BioArchive Tswaing-Krater

Das heutige Klima Afrikas wird maßgeblich von globalen atmosphärischen Phänomenen wie Monsun (in NE Afrika) und El-Nino-Southern Oscillation (SE und S Afrika) beeinflusst. Dies wird v. a. im saisonalen Regime der Niederschläge deutlich. Welche Rolle dabei der Antarktische Vortex spielt, ist noch nicht wirklich geklärt. Auch die Verbindungen zwischen Atmosphärischer und Ozeanischer Zirkulation sind noch immer unklar. Ein Zusammenhang scheint erkennbar zwischen Trockenperioden in Südafrika, feuchten Phasen in Ostafrika und wärmeren Temperaturen im Indischen Ozean. Auch Computermodelle bestätigen, dass Konvergenz und Niederschlag über Südafrika reduziert sind während Warmphasen im Indischen Ozean.

Die Sedimente des Tswaing-Kraters stellen eines der wenigen langen und kontinuierlichen, terrestrischen Klimaarchive Südafrikas dar. Ihre Untersuchung kann dazu beitragen Veränderungen des Klimas in der Region und damit auch Veränderungen globaler Phänomene über einen Zeitraum von bis zu 200.000 Jahren zu verstehen.

Durch die parallele Verwendung unterschiedlichster Methoden (Geochemie, XRF, organische Petrologie, Rock-Eval Pyrolyse, Biomarkeranalyse und Isotopenuntersuchungen) konnten wir Veränderungen in der Bioproduktivität (Algen und Bakterien), in der Karbonatsedimentation und damit verbunden auch im klastischen Eintrag und der Salinität rekonstruieren. Während der letzten 70.000 Jahre gab es immer wieder Veränderungen im Niederschlag und damit auch in der Stratifizierung der Wassersäule.

Heute spielen im Kohlenstoffkreislauf des Ökosystems C3-, C4-Pflanzen und aquatische Mikroorganismen eine Rolle. Sehr niedrige δ13C-Werte von Diplopten, einem Biomarker für Bakterien, beispielsweise, deuten drauf hin, dass methanotrophe Bakterien in der tieferen Wassersäule oder auf dem Sediment leben.

Veränderungen in der Menge und im δ13C-Verhältnis ausgewählter Biomarker zeigen deutliche Veränderungen im Ökosystem des Kraters für den Zeitraum 14.000-2.000 Jahre vor heute an: In der Glazial/Interglazial-Übergangszeit (ca 14.000 und um 11.000 Jahr vor heute) war der See gut durchmischt und demzufolge die Erhaltung organischen Materials schlecht. Während dessen herrschten vermutlich feuchte und kühlere Bedingungen. Dazwischen und von 10.000 – 8.000 Jahre vor heute war das Klima trockener und ein gut geschichteter Wasserkörper förderte die Erhaltung organischen Materials im Sediment. Im frühen Holozän reduzierten trockene Bedingungen die Dichte von Gräsern und Schilfpflanzen um den See. In Folge sank der Nährstoffeintrag in den See und die Stratifizierung wurde ausgebaut. Beides führte zu einer Reduzierung der aquatischen Produktivität. Nach ca. 8.000 Jahren vor heute kehrten sich die Verhältnisse wieder um und ein Produktivitäts-Maximum wurde um 5.500 Jahre vor heute erreicht. Vor allem die bakterielle Produktivität steigerte sich stark während dieser Zeit und methanotrophe Organismen gewannen zusehends an Bedeutung im aquatischen Ökosystem.

Mögliche Ursache für die trockeneren Bedingungen zwischen 10.000-8.000 Jahre vor heute ist eine Verschiebung der Innertropischen Konvergenzzone (ITCZ) nach Norden. Ein ähnliches Szenario wird auf Grund von entsprechenden Daten aus mehreren Klimaarchiven in Afrika postuliert.