Published June 29, 2015 | Version v1
Publication Open

Coupling δ<sup>2</sup>H and δ<sup>18</sup>O biomarker results yields information on relative humidity and isotopic composition of precipitation – a climate transect validation study

Creators

  • 1. University of Bayreuth
  • 2. ETH Zurich
  • 3. University of Basel
  • 4. Centro Científico Tecnológico Patagónico
  • 5. AGH University of Krakow
  • 6. Martin Luther University Halle-Wittenberg

Description

Abstract. The hydrogen isotopic composition (δ2H) of leaf waxes, especially of n-alkanes (δ2Hn-alkanes), is increasingly used for paleohydrological and paleoclimate reconstructions. However, it is challenging to disentangle past changes in the isotopic composition of precipitation and changes in evapotranspirative enrichment of leaf water, which are both recorded in leaf wax δ2H values. In order to overcome this limitation, Zech M. et al. (2013) proposed a coupled δ2Hn-alkanes–δ18Osugar biomarker approach. This coupled approach allows for calculating (i) biomarker-based "reconstructed" δ2Hδ18O values of leaf water (δ2Hδ18Oleaf water), (ii) biomarker-based reconstructed deuterium excess (d-excess) of leaf water, which mainly reflects evapotranspirative enrichment and which can be used to reconstruct relative air humidity (RH) and (iii) biomarker-based reconstructed δ2Hδ18Oprecipitation values. Here we present a climate transect validation study by coupling new results from δ2H analyses of n-alkanes and fatty acids in topsoils along a climate transect in Argentina with previously measured δ18O results obtained for plant-derived sugars. Accordingly, both the reconstructed RH and δ2Hδ18Oprecipitation values correlate highly significantly with actual RH and δ2Hδ18Oprecipitation values. We conclude that compared to single δ2Hn-alkane or δ18Osugar records, the proposed coupled δ2Hn-alkane–δ18Osugar biomarker approach will allow more robust δ2Hδ18Oprecipitation reconstructions in future paleoclimate research. Additionally, the proposed coupled δ2Hn-alkane–δ18Osugar biomarker approach allows for the establishment of a "paleohygrometer", more specifically, the reconstruction of mean summer daytime RH changes/history.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الخلاصة. يتم استخدام تركيبة نظائر الهيدروجين (δ 2 H) من شموع الأوراق، خاصة من n - alkanes (δ 2 Hn - alkanes)، بشكل متزايد لإعادة البناء الهيدرولوجي القديم والمناخ القديم. ومع ذلك، من الصعب فصل التغيرات السابقة في التركيب النظائري لهطول الأمطار والتغيرات في الإثراء التبخيري التنفسي لمياه الأوراق، وكلاهما مسجل في قيم شمع الأوراق δ 2H. من أجل التغلب على هذا القيد، اقترح Zech M. et al. (2013) نهج δ 2 Hn - alkanes - δ 18 Osugar biomarker المقترن. يسمح هذا النهج المقترن بحساب (1) قيم δ 2 Hδ 18 O القائمة على المؤشرات الحيوية "المعاد بناؤها" لمياه الأوراق (δ 2 Hδ 18 ماء صفائحي)، (2) فائض الديوتيريوم المعاد بناؤه القائم على المؤشرات الحيوية (d - فائض) لمياه الأوراق، والذي يعكس بشكل أساسي الإثراء التبخيري التنفسي والذي يمكن استخدامه لإعادة بناء رطوبة الهواء النسبية (RH) و (3) قيم الترسيب المعاد بناؤها القائمة على المؤشرات الحيوية δ 2 H δ 18. نقدم هنا دراسة للتحقق من صحة قطاع المناخ من خلال إقران نتائج جديدة من تحليلات δ 2 H لـ n - alkanes والأحماض الدهنية في التربة السطحية على طول قطاع المناخ في الأرجنتين مع نتائج δ 18O التي تم قياسها مسبقًا للسكريات المشتقة من النباتات. وفقًا لذلك، ترتبط كل من قيم الترسيب RH و δ 2 Hδ 18 المعاد بناؤها بشكل كبير مع قيم الترسيب RH و δ 2 Hδ 18 الفعلية. نستنتج أنه مقارنة بسجلات δ 2 Hn - alkane أو δ 18 Osugar الفردية، فإن نهج δ 2 Hn - alkane - δ 18Osugar المقترنة المقترحة سيسمح بإعادة بناء ترسيب δ 2 H 18 أكثر قوة في أبحاث المناخ القديم المستقبلية. بالإضافة إلى ذلك، يسمح نهج المؤشرات الحيوية للسكر المقترن المقترح δ 2 Hn - alkane - δ 18 بإنشاء "مقياس الرطوبة القديم"، وبشكل أكثر تحديدًا، إعادة بناء متوسط تغيرات/تاريخ الصحة الإنجابية خلال النهار في الصيف.

Translated Description (French)

Résumé. La composition isotopique en hydrogène (δ2H) des cires foliaires, notamment des n-alcanes (δ2Hn-alcanes), est de plus en plus utilisée pour les reconstructions paléohydrologiques et paléoclimatiques. Cependant, il est difficile de démêler les changements passés dans la composition isotopique des précipitations et les changements dans l'enrichissement évapotranspiratif de l'eau foliaire, qui sont tous deux enregistrés dans les valeurs δ2H de la cire foliaire. Afin de surmonter cette limitation, Zech M. et al. (2013) ont proposé une approche de biomarqueurs couplés δ2Hn-alkanes-δ18Osucre. Cette approche couplée permet de calculer (i) les valeurs de δ2Hδ18O « reconstruites » à base de biomarqueurs de l'eau foliaire (δ2Hδ18Oleaf water), (ii) l'excès de deutérium reconstruit à base de biomarqueurs (d-excess) de l'eau foliaire, qui reflète principalement l'enrichissement évapotranspiratif et qui peut être utilisé pour reconstruire l'humidité relative de l'air (HR) et (iii) les valeurs de δ2Hδ18Oprécipitation reconstruites à base de biomarqueurs. Nous présentons ici une étude de validation du transect climatique en couplant de nouveaux résultats des analyses δ2H des n-alcanes et des acides gras dans les sols arables le long d'un transect climatique en Argentine avec les résultats δ18O précédemment mesurés obtenus pour les sucres d'origine végétale. En conséquence, les valeurs de HR et de δ2Hδ18Oprécipitation reconstruites sont en corrélation très significative avec les valeurs réelles de HR et de δ2Hδ18Oprécipitation. Nous concluons que par rapport aux enregistrements simples de δ2Hn-alcane ou de δ18Osucre, l'approche de biomarqueurs couplés δ2Hn-alcane-δ18Osucre proposée permettra des reconstructions de δ2Hδ18Oprécipitation plus robustes dans la recherche paléoclimatique future. De plus, l'approche biomarqueur δ2Hn-alcane-δ18Osucre couplée proposée permet la mise en place d'un « paléohygromètre », plus précisément, la reconstruction des changements/antécédents de HR diurne estivale moyenne.

Translated Description (Spanish)

Resumen. La composición isotópica del hidrógeno (δ2H) de las ceras de las hojas, especialmente de los n-alcanos (δ2Hn-alcanos), se utiliza cada vez más para las reconstrucciones paleohidrológicas y paleoclimáticas. Sin embargo, es difícil desentrañar los cambios pasados en la composición isotópica de la precipitación y los cambios en el enriquecimiento evapotranspirativo del agua de las hojas, que se registran en los valores de δ2H de la cera de las hojas. Para superar esta limitación, Zech M. et al. (2013) propusieron un enfoque de biomarcadores δ2Hn-alcanos-δ18Osugar acoplados. Este enfoque acoplado permite calcular (i) los valores de δ2Hδ18O "reconstruidos" basados en biomarcadores del agua de las hojas (δ2Hδ18Oleaf water), (ii) el exceso de deuterio reconstruido basado en biomarcadores (d-excess) del agua de las hojas, que refleja principalmente el enriquecimiento evapotranspirativo y que se puede utilizar para reconstruir la humedad relativa del aire (RH) y (iii) los valores de precipitación de δ2Hδ18O reconstruidos basados en biomarcadores. Aquí presentamos un estudio de validación de transectos climáticos mediante el acoplamiento de nuevos resultados de análisis δ2H de n-alcanos y ácidos grasos en la capa superior del suelo a lo largo de un transecto climático en Argentina con resultados δ18O previamente medidos obtenidos para azúcares derivados de plantas. Por consiguiente, tanto los valores reconstruidos de RH como de δ2Hδ18Oprecipitación se correlacionan muy significativamente con los valores reales de RH y δ2Hδ18Oprecipitación. Concluimos que, en comparación con los registros individuales de δ2Hn-alcano o δ18Osugar, el enfoque propuesto de biomarcadores de δ2Hn-alcano-δ18Osugar permitirá reconstrucciones de δ2Hδ18Oprecipitación más sólidas en futuras investigaciones paleoclimáticas. Además, el enfoque propuesto del biomarcador δ2Hn-alcano-δ18Osugar acoplado permite el establecimiento de un "paleohigrómetro", más específicamente, la reconstrucción de los cambios/historia de HR diurna media de verano.

Files

bg-12-3913-2015.pdf.pdf

Files (2.5 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:a6f7e1b2030c56a7e1fb325d846f5920
2.5 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
اقتران δ <sup>2 </ sup>H وδ < sup>18</ sup> نتائج المؤشرات الحيوية تعطي معلومات عن الرطوبة النسبية والتكوين النظائري لهطول الأمطار – دراسة التحقق من صحة قطاع المناخ
Translated title (French)
Le couplage des résultats des biomarqueurs δ&lt ; sup&gt ; 2 </sup&gt ; H et δ&lt ;sup&gt ;18 </sup&gt ;O fournit des informations sur l'humidité relative et la composition isotopique des précipitations – une étude de validation des transects climatiques
Translated title (Spanish)
El acoplamiento de los resultados de los biomarcadores δ< sup> 2 </sup> H y δ< sup>18 </sup>O proporciona información sobre la humedad relativa y la composición isotópica de la precipitación: un estudio de validación de transectos climáticos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2045031959
DOI
10.5194/bg-12-3913-2015

Is supplement to
https://openalex.org/W2159251141 (Other)
https://openalex.org/W2133525758 (Other)
https://openalex.org/W2082562869 (Other)
https://openalex.org/W2056963518 (Other)
https://openalex.org/W2005984030 (Other)
https://openalex.org/W2005759880 (Other)
https://openalex.org/W1978212487 (Other)
https://openalex.org/W1971351961 (Other)
https://openalex.org/W1965853711 (Other)
https://openalex.org/W1008874353 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W13906460
  • https://openalex.org/W1511829535
  • https://openalex.org/W1666856027
  • https://openalex.org/W1869624336
  • https://openalex.org/W1965645783
  • https://openalex.org/W1967612447
  • https://openalex.org/W1970501161
  • https://openalex.org/W1975939761
  • https://openalex.org/W1976980999
  • https://openalex.org/W1986668649
  • https://openalex.org/W1989145998
  • https://openalex.org/W1989728222
  • https://openalex.org/W1994914827
  • https://openalex.org/W1995326169
  • https://openalex.org/W1995336154
  • https://openalex.org/W2003370557
  • https://openalex.org/W2005366344
  • https://openalex.org/W2006828330
  • https://openalex.org/W2008096518
  • https://openalex.org/W2008505693
  • https://openalex.org/W2011081793
  • https://openalex.org/W2012534014
  • https://openalex.org/W2015239884
  • https://openalex.org/W2018483813
  • https://openalex.org/W2024087157
  • https://openalex.org/W2024349823
  • https://openalex.org/W2025055797
  • https://openalex.org/W2033687722
  • https://openalex.org/W2045699617
  • https://openalex.org/W2045886428
  • https://openalex.org/W2046296253
  • https://openalex.org/W2048179709
  • https://openalex.org/W2050565946
  • https://openalex.org/W2058515250
  • https://openalex.org/W2062656353
  • https://openalex.org/W2066770563
  • https://openalex.org/W2067308263
  • https://openalex.org/W2071300616
  • https://openalex.org/W2079446047
  • https://openalex.org/W2080217983
  • https://openalex.org/W2080522051
  • https://openalex.org/W2083879582
  • https://openalex.org/W2084203817
  • https://openalex.org/W2087824376
  • https://openalex.org/W2088668294
  • https://openalex.org/W2092294621
  • https://openalex.org/W2092497822
  • https://openalex.org/W2096100707
  • https://openalex.org/W2096572088
  • https://openalex.org/W2102149575
  • https://openalex.org/W2105688850
  • https://openalex.org/W2106857699
  • https://openalex.org/W2109356504
  • https://openalex.org/W2110363088
  • https://openalex.org/W2110501774
  • https://openalex.org/W2110808435
  • https://openalex.org/W2113044267
  • https://openalex.org/W2115128338
  • https://openalex.org/W2122573937
  • https://openalex.org/W2127061380
  • https://openalex.org/W2135321323
  • https://openalex.org/W2137246742
  • https://openalex.org/W2138511808
  • https://openalex.org/W2141442476
  • https://openalex.org/W2143980952
  • https://openalex.org/W2146029142
  • https://openalex.org/W2147328117
  • https://openalex.org/W2147373467
  • https://openalex.org/W2157517587
  • https://openalex.org/W2158429948
  • https://openalex.org/W2159046029
  • https://openalex.org/W2160156450
  • https://openalex.org/W2160717703
  • https://openalex.org/W2161221033
  • https://openalex.org/W2161948231
  • https://openalex.org/W4256468369
  • https://openalex.org/W4300382160
  • https://openalex.org/W796015744