Foraminiferen der Tiefseebecken des östlichen Südatlantik

Die Tiefsee ist das am schlechtesten untersuchte Gebiet unserer Erde, das aber etwa 50 % deren Fläche einnimmt. Die abyssale Region der Weltozeane (Tiefsee > 3000 m) wurde deshalb als Ziel des internationalen Biodiversitäts- Programms "Census of Marine Life" (CoML) ausgewählt. DIVA ("Diversitätsgradienten in der Tiefsee des Atlantiks") ist der spezifische Beitrag Deutschlands zu diesem internationalen Projekt und konzentriert sich auf die drei Becken des östlichen Südatlantik: Guinea Becken, Angola Becken und Kap Becken. Allgemeine Fragen des DIVA-Programmes konzentrieren sich auf die Diversitätsverteilung und Biogeographie benthischer Faunen in den Tiefseebecken und deren Korrelation mit biotischen und abiotischen Faktoren. Der vorliegende Projektantrag ist in das DIVA-Programm integriert, da die zu untersuchenden Proben von der DIVA II - Expedition aus dem Februar/März 2005 stammen und vom vorgesehenen Doktoranden innerhalb des Projektes akquiriert wurden. Im Rahmen der generellen Fragestellungen des DIVA-Programmes sollte im vorliegenden Projekt die Ökologie von benthischen und planktischen Foraminiferen untersucht werden, ebenso wie sedimentologische und ozeanographische Parameter der untersuchten Proben. Da Foraminiferen sowohl pelagische wie neritische Lebensräume als auch epifaunale und infaunale Mikrohabitate besiedeln bringt diese Gruppe von Gehäuse tragenden Protisten ideale Voraussetzungen für eine Korrelation mit Parametern der Sedimente und der Wassersäule mit. Die geplanten Untersuchungen inkludieren folgende Teilbereiche: Primärproduktion in der Wassersäule, Diversität der Foraminiferen innerhalb und zwischen den drei Tiefsee-Becken, Diversitätsgradient entlang des N-S-Profiles vom Guinea zum Kap Becken, Einfluss von Umweltparametern auf Verteilung und Diversität, Identifikation und Definition von biogeographischen Einheiten. Die geringe Sedimentationsrate in den Tiefseebecken sollte es durch die Beprobung mit Sedimentkernen bis zu 35 cm Tiefe erlauben auch den (sub)fossilen Bereich zu erfassen. Dies würde es ermöglichen die Evolution des Ökosystems und der Wassermassen in den drei untersuchten Tiefseebecken zu rekonstruieren. Als Basis dafür ist die Datierung der Sedimente durch Anwendung der C14-Methode an Foraminiferengehäusen geplant. Um die angeführten Ergebnisse zu gewinnen steht eine fundierte taxonomische Studie der Foraminiferen im Vordergrund. Für die Gewinnung relevanter ökologischer Parameter (z.B. Salinität, Temperatur) sollen stabile Sauerstoff- und Kohlenstoff-Isotope aus den Foraminiferengehäusen ebenso wie eine Vielzahl von sedimentologisch-mineralogischen Parametern studiert werden. Alle diese Daten sollen in statistischen Analysen ausgewertet werden.

In den drei tiefen Becken des SE Atlantiks, dem Guinea, Angola und Kap Becken, wurden Sedimente und Foraminiferen aus abyssalen holozänen Sedimentkernen (bis 35 cm Sedimenttiefe) in ähnlichen Wassertiefen (ca. 5100 - 5600 m) untersucht. Aus diesen Sedimentarchiven konnten die Foraminiferenverteilungen, Sedimentationsbedingungen, Biodiversität, Ozeanographie und Klimaentwicklung im Holozän rekonstruiert werden, wobei generell alle drei Becken eine voneinander abweichende Entwicklung zeigen. Die Foraminiferenvergesellschaftungen wurden untersucht, um die Lebensweise und Verteilung dieser Einzeller in den abyssalen Ebenen zu eruieren. Dabei wurden die Mikrohabitate benthischer Foraminiferenarten rekonstruiert, die eine klare Korrelation mit ihren Gehäuseformen erkennen lassen. Die Abhängigkeit der planktischen und benthischen Foraminiferen von Umweltparametern ermöglichte die Erkennung von Diversitäts-Mustern sowie die Rekonstruktion der ozeanographischen Entwicklung. Die wichtigsten Faktoren, die die Diversität bestimmen, sind das Nahrungsangebot und die chemischen Eigenschaften jener Wasserkörper, die sich über den Probenarealen befinden. Die biogeographische Verteilung der benthischen Foraminiferen wird vordergründig nicht durch geographische Barrieren wie den Walfisch Rücken und die Guinea Schwelle bestimmt. Eine generelle Diversitätszunahme ist mit abnehmender geographischer Breite deutlich zu beobachten. Durch Sedimentuntersuchungen (Korngröße, Karbonatgehalt, organischer Kohlenstoff, Fragmentierungsgrad von Foraminiferengehäusen) konnten Änderungen in der Bioproduktion, der Strömung von Oberflächen- und Tiefenwässern sowie dem terrigenen Sedimenteintrag rekonstruiert werden. Dabei sind die Proben aus dem Guinea Becken kaum von Karbonatlösung betroffen und der Karbonatgehalt zeigt nur eine geringe Zunahme im Laufe des Holozäns, was auf den permanenten Einfluss des Nordatlantischen Tiefenwassers nördlich der Guinea Schwelle hindeutet. Im Angola Becken ist ein Karbonatmaximum bei ca. 8200 Jahre vor heute (v.h.) vorhanden, was mit einem zeitgleichen nordatlantischen Kälteereignis korreliert werden kann, das eine Klimaänderung am afrikanischen Kontinent verursacht hat. Im Kap Becken sind Karbonate ca. 12000 Jahre v.h. besonders häufig, was ein verspätetes Signal des letzten glazialen Maximums darstellen könnte. Dieses Maximum, das in ähnlicher Form typisch für den Pazifischen Ozean ist, deutet auf einen Einfluss von Antarktischem Tiefenwasser unterhalb von 5000 m im Nördlichen Kap Becken hin. Änderungen in der Schichtung des Oberflächenwassers und der Lage der Thermokline kommen während des Holozäns im äquatorialen Ostatlantik (Guinea B.) vor, wobei die stabilen Sauerstoffisotope auf eine Intensivierung der äquatorialen Auftriebswässer im späten Holozän deuten. Diese Entwicklung wird bei ca. 3200 Jahren v.h. unterbrochen, was mit einer Intensivierung des Monsuns in der Sahelzone und einer Tieferlegung der Thermokline im tropischen Ostatlantik koinzidiert. Der nachfolgende Anstieg der Thermokline korrespondiert mit der finalen Aridifizierung der Sahara, die auch über andere terrestrische und flachmarine Proxies belegt ist, was die Hypothese stärkt, dass das Westafrikanische Monsunsystem in Zeitraum von hunderten bis tausenden Jahren fluktuiert.