Method development and application of quantitative analysis of lignin oxidation products as vegetation biomarkers in speleothems and cave drip water

• Main Author: Heidke, Inken
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: English
• Published: Johannes Gutenberg-Universität Mainz 2022
• Subjects: ddc:500; ddc:540; ddc:550; Antarktis*
• Online Access: https://openscience.ub.uni-mainz.de/handle/20.500.12030/6760; https://hdl.handle.net/20.500.12030/6760; https://doi.org/10.25358/openscience-6749

Klimaarchive, wie z.B. Eisbohrkerne, Sedimente und Speläotheme, konservieren In- formationen über das Klima und die Vegetation der Vergangenheit. Speläotheme haben gegenüber anderen Klimaarchiven bestimmte Vorteile: Sie kommen auf allen Kontinenten außer der Antarktis vor, können über mehrere tausend Jahre kontinuier- lich und ohne Verlust der Zeitauflösung wachsen, und sie lassen sich mit der 230 Th-U- Methode präzise auf bis zu 640000 Jahre vor unserer Zeit datieren. Die am häufigsten verwendeten Stellvertretersubstanzen (Proxies) in Speläothemen sind stabile Isoto- penverhältnisse, wie z.B. δ 13 C und δ 18 O, sowie Spurenelemente. In den letzten Jahren haben jedoch organische Proxies und Multi-Proxy-Ansätze zunehmend an Aufmerk- samkeit gewonnen. Lignin ist ein Biopolymer, das ausschließlich in Gefäßpflanzen produziert wird. Es besteht hauptsächlich aus drei phenolischen Monomeren, deren Verhältnis sich zwischen angiospermen und gymnospermen Pflanzen sowie zwischen verholzter und nicht verholzter Vegetation unterscheidet. Somit liefert die Analyse von Lignin nicht nur Informationen über die Vegetationsdichte, sondern auch über die Art der Vegetation, und eignet sich daher besonders gut als Vegetationsproxy in Klimaarchiven. Folglich ist die Verwendung von Ligninphenolen als Vegetations- proxies in Sedimenten, Torfbohrkernen und natürlichen Gewässern weit verbreitet. In Speläothemen dagegen wurden Ligninphenole zwar bereits nachgewiesen, aber es wurde noch keine quantitative Analyse von Ligninphenolen in Speläothemen durch- geführt. Da die Konzentration an organischem Material in Speläothemen sehr gering ist, ist eine sehr empfindliche und nachweisstarke Analysemethode erforderlich. Im ersten Teil dieser Arbeit wurde eine selektive und empfindliche Methode für die quantitative Analyse von Ligninphenolen in Speläothemen, Höhlentropfwasser und Bodenproben entwickelt. Die Speläothemproben wurden in Säure aufgelöst und die saure Lösung durch Festphasenextraktion (SPE) extrahiert. Das in den Extrak- ten enthaltene ...