Potential and limitations of biomarkers and stable isotopes for chemotaxonomy and (paleo-)climate research in the Bale Mountains, Ethiopia [Kumulative Dissertation]

Abstract

In meiner Dissertation präsentiere ich das Potenzial und die Grenzen von Lignin- und Lipid-Biomarkern sowie Stabilisotopen (z.B. 2H, 18O) für die chemotaxonomische Identifizierung der dominierenden Pflanzenarten in den Bale Bergen, Äthiopien, und ihre Bedeutung für die Paläoklima-Rekonstruktion. Die relativen Häufigkeiten von Cumarylphenolen (>0.2), Benzoesäuren (0.05–0.12) und ein engeres Verhältnis von C31/C29 (x͂ = 1.7) dienten als Proxy zur Unterscheidung von Erica. Allerdings gingen die Kennwerte von Lignin und n-Alkanen durch Abbau im Oberboden verloren. Die Niederschlagsisotopie korreliert signifikant mit Höhe und Niederschlagsmenge. Die Bale Bergen erhalten während der Trocken- bzw. Regenzeit Feuchtigkeit aus dem Arabischen Meer und dem südlichen Indischen Ozean. Die Pflanzenarten bauen die Niederschlagsisotopie unterschiedlich ein, was sich in unterschiedlichen δ2Hn-Alkan und δ18OZucker-Werten widerspiegelt und in Paläoklimastudien berücksichtigt werden muss.

In this Ph.D. dissertation, I present the potential and limitations of lignin and lipid biomarkers and stable isotopes (e.g. 2H, 18O) for chemotaxonomic identification of the keystone plant species in the Bale Mountains, Ethiopia, and its implications for paleoclimate reconstructions. Accordingly, the relative abundance of coumaryl phenols (> 0.2), benzoic acids (0.05–0.12), and a lower ratio of C31/C29 (x͂ = 1.7) can be used as proxy to distinguish Erica from other taxa. However, these characteristic patterns are lost due to degradation in soils. The isotope composition of precipitation correlates significantly with altitude and amount of rainfall. The Arabian Sea and the Southern Indian Ocean are the main moisture source areas during the dry and wet season, respectively. The keystone plant species were found to reflect the precipitation signal in their δ2Hn-alkane and δ18Osugar values with different apparent fractionation factors, which needs consideration in paleoclimate studies.