Οργανική Γεωχημική Μελέτη των Αιφνίδιων Κλιματικών Αλλαγών στην Περιοχή του Βορείου Αιγαίου τα τελευταία 20.000 χρόνια

RDF 

 
This item is provided by the institution :
University of Crete
Repository :
E-Locus Institutional Repository
see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*
share



Semantic enrichment/homogenization by EKT
2004 (EN)
Οργανική Γεωχημική Μελέτη των Αιφνίδιων Κλιματικών Αλλαγών στην Περιοχή του Βορείου Αιγαίου τα τελευταία 20.000 χρόνια

Gaitini, Praxia
Γαϊτάνη, Πραξία

Στεφάνου, Ευριπίδης

Η Μεσόγειος θάλασσα αποτελεί ιδανικό φυσικό ‘εργαστήριο’ για την μελέτη των περιβαλλοντικών και κλιματολογικών αλλαγών που συντελούνται στο θαλάσσιο περιβάλλον. Στο κλειστό αυτό περιβάλλον, οι αιφνίδιες κλιματικές αλλαγές λαμβάνουν χώρα με μεγαλύτερη ένταση και σε χρονικά διαστήματα πολύ μικρότερα από αυτά των ωκεανών. Τα τελευταία χρόνια έχουν παρατηρηθεί αλλαγές της θερμόαλης κυκλοφορίας στην περιοχή της Ανατολικής Μεσογείου, κυριότερη εκ των οποίων είναι η μετατόπιση της περιοχής σχηματισμού των βαθέων υδάτων από την Αδριατική προς το Αιγαίο Πέλαγος. Οι αιτίες αυτής της αναδιοργάνωσης, που έχουν μέγιστη σημασία για την κλιματική και οικολογική ισορροπία της Μεσογείου (Klein et al., 1999; Zervakis et al., 2000), δεν έχουν μέχρι σήμερα διευκρινιστεί πλήρως. Αλλαγή της θερμόαλης κυκλοφορίας στην περιοχή της Μεσογείου έχει συμβεί περιοδικά στο παρελθόν σε μεγαλύτερη χρονική κλίμακα, όπως μαρτυρείται από την παρουσία των σαπροπηλών στις ιζηματολογικές ακολουθίες. Οι σαπροπηλοί είναι σκούρα στρώματα ιζημάτων πλούσια σε οργανικό περιεχόμενο (>2% Corg) και έχουν βρεθεί σε πολλές περιοχές της Μεσογείου. Σχηματίστηκαν περιοδικά τα τελευταία 7 εκατομμύρια χρόνια και τουλάχιστον 11 από αυτούς τα τελευταία 450000 yrs B.P. (Before Present-χρόνια πριν από σήμερα) (review by Rohling et al., 1994). Ο σχηματισμός τους σχετίζεται με μείωση της κυκλοφορίας του οξυγόνου στα βαθύτερα στρώματα της θαλάσσιας στήλης, ως αποτέλεσμα της στρωματοποίησης αυτής. Αυτή η στρωματοποίηση συνήθως οφείλεται σε μετάβαση σε πιο υγρά κλίματα κατά την διάρκεια αυξημένης ηλιακής ακτινοβολίας στο Βόρειο Ημισφαίριο (ελάχιστη ακτίνα ελλειπτικής τροχιάς, Berger and Loutre, 1994). Τόσο η χρονική στιγμή όσο και η ταχύτητα (σε γεωλογική κλίμακα) με την οποία συνέβησαν οι κλιματικές αυτές μεταβάσεις, υποδεικνύουν μια συσχέτιση των αλλαγών στην Βορειοανατολική Μεσόγειο με τις παγκόσμιες φάσεις των παγετωδών/μεταπαγετωδών περιόδων. Η παρούσα εργασία εστιάζεται στο Αιγαίο Πέλαγος για την πραγματοποίηση γεωχημικής μελέτης κατά τα τελευταία 20.000 χρόνια (τέλος Πλειστόκαινου-Ολόκαινο) και τον προσδιορισμό των περιβαλλοντικών συνθηκών υπεύθυνων για την απόθεση του σαπροπηλού S1. Ειδικότερα, η μελέτη των οργανικών βιοδεικτών (κ-αλκάνια, κ-αλκοόλες, στερόλες) σε μοριακό επίπεδο μας πρόσφερε σημαντικές πληροφορίες που αφορούν στις πηγές της οργανικής ύλης (χερσαίες και θαλάσσιες), τις διαγενετικές διεργασίες στις οποίες υπέστη η οργανική ύλη στην θαλάσσια στήλη αλλά και στο ίζημα, και στις παλαιοπεριβαλλοντικές/ παλαιοκλιματικές συνθήκες που επικράτησαν στο Αιγαίο κατά το τέλος της τελευταίας παγετώδους περιόδου και κατά την Ολόκαινη περίοδο. Από τα αποτελέσματά μας συμπεραίνουμε ότι η απόθεση του σαπροπηλού S1 συνδέεται με αυξημένη απόθεση οργανικού υλικού την περίοδο 9800 - 6500 yrs B.P. Το οργανικό αυτό υλικό έχει ταυτόχρονα χερσαία και θαλάσσια προέλευση. Ειδικότερα, η κατανομή των κ-αλκανίων είναι χαρακτηριστική χερσαίων πηγών καθώς επικρατούν τα μακριάς ανθρακικής αλυσίδας ομόλογα, τα οποία προέρχονται από τους κηρούς της εφημενίδας των χερσαίων φυτών. Αυτό επιβεβαιώνεται και από τις υψηλές τιμές του δείκτη CPI (Carbon Predominance Index) για τα ομόλογα C21-C36. Ανάλογη κατανομή παρουσιάζουν και οι κ-αλκανόλες, με μεγαλύτερη αφθονία των ομολόγων μακριάς ανθρακικής αλυσίδας, τα οποία όπως και τα κ-αλκάνια προέρχονται από τους κηρούς της εφημενίδας των ανώτερων χερσαίων φυτών. H αύξηση του οργανικού άνθρακα χερσαίας προέλευσης προέρχεται προφανώς από αύξηση του εισαγόμενου αλλόχθονου υλικού από τους ποταμούς καθώς και από αύξηση των βροχοπτώσεων. Ταυτόχρονα, οι υψηλές συγκεντρώσεις στερολών που βιοσυντίθενται από πλαγκτονικούς οργανισμούς μαρτυρούν αύξηση της βιολογικής παραγωγικότητας των επιφανειακών υδάτων κατά την περίοδο εναπόθεσης του σαπροπηλού S1. Η αύξηση της παραγωγικότητας συνέβη κατά πάσα πιθαότητα υπό το καθεστώς μιας σταθεροποιημένης στρωματοποιημένης στήλης νερού. Κατά την περίοδο αυτή, η δημιουργία δισόξινων ή/και ανοξικών συνθηκών εξαιτίας της μείωσης της κυκλοφορίας των νερών επέτρεψε την διατήρηση του οργανικού υλικού και την δημιουργία του στρώματος του σαπροπηλού (Casford et al., 2003). Τέλος, η σχετική συνεισφορά των θαλάσσιων και των χερσαίων πηγών οργανικού υλικού φαίνεται από τους λόγους των Θαλάσσιων Στερολών/ Χερσαίων Αλκοολών και Θαλάσσιων Στερολών/ Χερσαίων Αλκανίων. Οι υψηλές τιμές των λόγων αυτών δείχνουν ότι κυριαρχεί η θαλάσσια προέλευση του οργανικού υλικού του σαπροπηλού χωρίς εντούτοις η συνεισφορά του χερσαίου υλικού να είναι μικρής σημασίας. Τέλος η συσχέτιση των αποτελεσμάτων μας με αυτά άλλων ερευνητών που μελέτησαν την κατανομή και την αναλογία των σταθερών ισοτόπων οξυγόνου σε πλαγκτονικά τρηματοφόρα (Casford et al., 2002) μας οδηγούν σε μια ολοκληρωμένη εικόνα για τις κλιματολογικές, περιβαλλοντικές και παλαιοωκεανογραφικές (βιογεωχημικές και φυσικές) μεταβολές που συνέβησαν τα τελευταία 20.000 χρόνια στην περιοχή του Βορείου Αιγαίου. (EL)
The Mediterranean Sea is an ideal ‘natural laboratory’, for the study of environmental and climatic changes that took place in the marine environment. In this enclosed environment, abrupt climatic changes occur more intensively and in time intervals much shorter than those of the open ocean. During the late 80’s to early 90’s, significant changes have been observed in the Eastern Mediterranean circulation, with more predominant the shift of region forming deep waters from the Adriatic Sea to the Aegean Sea. The causes of this rearrangement, that have high impact for the climatic and ecological balance of the Mediterranean Sea (Klein et al., 1999), have not completely clarified until today. The Mediterranean basin exhibit occasionally in the past dramatic changes in the deep-water ventilation, on longer time scales, which are witnessed in the sedimentary record by the presence of sapropels. Sapropels are dark layers of sediments rich in organic content (> 2% Corg), and have been found in several sites in the Eastern and Western Mediterranean Sea. They were formed throughout the past 7 Million years (Myr), with at least 11 formed during the last 450 thousand years (ka), (reviewed by Rohling, 1994). The precise mechanisms leading to this unusual past accumulation of organic matter in the Mediterranean Sea is still a mater of debate. Their formation is related to slow-down of deep-water ventilation in response to climate related reductions in buoyancy loss. These reductions were, in most cases, caused by changes to much wetter climatic conditions at times of increased Northern Hemisphere Insolation (precession cycle minima, Berger and Loutre, 1994). Together, the timing and the apparent rapidity of past changes in the Eastern Mediterranean suggest a direct atmospheric link between the Eastern Mediterranean hydrographic regime and the global glaciation/ deglaciation phases. The present work is an organic geochemical study of the last 20,000 yrs B.P., focused on the North Aegean Sea, and aims to determine the environmental conditions responsible for the deposition of sapropel S1. More specifically, the study of organic biomarkers (n-alkanes, n-alkanols, sterols) in a molecular level offered us valuable information that concerns the sources of organic matter (terrestrial and marine), the nature of transformation/ mineralisation processes that occured in the marine water column but also in the sediment, and in the paleoenvironmental/ paleoclimatic conditions prevailed in the Aegean at the end of Last Glacial and Holocene periods. From our results we conclude that the deposition of sapropel S1 is related to an important increase in the deposition of organic material during the period 9,800 –6,500 yrs B.P. This organic material has terrestrial and marine origin. More specifically, the distribution of n-alkanes is characteristic of land plant sources, dominating by the long chain odd carbon number homologues, which originate from the epicuticular waxes of higher plants. This is also confirmed by the high values of the CPI index (Carbon Predominance Index) for the homologous C21 - C36. Similar distributions have been observed for n-alkanols, with predominance of the long chain even carbon number n–alkanols, which as the n-alkanes originate from land plants. The important contribution of terrestrial organic origin can be attributed to enhanced rainfalls and river discharge. Furthermore, an increase of biological productivity in surface waters during the formation of S1 can be verified from the high abundance of sterols, which are characteristic of marine planktonic organisms. This trend is characteristic of a stratified water column (Casford et al., 2003). The occurence of dysoxic and/or anoxic conditions due to slow-down of deep-water ventilation allowed the preservation of organic material leading to the deposition of sapropel. The relative contribution of marine and terrestrial sources of organic material appears from the values of Marine Sterols/Terrestrial Alcohols and Marine Sterols/Terrestrial Alkanes ratios. The high values of these ratios indicate an important input of marine organic matter, without nevertheless the contribution of land material to be of minor importance. Finally, the cross-correlation of our results with those of Casford and his colleagues (Casford et al., 2002), permitted us to present a more complete picture of the climatic and oceanographic (biogeochemical and physical) changes that occurred during the last 20.000 years in the North Aegean Sea. (EN)

text

Πανεπιστήμιο Κρήτης (EL)
University of Crete (EN)

2004-11-05




*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)