Allochthone Einflüsse

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¹³C Isotopen Signaturen aus POM

Der Anteil von allochthonem POC im Bodensee ist deutlich sichtbar an der Stelle WH (zuflussnah), wo die

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¹³C- Gehalte Mittelwerte von -29,31 ‰ zeigen (Abb. II-8), die schwerer sind als die Mischung von Phytoplankton und Detritus im Bodensee (-32,12 ± 0,63 ‰).

Die absoluten Werte der Sedimentation von organischem partikulärem Kohlenstoff und der Gesamt-Sedimentationsraten zeigen in WH eine signifikanten Korrelation (R²= 0,87; p< 0,05;

Abb. II-13). Obwohl der prozentuale Anteil von POC an der Gesamtsedimentation wegen der weit höheren Verdünnung durch anorganische Substanzen an der Stelle WH (Median 1,2 %) stets deutlich unter denen der Stelle FG (Median 2,9 %) lagen (Abb. II-5; Tab. II-1), sedimentierte an der Stelle WH pro Jahr deutlich mehr organische Substanz als an der Stelle FG. Die Stelle FG zeigt auch eine signifikante Korrelation, die aber geringer ausgeprägt ist (R²= 0,43; p<0,05).

An Stelle WH (zuflußnah) fallen die autochthon gebildeten Karbonate in gleicher Menge an. Da diese zu dieser Zeit aber ständig durch viel größere Mengen allochthoner Karbonate (Kalzit und Dolomit) verdünnt wurden (Abb. II-17), wurde dort nur ein vergleichsweise geringfügiger Anstieg beobachtet. Eine entsprechende signifikant Korrelation zwischen den Sedimentsraten und dem eingetragenen anorganischen Chlorit (R²= 0,67; p<0,05; Abb. II-12) zeigt an der Stelle WH (zuflussnah), dass der zeitliche Verlauf des Sinkstoffeintrages prinzipiell den allochthonen Einträgen folgt. Da die Verhältnisse Kalzit/Dolomit und Chlorit ein hohes

Indikatorpotenzial für allochthone Einträge aus alpinen Einzugsgebieten am Bodensee haben (Müller 1966, Craw & Beckett 2004, IGKB 2009), bestätigen auch diese Kenngrössen die viel höhere Bedeutung allochthoner Sedimentation an der Stelle WH.

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct

2000

Abbildung II-17: Kalzitsedimentationsraten und Kalzit/Dolomit Verhältnisse der Untersuchungsgebiete FG und WH.

Die Isotopenuntersuchungen belegen somit insgesamt, dass der relative Anteil allochthoner Sedimentation saisonal unterschiedlich ist. Während der frühsommerlichen alpinen Schneeschmelze in den Alpen wurden im Mai/Juni schwere Signaturen mit einem Mittelwert von ca. -28 ‰

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¹³C registriert, bei der Phytoplanktonblüte Ende April und Juli an der Stelle WH wurden niedrige

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¹³C-Gehalte von -30,79 und -30,86 ‰ (Abb. II-8) beobachtet, wobei maximale Konzentrationen von Chlorophyll a von 6,36 und 10,66 µg/l in der Wassersäule registriert wurden (Abb. II-16).

Der starke Beitrag allochthoner Zufuhr zu den Sinkstoffen, liess sich auf den erhöhten Sedimentationsfluss an der Stelle WH zurückführen. Dieser kam insbesondere beim August-Hochwasser, aber auch während der „normalen“ allochthonen Zufuhr im Zuge der alpinen Schneeschmelze zum Ausdruck (Abb. II-4; Tab. II-1). So wurde an der Stelle WH eine sehr hohe Sedimentationsrate von mehr als 6000 g /m²/Tag wurde gemessen. Diese war drei mal höher als der übliche Bereich während der anderen Probetage. Zu diesem Zeitpunkt wurde auch ein Sedimentations-Maximum für Chlorophyll b (Leitpigment der Grünalgen) beobachtet (Abb. II-7).

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Mit Hilfe der Isotopensignaturen kann geprüft werden, ob der erhöhte Anteil an diesem Pigment an der Station WH auf allochthone Einträge zurückzuführen ist. Es ist für Chlorophyll b bekannt, dass dieses Pigment auch bei den Landpflanzen vorkommt (Lami et al. 2000). Zu diesem Zeitpunkt weisen die

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¹³C Isotopen mit -26,50 ‰ an der Stelle WH die schwerste Signatur aller Messungen auf. Das spricht für einen hohen Anteil terrestrischer Pflanzen und/oder litoraler Makrophyten am organischen Material (Peterson & Fry 1987, Gu et al. 1994, Leventhal 2004).

Die terrestrischen C3-Pflanzen und litoralen C3-Makrophyten weisen sehr nahe beieinander liegende

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¹³C-Werte auf (Peterson & Fry 1987, Gu et al. 1994, France 1995, Leventhal 2004).

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¹³C-Gehalte von -28 ± 1 ‰ sind typisch für terrestrische Pflanzen (Peterson & Fry, 1987, Leventhal 2004) wobei Bereiche von -26,5 ± 5 ‰ (Vogel 1978, Gu et al. 1994, France 1995) typisch für Makrophyten sind. Zudem zeigen einige Studien, dass eine diagenetische Änderung der Kohlenstoff-Isotopen-Zusammensetzung des POC von 1 bis 2 ‰ möglich ist (Schidlowski et al. 1983, Galimov 2006). In Aminosäuren der Pflanzen wird nämlich verhältnismäßig mehr

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¹³C angereichert (Degens 1969). Einen Verlust von labilen organischen Substanzen wie Aminosäuren oder Lipide hätte demnach eine Abnahme von

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¹³C des sedimentierten organischen Materials zur Folge (Bernasconi et al. 1997, Ohkouchi & Wada 1997).

Deswegen kann auch nicht abschließend anhand der δ¹³C-Signale geklärt werden, ob beim Hochwasser Ereignis vom August das organische Material aus organischen Resten von litoralen Makrophyten oder aus terrestrischen Pflanzen stammt. Jedoch sind die ufernahen Bestände von Makrophyten im Bereich der Stelle FG mengenmäßig sicher nicht geringer als die im Bereich der Stelle WH, wo der Kohlenstoff-Fluss zum Sediment ungleich höher war. Zudem war das Hochwasser deutlich vor dem herbstlichen Zusammenbruch der Makropyhtenbestände.

Insgesamt deuten also die schwereren δ¹³C-Gehalte an der Stelle WH beim August Hochwasser eher auf terrestrisch eingetragenen organischen Kohlenstoff aus Flussseston hin.

Auch das C/N Verhältnis unterstützt diese Aussage. Nach dem Hochwasser zeigen sich hier hohe C/N Verhältnisse von 22 (Abb. II-18), was auf einen bedeutenden Eintrag von terrestrischen Quellen hinweist (Meyes & Ishiwatari 1993, Bernasconi et al. 1997).

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3 6 9 12 15 18 21 24 27

FG W H

C/ N

Probenahme 2005

Abbildung II-18: C:N -Verhältnis des Sedimentfallenmaterials der Probenstellen FG und WH.

Die Präsenz von allochthonen und autochthonen Primärproduzenten in Süßwassersedimenten wurde in zahlreichen Studien beschrieben (Bernasconi et al. 1997, Hodell & Schelske 1998, Eddins 2000, Lehmann et al. 2004a, 2004b). Im Südchinesischen Meer fand Leventhal (2004) in Sedimentkernen

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¹³C-Werte von -24 bis -30 ‰, die als eine Mischung von marinen und terrestrischem POC interpretiert wurden. Nach Untersuchungen der

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¹³C-Gehalte am marinen

„Winyah Bay Estuary, EEUU“ haben 50 bis 90 % des partikulären Kohlenstoffs eine terrestrische Herkunft (Eddins 2000). In Gegensatz dazu wurden im viel weniger allochthon beeinflussten Luganer See mittels

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¹³C Isotopen Signaturen eine Dominanz der autochthonen Anteile festgestellt, da im Gemisch von allochthonem und autochthonem organischem Material nur im Winter bei niedriger Phytoplankton-Biomasse das allochtone Material nennenswerte Anteile haben kann (Lehman et al. 2004).

Im Dokument Analyse des allochthon eingetragenen Fluß-Sestons und der autochthonen Primärproduzenten in der Nahrungskette des Bodensees mit Hilfe stabiler (15N, 13C) Isotope (Seite 53-56)