Relief
P=Parent material
T=Time
H=Humans
Welche bodenbildenden Prozesse gibt es?
Humusakkumulation
Bioturbation, Krotowine —>humusreiche Hohlräume in tieferen Schichten
Entkalkung, Kalkverlagerung, Kalkausfällung (Lösskindl)
Verbraunung, Verlehmung, Tonmineralneubildung
Tonverlagerung (Lessivierung)
(Pseudo-) Vergleyung: Nassbleichung
Podsolierung (Säurebleichung)
Wie heißen die Ablagerungen, die am Hangfuß aufgrund menschlicher Aktivität entstehen?
Kolluvium
Entstehen meist durch verstärkte Landwirtschaft
Definieren Sie kurz die Datierungsmethodik der Dendrochronologie!
Zurückdatierung bis 12.000a mit 14C
Jahresringe von Bäumen werden anhand ihrer unterschiedlichen Breite einer bestimmten, bekannten Wachstumszeit zugeordnet
-> je breiter ein Ring, desto besser waren die Umweltbedinungen in diesem Jahr
Was kann man anhand von Baumringen rekonstruieren?
Niederschlagsmenge (source water)
Trockenstress (Quellsignal-> aufgrund von 18O Anreicherung im Blattwasser, entscheidend wie trocken um Blatt herum—>wenn trocken—>höhere Einlagerung)
Wie funktioniert die Dendrochronologie? Was muss dabei beachtet werden?
Im Dendrolabor werden bei einer Holzprobe die Ringbreiten gemessen und durch einen Computer in Kurven umgewandelt
Diese Kurven werden mit denen von bereits datierten Hölzern verglichen
kann man aber nur für Bäume der gleichen Holzart machen, da jede Baumart unterschiedlich auf klimatische Gegebenheiten reagiert
wenn die kurven genau übereinstimmen, ist es zeitlih datiert worden
Welche Proxies nutzt man für die Paläoklimarekonstruktion anhand von Baumringen?
Delta 13C an Zellulose
Delta 180
Delta 2H
Jahresringbreite
Lignin (wichtiger organischer Baustein bei der Verholzung)
Definieren Sie kurz die Datierungsmethodik der Warvenchronologie!
Warven sind jährliche Schichten in Seesedimenten, Mooren, Flüssen oder dem Meer
erlauben hochauflösende Chronologie auf kalendarischen Zeitskalen
zeigen saisonal unterschiedliche, kontrastreiche Lagen
durch Zählen dieser Lagen kann für bestimmten Punkt in einem Sedimentbohrkern genaues Alter bestimmt werden
Definieren Sie kurz die Datierungsmethodik der Tephrachronologie!
Tephra: von Vulkanen ausgespohener Staub und Asche
Mineralische Zusammensetzung wird untersucht
Zuordnung zu welchem Vulkanausbruch die Tephra gehört
Abgelagert als Schicht
-> Datierung über Pollen (wärmeliebende/kälteliebende Pflanzen)
Definieren Sie kurz die Datierungsmethodik der Palynostratigraphie!
Untersuchung von Archiven auf Pollen —> Pollenanalyse und somit Einordnung in Zeit möglich
Definieren Sie kurz die Datierungsmethodik der Magnetostratigraphie!
nutzt die Umkehrungen des Erdmagnetfelds, um Sedimentschichten und andere Gesteine miteinander zu korrelieren und so auf das Alter zu schließen
Umkehr des Magnetfelds ereignet sich sehr schnell, dabei bleibt die Polarität in den Gesteinen enthalten
—>globales Ereignis-->Methode kann genutzt werden um klimatische Ereignisse weltweit zu korrelieren
Erklären Sie die Bedeutung von Leitfossilien!
Fossilien, anhand derer man das relative Alter verschiedener Gesteinsschichten bestimmen kann
findet man das gleiche Leitfossil im Sedimentgestein von verschiedenen Orten der Erde, sind die Gesteine annähernd gleich alt
Erklären Sie die Entstehung von kosmogenen Nukliden! Wo werden kosmogene Nuklide gebildet? Welche Nuklide sind stabil, welche nicht?
Kosmische Strahlung (Primärstrahlung) trifft ständig auf Moleküle in unserer Atmosphäre und der obersten Schicht der Erde
Sekundärstrahlung wird erzeugt
Durch diese Strahlung entstehen kosmogene Nuklide (Isotope)
kosmogene Nuklide in Mineralen (in Bestandteilen von Gesteinen, Sediment oder Boden) gebildet
stabile Nuklide: 3He und 21Ne
instabile Nuklide: radioaktives Beryllium-10 (10Be) im Mineral Quarz
Welche Kohlenstoffisotope gibt es? Welche sind stabil und welche nicht?
In der Natur drei Isotope des Kohlenstoffs: 12C, 13C, 14C
12C, 13C stabil
14C instabil
Was ist das Besondere an 14C?
Radioaktiv —>Radiokohlenstoffdatierung
Halbwertszeit: 5700 Jahre
Konzentration von 14C in Atmosphäre sehr gering
Ständige Neubildung von 14C durch Kernreaktionen in den oberen Schichten der Erdatmosphäre
Nutzen von 14C durch Pflanzen in Form von CO2 für Fotosynthese, Aufnahme von Tieren und Menschen über Nahrungskette
Bestimmung des Alters von konservierten Pflanzenresten oder Knochen:
keine Aufnahme von neuem 14C, wenn Organismus stirbt —> radioaktiver Zerfall
Erklären Sie nachvollziehbar die Entstehung von 14C!
kosmische Strahlung trifft auf Atome der Atmosphäre —> Neutronen werden freigesetzt
Trifft Neutron nun auf Stickstoff-Isotop 14N (7 Protonen und 7 Neutronen) erfolgt Kernreaktion
—> Neutron wird eingefangen und Proton wird abgespalten
aus 14N-Kern entsteht 14C-Kern (6 Protonen und 8 Neutronen)
Was ist der beta-Zerfall?
Elektron geht raus, somit ein Proton mehr
Nennen Sie verschiedene Einflüsse auf die 14C-Konzentration!
Konzentration des Isotops in Atmosphäre nicht immer gleich
Abhängigkeit von zwei Faktoren:
—> Stärke der kosmischen Strahlung (Höhenstrahlung)
—> Änderungen im Kohlenstoffkreislauf (ändert sich vorallem mit Klima)
Immer stärkerer Einfluss des Menschen seit der Industrialisierung: Atomwaffentests, Verbrennung von fossilen Kraftstoffen
Durch was kommt es zu einer geringeren 14C-Konzentration in der Atmosphäre?
mehr Sonnenflecken, mehr Sonnenfackeln —> mehr Sonnenwinde —> niedrigere 14C-Konzentration (11-Jahreszyklus)
Wie bestimmt man den Gehalt eines radioaktiven Isotops (z.B. 14C) in organischem Material? Nennen Sie 2 Methoden!
Beschleunigungsmassenspektrometer
Zählrohr
Erklären Sie die Uranzerfallsreihen 238U und 235U! Welche Produkte entstehen? Wann endet eine solche Zerfallsreihe?
Uran leicht, Thorium schwer
Uran zerfällt zu Thorium
Immer Frage: Wie viel Mutterisotop(Uran), wie viel Tochterisotop(Thorium)
Ausgangsmaterial wasserlöslich, Endprodukt nicht
Am ende der Zerfallsreihen entsteht Blei
In Atmosphäre entsteht es, Auf Erdoberfläche sedimentiert Blei
Peaks z.B. bei Atombombentests
Am Ende genauso viele Tochterisotope wie Mutterisotope
Nennen Sie ein Anwendungsbeispiel der natürlichen Uranreihe von Thorium!
Uran=leichtlöslich
Thorium=schwerlöslich
Im Meer wird an Schwebteilchen 230 Th aufgenommen
frisch abgelagerten Partikel haben 230 Th-Überschuss: Abbau mit der Zeit
Halbwertszeit: 75.000a
Was versteht man unter radioaktivem Zerfall?
bei der Entstehung radioaktiver Strahlung werden Atomkerne in neue Kerne umgewandelt (ursprünglichen Kerne “zerfallen”)
Nennen Sie die 3 Zerfallsarten!
alpha-Zerfall
beta-Zerfall
gamma-Zerfall
Erklären Sie den Aufbau von Atomkernen!
Atomkerne bestehen aus Protonen und Neutronen
Ordnungszahl = Anzahl der Protonen
Massenzahl = Anzahl der Protonen + Anzahl der Neutronen
Erklären Sie den a-Zerfall!
beim a-Zerfall werden sogenannte a-Teilchen aus dem Atom mit hoher kinetischer Energie ausgesandt
neues Element entsteht, bei der die Kernladungszahl um 2, die Massenzahl um 4 sinkt
Erklären Sie den b-Zerfall!
b-Teilchen werden vom Kern emittiert (Elektronen oder Protonen)
zwei Varianten:
ß- Zerfall —> Neutron im Kern wandelt sich Neutron im Kern in Proton und Elektron um, Elektron wird abgespalten —> Kern besitzt ein Proton mehr, Kernladungszahl erhöht sich um 1
ß+ Zerfall —> Proton im Kern wandelt sich in ein Neutron und ein Positron um —> ß+ Strahlung, Kernladungszahl nimmt um 1 ab, Massenzahl bleibt gleich
Erklären Sie, was beim Vorgang der Luminiszenz passiert!
Genutzt werden Quarze und Feldspäte
werden stimuliert—>je älter sie sind, desto mehr leuchten sie
Stimulant (OSL—>optisch, TL—>thermisch, IRSL—>infrarot)
Ständige radioaktive Strahlung wirkt auf Kristallgitter ein und schießt Elektronen raus—>Elektronen wandern und fallen in Elektronenfallen—>je älter, desto mehr Fallen werden gefüllt
Im Labor werden Fallen entleert—>Energie wird als Lumineszenz frei
Bei Kontakt mit Sonnenlicht/Hitze an Oberfläche—>Nullstellung
Was sind Unsicherheiten der Luminiszenzdatierung?
Unvollständige Bleichung
Fading (Schwächung)—>verlieren mit Zeit Signal (bei Feldspäten)
Zurückdatierung
Quarz: 60.000-70.000a
Feldspäte: 300.000a
Nennen Sie 3 verschiedene Luminiszenzdatierungen!
TL = thermisch stimulierte Luminiszenz
OSL = optisch stimulierte Luminiszenz (Quarze)
IRSL = Infrarot stimulierte Luminiszenz (Feldspäte)
Nennen Sie 3 absolute Datierungsmöglichkeiten!
Luminiszenz Datierung (Lösspaläobodensequenzen)
Paläomagnetismus
Alles zu C3-Pflanzen!
Wetterempfindlichkeit
geringe Verträglichkeit bei heißem und trockenem Wetter
Verbreitung
Steppen-Klimate, mittlere und hohe Breiten
Pflanzenarten
Weizen, Hafer, Kartoffel
Merkmale
bei heißem und trockenem Wetter sinkt Photosyntheseleistung (Spaltöffnungen werden geschlossen —> geringe Aufnahme von C02)
allgemein
weniger 13C
CALVIN-Zyklus
normale Photosynthese mit Licht- und Dunkelreaktion
erster Schritt: Enzym RuBisCo fixiert CO2
erster nachweisbarer Zucker: C3 (3-PGA)
Alles zu C4-Pflanzen!
im Vorteil bei heißem und trockenem Wetter, Nachteil bei geringen Temperaturen
Savannen-Klimate, wärmere Regionen mit hoher Lichteinstrahlung
Gräser und Nutzpflanzen, Hirse, Mais
besondere Form der CO2-Fixierung, bei hoher Temperatur und Lichteinstrahlung: Aufbau von mehr Biomasse als C3-Pflanzen,
wachsen schneller als C3-Pflanzen
mehr 13C
mithilfe des Enzyms PEP-Carboxylase wird C02 besonders effektiv gebunden (eher C02 als RuBisCo)
Nennen Sie zwei charakteristische Unterschiede und Gemeinsamkeiten von Steppen- und Savannengräsern!
Unterschiede
C3 Gräser
Vorkommen in Steppen, weltweit am meisten verbreitet, d13C=-27pro mille—>weniger 13C
C4 Gräser
Vorkommen in Savannen, weltweit weniger verbreitet als C3 Gräser, d13C=-14pro mille—>mehr 13C
—>Unterschiede begründet durch unterschiedliche Photosynthesewege
Gemeinsamkeiten
Beide Pflanzenarten betreiben Photosynthese
Beide fixieren C02
Welches Enzym wird bei der C3-Photosynthese verwendet und welches bei der C4-Photosynthese?
C3-Photosynthese: RuBisCo-Enzym
C4-Photosynthese: PEP-Carboxylase
Worin liegt der Unterschied des PEP-Carboxylase-Enzyms gegenüber dem RuBisCo-Enzym?
PEP hat eine höhere Affinität zu CO2 als RuBisCo
Warum liegt der d13C-Wert bei -27pro mille für C3 Pflanzen?
RuBisCo bevorzugt das Isotop 12C, da es leichter als 13C ist
RuBisCo fraktioniert stark, deswegen liegt der d13C-Wert deutlich niedriger als bei C4-Pflanzen
Warum liegt der d13C-Wert bei -14pro mille für C4 Pflanzen?
PEP bevorzugt zwar (wie RuBisCo) auch 12C, nimmt aber auch 13C
PEP fraktioniert weniger stark—>d13C-Wert für C4-Pflanzen höher als bei C3 Pflanzen
Wo landet CO2, das nicht in der Atmosphäre verbleibt?
entweder in Gesteinen als Calciumcarbonat oder als fossile Energieträger
Nennen Sie die zwei Fachausdrücke, die in der Isotopenanalytik notwendig sind, um die Häufigkeit und die kleinen Variablitäten zu erklären!
Fraktionierung
Diskriminierung bei Stoffkreisverzweigungen
Wo kommt Kohlenstoff in der Natur vor?
Größter Kohlenstoffpool: Gesteine (Calciumcarbonatgesteine)
Platz 2: Ozeane
Wie misst man stabile Isotope?
IRMS Technik (Isotope Ratio Mass Spetrometry)
Nennen Sie 5 verschiedene analytische Verfahren und nennen Sie kurz was gemessen wird!
IRMS (Isotope Ratio Mass Spectrometry)
Messen stabiler Isotope
Messen instabiler Isotope wie 14C
AAS-Atomabsorptionsspektrometrie
Herausfinden, welche Elemente in Probe sind
RFA/XRF - Röntgenfluoreszenzanalyse
Herausfinden, welche Elemente in Probe sind (zerstörungsfrei)
XRD - Röntgendiffraktion, Röntgenbeugung
Strukturanalyse von z.B. Kristallen, Mineralen
Wie hoch war die CO2-Konzentration im letzten Glazial? WIe hoch heute?
Heute bei 400 ppm
In den Warmzeiten: 280 ppm
In den Glazialen: 180 ppm
Warum sind Seen so tolle Archive?
hervorragende Sedimentfallen
hohe zeitliche Auflösung, bis zu 50 Jahren
weltweite Verbreitung und Vorkommen von Seen
organische Substanz ist gut erhalten durch Luftabschluss (Gegenteil von guter Durchlüftung in Lössen)
Warum sind Flüsse schlechte Archive?
Wechsel aus Erosion und Akkumulation
keine Sicherheit, ob es Erosionsphase gab
dadurch zeitliche Auflösung schlecht
Wieso kommt es zu einem so guten Luftabschluss in Seesedimenten?
Stratifizierung—>oben warmes und unten warmes Wasser—>kein Sauerstoff kommt nach unten
Sauerstoffmoleküle können im Wasser langsamer diffundieren als in der Atmosphäre
Sauerstoff in der Tiefe von Seen begrenzt, da organisches Material zu Boden sinkt und dort den Sauerstoff schnell aufbraucht
selbst bei zweimaliger Durchmischung im Frühling und Herbst nicht
Sauerstoff wird sehr schnell abgebaut und nicht in Sediment eingelagert
Von welchem anorganischen Molekül ist die Rede, wenn von Mineralisation organischer Substanz gesprochen wird?
C02
Was ist das Besondere an Kalk?
Wichtigster Kohlenstoffpool, der nicht organischen Kohlenstoff enthält
In der Mitte von Seen findet man eher kleinkörniges Material wie Tone. Warum ist das so?
Grobes Material wird sehr schnell am Uferrand abgelagert. Die kleinen, feinen Teilchen befinden sich in Suspensionsfracht und gelangen dadurch in die Mitte von Seen
Erklären Sie das Verfahren der Bathymetrie!
Bestimmung der Wassertiefe mittels eines Echoloths
man schickt Schallwellen nach unten und schaut, wie lange diese brauchen, um zurückzukommen
aus Laufzeit wird Wassertiefe berechnet
Ist die tiefste Stelle gleich die beste Stelle? Welche Stelle wäre ideal, um Bohrungen durchzuführen?
Nein, denn in tiefen und steilen Gebieten können Rutschungen erfolgen
Gebiet ist nicht stabil—>kein kontinuierliches Archiv
ideale Stelle wäre an einem Sattel oder einer Schwelle
kommt es zu Rutschungen am Hang, dann setzen sich die Rutschungen nicht auf dem Sattel ab
beste Gewährleistung eine kontinuierliche Abfolge der Sedimente zu erhalten
Nennen Sie 8 verschiedene Arten für Warvenablagerungen!
klastisch, biogen
tonig, glazial
karbonatisch
biogen
klastisch, non-glazial
Wodurch kann es zu einer deutlichen Warvenbildung kommen und wozu ist sie nützlich?
durch starke Temperaturschwankungen
nützlich für Altersdatierungen
Nennen Sie 3 Methoden zur Datierung von Seesedimenten!
Warvenzählung
Tephrachronologie
Erkläre den Unterschied zwischen allochthon und autochthon!
allochthon: Gesteine, die wo anders herkommen
autochthon: Gesteine, die an Ort und Stelle entstanden bzw. verblieben sind
Was ist Seekreide und wie entsteht diese?
Speziell in Seen entstanden, ausgefallene helle Sedimente
Entstehung:
See wird CO2 durch Photosynthese entzogen
Verschiebung des chemischen Gleichgewichts hin zur Ausfällung von Calcium-Carbonat
Was wird in Seesedimenten untersucht?
Bioindikatoren: Chironomiden (Zuckmückenlarven), Diatomeen (Kieselalgen), Ostrakoden (Muschelkrebse)—>18O an CaCO3
13C
Pollen
Tephra
C/N Verhältnis—>Rückschlüsse auf Vegetation
TOC
Erkläre den Unterschied von Stickstoff und Kohlenstoff! Welcher ist limitiert, welcher nicht?
Stickstoff ist ein limitierender Nährstoff (nur Ammonium kann von Pflanzen aufgenommen werden)
Kohlenstoff ist beliebig verfügbar, da er aus der Atmosphäre in Form von C02 geholt wird
Nenne drei limitierende Nährstoffe für Pflanzenwachstum!
Stickstoff
Phosphor
Kalium
Was sagen die Korngrößen der Seesedimente aus?
große Korngröße: Grobes Material, welches sich un Ufernähe befunden haben muss
kleine Korngröße: feines Material, welches sich in der Mitte von Seen befunden haben muss
daraus kann man rekonstruieren, ob der Uferbereich mal näher oder mal weiter weg war
Nennen Sie 3 Bioindikatoren, mit denen man im Seearchiv arbeitet!
Chironomiden (Zuckmückenlarven)
Diatomeen (Kieselalgen)
Ostrakoden (Muschelkrebse)
Nenne eine wichtigen Proxy, der bei Seearchiven zum Einsatz kommt!
Pollen=Palynologie
Nenne 2 verschiedene Biomarker!
n-Alkane
Zucker
Definieren Sie die Landschaftseinheit Moore!
natürliches Torfvorkommen Mindestmächtigkeit von 30cm
Landschaftseinheit mit permanenten wassergesättigten organischen Böden
Moore sind Histosole (Gewebboden)
Torf=organisches Sediment, das in Mooren entstanden ist
Bildung und Anreicherung von Torf in nasser Bodenschicht
viel organisches Material
Norddeutschland: Bruch
Süddeutschland: Ried, Filze, Moos
Wie entstehen Moore?
Akkumulation von unvollständig zersetztem Pflanzenmaterial
wegen O2-Mangel
pH-Gärung (Absenken des pH-werts—>Konservierung—>kein Stoffwechsel der Mikroorganismen—>kein Abbau)
Temperatursenkung(Wärmekapazität von Wasser höher)—>Mikroorganismen langsamer
Aufwachsen von Mooren
An welchen Standorten sind Moore zu finden?
See-/Flussufer
Gebiete mit anstehendem Grundwasser
Quellgebiete
Gebiete mit ganzjährig hohen Niederschlägen u/o geringer Verdunstung
Weltweite Verbreitung
Taigagürtel der Nordhalbkugel (kontinentale Gebiete mit geringem Niederschlag, dafür sind Böden aber wassergesättigt)
Tropen (Gebiete mit ganzjährig hohem Niederschlag)
Nenne und beschreibe die unterschiedlichen Moortypen!
Regenwassergenährte Moore
Hauptsächlich Hochmoore (artenarm)
Keine Bäume
Pflanzen
Rundblättriger Sonnentau
Torfmoos
Zwischenmoor
sowohl durch Grundwasser als auch durch Regenwasser gespeist
Bei Übergang von Nieder- zu Hochmoor—>Absinken des pH-Werts & Abnahme der Sauerstoff- und Nährstoffversorgung
Genug Niederschlag—>Weiterentwicklung zu Hochmoor
Wenig Niederschlag—>Moor verbleibt in Zwischenzustand
Grundwassergenährte Moore
Hauptsächlich Niedermoore
nährstoffreich
Baum- und Strauchbestände
—>Übergänge aber fließend!!
Subtypen von Mooren!
Quellmoor
Austritt von Quellwasser im Untergrund
Hangmoor
Moorspeisung an Hängen durch weiter oben liegende Bäche
Verlandungsmoor
Entstehung durch Verlandung und Zuwucherung(Schwingrasen) von Stillgewässern wie z.B. Seen
Kesselmoor
Häufig in Landschaften aus Jungmoränen oder Vulkanen mit Kesselform ohne natürlichen Wasserabfluss
Versumpfungsmoor
Entstehung in flachen Senkungen, meist auf festen Ton- oder Sandboden, wenn Spiegel des Grundwassers ansteigt
Überflutungsmoor
Schwankende Wasserstände
Küstenüberflutungsmoore vs Auenüberflutungsmoore
Durchströmungsmoor
Moorspeisung mit einem Grundwasserstrom
Regenmoor
Pflanzen wie Torfmoos wachsen so hoch, dass der Torf nicht mehr aus dem Grundwasser (reich an Mineralstoffen) gespeist ist, sondern nur durch Regenwasser (nährstoffarm)
Definiere den Begriff Torf!
organisches Sediment (Überreste abgestorbener Moorpflanzen), welches in Mooren entstanden ist
Nutzung von Mooren durch den Menschen!
Torfabbau (Brenn-, Baumaterial, Stalleinstreu, Gartenbau)
Trockenlegung zur Landgewinnung/ Bodenverbesserung
Ca. 95% der ursprünglichen Moorflächen in Dtl. Sind zerstört oder kultiviert
Nennen Sie den Unterschied zwischen Mooren und Sümpfen!
Moor: permanent vernässt
Sumpf: temporär vernässt
Nennen Sie den Unterschied von Torf und Mudde!
Torf
organisches Sediment, welches in Mooren entstanden ist
Mudde
organikreiche Seesedimente
Warum zersetzt sich das pflanzliche Gewebe in Mooren nicht?
Sauerstoffabschluss
O2 kann in wassergesättigten Moore nicht gut diffundieren -> Mangel: Mikros können nicht atmen und daher auch nichts zersetzen
Niedriger pH-Wert
Mikroorganismen sind nicht mehr so aktiv und es wird weniger zersetzt
Huminsäuren wirken konservierend
geringe Temperatur
Wassersättigung—>Wärmekapazität von Wasser höher
Was ist ein Sphagnum?
Tormoose
—>spezielle Moorart, die zum Aufwachsen führt
—>dominante Moosart in Hochmooren
Moore sind unterschiedlich gelegen. Somit besitzen sie auch unterschiedliche Eigenschaften. Was wären die 2 grundlegenden Eigenschaften, die sich in Bezug auf den Standort ändern können?
Nährstoffgehalte und pH-Werte sind sehr variabel
Unterschiedliche Vegetationszusammensetzung
Nennen Sie 3 essentielle Funktionen von Mooren!
Klimaschutzfunktion
Moore sind große Kohlenstoffspeicher und verhindern die Freisetzung von Kohlenstoffdioxid
Filterfunktion für Grundwasserneubildung
die in den Pflanzen gelösten Schadstoffe werden durch die Torfbildung dauerhaft eingeschlossen
Hochwasserschutz
Moore sind ein enormer Wasserspeicher und wirken in der Landschaft wie Schwämme
Erkläre den Hartwassereffekt/ Reservoireffekt!
stellt ein Problem bei der 14C-Datierung da
normalerweise nimmt man an, dass das Verhältnis von 14C zu 12C in der Atmosphäre konstant ist
es kommt zur Verzerrung (zum Hartwassereffekt) wenn im Wasser ein höherer Anteil an altem Kohlenstoff ist (geringerer Anteil an 14C, da schon mehr zerfallen ist)
Kalklösungsgleichgewicht muss hier noch gesagt werden!
Was versteht man unter bipolar seasaw?
ACR=Antarctic Cold Reversal
kann als Wippe gesehen werden
Energie, die von der Nordhemisphäre zur Südhemisphäre bzw. andersrum verlagert wird
bei mehr Energie auf Südhemisphäre
—>mögliche Eiszeit auf Nordhemisphäre
Nennen Sie mögliche Maßnahmen zum Schutz von Mooren!
Anhebung des Grundwasserspiegels
Anlage von Moorlehrpfaden
Entbuschung und Entwaldung
Warum sind Moore so relevant für das Klima und dessen Veränderung?
Moore bedecken zwar nur 3% der Weltoberfläche, speichern aber ca. 20-40% des globalen Bodenkohlenstoffs
Moore sind sehr bedeutende Kohlenstoffsenken und -quellen
Problem bei Klimaerwärmung: Gebiete der Moorböden erwärmen sich am schnellsten + Methan wird freigesetzt (Methanogenese)
CO2-Freisetzung aus Mooren in Südostasien entspricht derzeit ca. 8% der globalen C02-Freisetzung durch Verbrennung fossiler Energieträger
Warum ist die Konservierung in Mooren so gut?
niedriger ph-Wert
Eignen sich Niedermoore oder Hochmoore besser als Geoarchiv?
—>Hochmoore, weil aufgewachsen und erkennbare Stratigraphie
Nenne die verschiedenen Zeitalter des Menschen!
Römerzeit
Eisenzeit (Verwendung von Eisen für Waffen, Werkzeuge)
Bronzezeit 3.000-5.000a (Verwendung von Bronze als Werkzeug, Waffe)
Kupferzeit (erstes Material, das genutzt wurde)
Neolithiker (Sesshaftwerdung, Ackerbau, Viehzucht/Jungsteinzeit) 5.000-7.000a
Mesolithiker (Übergang von Jagd auf Großwild zu Kleintierjagd und Fischfang, Nutzung von Werkzeugen, mobile Lebensweise, Mittelsteinzeit) 7.000-10.000a
Paläolithiker (Altsteinzeit) >10.000a
Nennen Sie außer Mooren ein weiteres Archiv, in dem eine ähnlich gute Konservierung stattfinden kann!
Eis “Ötzi”
Salzkonservierung
Wie weit und mit welcher Methode kann man Moorarchive zurückdatieren?
bis 10.000 a
14C-Datierung in Makroresten (Bohrkernen), Chitinpanzer von Käfern
Anthrakologie (Holzkohleanalyse)
Komponentenspezifische Isotopie an Biomarkern
Biomarker: N-Alkane (delta2H), Zucker (delta 180)
C/N —>relative Stickstoffmenge erhöht sich während Zersetzung
Mittels Moorbohrkerne
Durch Pistenbohrer, vorallem aber Moor-/Kammerbohrer
Bohrkernbeschreibung
Z.B. Erhaltung pflanzlichen Gewebes versus Humifizierung —>Rückschlüsse auf hydrologische Veränderungen
Scanmethoden
Fotographisch
Magnetische Suszeptibilität
XRF-Scan—>Rückschlüsse auf minerogenen Eintrag
Erläutere die Pollenanalyse!
Palynologie
Mikroskopisches Auszählen der Pollenkörner (Blütenstaub) in den Proben
Zur Nutzbarkeit: mindestens 150 PK nötig
Äußere Hülle unter Luft-/Sauerstoffabschluss extrem haltbar
Gestalt und Größe erlauben Bestimmung einzelner Pflanzenfamilien, -gattungen und sogar Arten
Klimarekonstruktion anhand von Transferfunktionen
Interpretationsschwierigkeiten
Nah-, Mittel-, Ferntransport
Pollinationsraten sehr unterschiedlich
Anemophilie vs Zoophilie (weniger Pollen, im Archiv unterrepräsentiert)
Nenne die wichtigsten erdgeschichtlichen Zeiten!
Kanäozoikum
—>Quartär —>Holozän (0-10.000a)
—>Pleistozän(10.000-2,6mio a)
—>Tertiär —> Neogen —>Pilozän (2,6mio a- )
—>Miozän
—>Paläogen—>Oligozän
—>Eozän
—>Paläozän (- 65mio a)
Mesozoikum
—> Kreide —> Oberkreide
—> Unterkreide
—>Jura —>Malm
—>Dogger
—>Lias
—>Trias —>Keuper
—>Muschelkalk
—>Buntsandstein
Paläozoikum
Was können wir aus 180-Speläothem-Rekords lernen?
20.000a Rhythmus von 180
—>aufgrund von Präzession
—>Speläotheme in niedrigen Breiten spiegeln die Stärke der Monsunniederschläge wider, welche vom Orbitalparameter Präzession gesteuert wird
Wie nennt sich der Fachausdruck für die Aufnahme von C02 in den Ozeanen und welche Folgen bringt das mit sich?
Ozeanversauerung
Folge: C02 reagiert mit C02 zu H2CO3 (Kohlensäure), Ozeane werden sauer
Wofür ist 18O in den niedrigen und hohen Breiten ein Proxy?
In hohen Breiten: Temperatur korreliert sehr stark mit 180 des Niederschlags
—>Proxy für Temperatur
in niedrigen Breiten: Niederschlagsmenge korreliert stark mit 180
—>Mengeneffekt, kein Temperatureffekt!
—>je mehr Niederschlag fällt, desto negativer 180 in Niederschlag
—>Niederschlagsproxy
Wie ist der Zyklus der Sonnenfleckenaktivität?
11 Jahre
Nenne Faktoren, die das Klima beeinflussen!
Sonne (Variabilität, Orbitalparameter)
Vulkanaktivität
Atmosphäre (Treibhausgase)
Tektonik (Plattenbewegung, ob näher am Äquator oder Pol)
innere Dynamik (Ozeanzirkulation)
Was heißt Deflation, Denudation und Ablation?
Deflation=Ausblasung
Denudation=flächenhafte Erosion
Ablation=aquatisch-denudativer Spülprozess
Welche Tiere können nicht in Mooren leben?
Schnecken (kalkhaltige Schale würde sich auflösen)
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