Open Access

Anna Katharina Wittenborn

• The present work contributed to both the establishment of a semi-quantitative biomarker (6+7Me-C17:0) to estimate the biomass variability of diazotrophic cynobacteria in the past and a holistic understanding of the TEXL86 proxy based on archaeal membrane lipids (glycerol dyalkyl glycerol tetraethers, GDGTs) to reconstruct water temperature changes in the Baltic Sea. It could be shown that the ammonia-oxydizing archaea Nitrosopumilus (phylum Nitrososphaerota) is the main GDGT producer in the Baltic Sea, that GDGTs are produced mainly in the subsurface (upper redoxcline), meaning that TEXL86 reflects subsurface (80-120 m) temperatures, and that TEXL86 is not affected by seasonality. Furthermore, a novel TEXL86 calibration adapted to Baltic Sea conditions has been established for accurate mean annual subsurface temperature reconstructions spanning the Holocene. The application of this calibration to Holocene Thermal Maximum sediments (8000 to 4000 years ago) suggests that modern subsurface temperatures in the central Baltic Sea have exceeded those of the Holocene Thermal Maximum. The present study provides two new, accurate and valuable tools for future paleoenvironmental reconstructions of the Baltic Sea.
• Die vorliegende Arbeit trug sowohl zur Etablierung eines semiquantitativen Biomarkers (6+7Me-C17:0) zur Abschätzung der Biomassenvariabilität diazotropher Cynobakterien in der Vergangenheit als auch zu einem ganzheitlichen Verständnis des TEXL 86-Proxys auf der Basis von Archaeen Membranlipiden (Glycerol-Dialkyl-Glycerol-Tetraethern, GDGTs) zur Rekonstruktion von Wassertemperatur¨anderungen in der Ostsee bei. Es konnte gezeigt werden, dass die Ammoniak oxidierende Archaea Nitrosopumilus (Stamm Nitrososphaerota) die Hauptproduzenten von GDGTs in der Ostsee sind, dass GDGTs hauptsächlich im Untergrund (obere Redoxklinale) produziert werden, was bedeutet, dass TEXL86 die Temperaturen im Untergrund (80-120 m) widerspiegelt, und dass TEXL86 nicht von der Saisonalität beeinflusst wird. Darüber hinaus wurde eine neuartige, an die Bedingungen der Ostsee angepasste, TEXL86-Kalibrierung für genaue Rekonstruktionen der mittleren jährlichen Untergrundtemperatur des Holozän erstellt. Die Anwendung dieser Kalibrierung auf Sedimente des holozänen thermischen Maximums (vor 8000 bis 4000 Jahren) deutet darauf hin, dass die heutigen Untergrundtemperaturen in der zentralen Ostsee die des holozänen thermischen Maximums überschritten haben. Die vorliegende Studie liefert zwei neue, genaue und wertvolle Instrumente für künftige Paläoumweltrekonstruktionen der Ostsee.