{"refrec":{"BRefID":252934,"RR":"<b>de Jonge, C.</b> (2015). Sources and sinks of branched tetraether lipids and bacteriohopanepolyols in a major river system (Yenisei River – Kara Sea: Implications for their application as geochemical tracers. PhD Thesis. Universiteit Utrecht (UU): Utrecht. ISBN 978-94-6203-808-0. 254 pp. <a href=\"http://hdl.handle.net/1874/314974\" target=\"_blank\">hdl.handle.net/1874/314974</a>","BEntID":244747,"PublicFlag":1,"CheckedFlag":0,"wosflag":null,"vabbflag":null,"RefStringPartII":". PhD Thesis. Universiteit Utrecht (UU): Utrecht. ISBN 978-94-6203-808-0. 254 pp. <a href=\"http://hdl.handle.net/1874/314974\" target=\"_blank\">http://hdl.handle.net/1874/314974</a>","DocTypID":5,"DocType":"Book/Monograph","MarineFlag":0,"FreshFlag":0,"BrackishFlag":0,"TerrestrialFlag":0,"Authorstring":"de Jonge, C.","OrigTitleTranslFlag":0,"Authorstringtrunc":"de Jonge, C.","Englishabstract":"Understanding and predicting climate variability is a major scientific challenge, especiallyas climate-induced environmental change will impact on human society. In order to constrainthe magnitude of this impact, models to predict future climates are increasingly complex, andpartly based on what is known of the climate in the past, both from the recent instrumental andhistorical records as well as from geological climate archives. In this thesis so-called proxiesare used to estimate past air temperatures, soil pH, and the amount of terrigenous organicmatter delivered to the marine system by rivers. To reconstruct these changes, the quantity anddistributions of two groups of lipids is studied; bacterial branched glycerol dialkyl glyceroltetraether lipids (brGDGTs) and bacteriohopanepolyols (BHPs).BrGDGTs are membrane-spanning lipids that are produced most likely by Acidobacteria.These ubiquitous bacteria occur in soil, peat bogs, and lake and coastal marine sedimentsand the water column. In soils, the number of methyl groups on the alkyl chains was shownto depend on the mean annual air temperature (MAT) and soil pH, while the number ofcyclopentane moieties correlates with soil pH. Based on this observation, the methylation indexof branched tetraethers (MBT) and the cyclisation index of branched tetraethers (CBT) wereintroduced to reconstruct MAT and soil pH. As brGDGTs are found in large quantities in soiland peat, it was assumed that their presence in freshwater and marine environments followedsoil erosion and transport through river systems. Hence, changes in the brGDGT compositionin river fan sediments, were assumed to reflect fluctuations in the past MAT and soil pH ofthe drainage basin of a river system. Furthermore, their presence allows reconstructing therelative contribution of soil-derived organic matter in the marine system, using the branchedand isoprenoid tetraether (BIT) index. A second group of lipids studied are BHPs, lipids thatare produced by a variety of (cyano)bacteria. The relative concentration of a set of soil-markerBHPs, expressed as the R’soil index, allows tracing the delivery of terrigenous organic matter tothe marine system. Furthermore, the presence of some BHPs can imply a more or less specificchemotaxonomic source.Previous studies of brGDGTs, described the abundance of only 9 brGDGT compounds, the5-methyl brGDGTs, where the penta- and hexamethylated brGDGTs have a methylation on the5 and/ or ?-5 position. In this thesis, the abundance of 15 brGDGT compounds is described,including 6 compounds that were previously partially or fully co-eluting with these 5-methylcompounds. The chemical structure of these novel compounds was determined, following theisolation of penta- and hexamethylated brGDGTs from a Siberian peat. They were describedto contain a methylation on the 6 and/ or ?-6 position, and are therefore referred to as 6-methylbrGDGTs. Using improved chromatography, these 6-methyl compounds were shown to beReferences, summary and acknowledgments245abundant in soils globally, where their relative concentration was strongly related to the soilpH. Their presence has an impact on the interpretation of currently used brGDGT palaeoclimateproxies, as their separate quantification results in a significantly improved soil pH proxy, and apH-independent temperature proxy.The Siberian mainland, a region that is particularly vulnerable to climate change, containsa vast amount of frozen permafrost. The current and accelerating rise in the concentration ofgreenhouse gasses in the atmosphere, that cause the warming of the globe, can lead to themobilization of this stock of fossil organic carbon. In a warmer climate, large changes in theexport of water and organic carbon to the Arctic Ocean are to be expected. The Yenisei Riveris the largest river of the Siberian mainland, draining the Mongolian steppe and highlandsand vast areas of Siberian temperate forests and taiga, before flowing into the Kara Sea, ashallow shelf sea of the Arctic Ocean. To perform informed palaeoclimate reconstructions ofthe Yenisei River watershed in particular, but also of Siberian watersheds in general, the source(i.e. soil-derived, riverine or marine) of the bacterial organic matter was determined in themodern Yenisei River and its outflow in the Kara Sea.Although the Yenisei River crosses several climatic zones, the brGDGTs suspended inthe water column of the Yenisei River show very little variation downstream the river. Thereconstructed temperature and pH using brGDGTs was distinct from the air temperature andsoil pH. The strong temperature gradient imposed on the watershed soils was thus not reflectedin the riverine brGDGT distribution. However, the reconstructed water temperature and pHapproached those of the Yenisei River water, indicating that the Yenisei River brGDGTs aredominated by riverine in-situ produced lipids.The prevalent assumption that the riverine brGDGT signal delivered to the ocean representsan average of the watershed was challenged by a study performed on Lake Baikal. Here, itis described how the contrasting brGDGT distribution of its main inflowing river, SelengaRiver, is strikingly different compared to that from the lake. A detailed study of this outflowsystem indicates that degradation or in-situ production of brGDGTs takes place. However, thebrGDGTs exported from the lake do not contribute to the brGDGT signal encountered in theYenisei River. Consequently, the watershed of Lake Baikal does not seem to contribute GDGTsto the marine system.Following up on this, the fate of riverine brGDGTs after their introduction in the marineenvironment was reconstructed. Moving downstream in the Yenisei River outflow, a strongshift is observed in the brGDGT distribution. It is postulated that this can be explained bydegradation, which will affect different brGDGT pools to a different extent. The performanceof the BIT index as a tracer for terrigenous and riverine bacterial organic matter was also tested.Although the contribution of the different brGDGT pools present (soil-derived, coastal cliffderivedand produced in-situ in the river) is unknown, the BIT-index performs well in the KaraSea system. These findings were compared with an independent set of bacteriohopanepolyolslipids. Six BHPs that are generally enriched in soils, i.e. the so-called soil-marker BHPs, areencountered both in the Yenisei River as its outflow. Both pools of bacterial OM show the samedecrease in concentration in the marine system.246Although in-situ production of brGDGTs only affects the modern sediments to a minorextent, it clearly influences downcore sediments, as was shown in the Kara Sea Trough. Here,sediments deposited since the deglaciation of this site (13 ka), illustrate that in-situ productionof marine brGDGTs can strongly influence their distribution. The shift from a system in frontof the river outflow to a system dominated by marine brGDGTs resulting from the substantialrise in sealevel since the last Glacial is also evident from the BIT index record. During this shiftsubstantial changes in the terrigenous sources of brGDGTs have occurred, resulting in changingbrGDGT distributions. Both processes strongly influence brGDGT-based palaeoclimatereconstructions.Overall, the work presented in this thesis has implications for brGDGT-based palaeoclimatereconstructions, not only in Siberian river systems, but also for brGDGTs encountered inriver fan sediments worldwide. Analytical developments allow performing palaeoclimatereconstructions with improved accuracy. However, the source of brGDGTs encountered inriver fan sediments was shown to be a complex mixture of riverine, marine and soil-derivedbrGDGTs. In modern sediments, their relative abundance can be influenced by degradation ofbacterial organic matter. On geological timescales, changes in sea level affect the importance ofmarine in-situ produced brGDGTs. The provenance of terrigenous brGDGTs delivered to andstored in the marine sediments can be modified by changes in the erosion of watershed soils, bythe presence of large lakes in the flowpath of the river, and by preferential degradation of morelabile brGDGT pools. BrGDGT-based palaeoclimate reconstructions thus have to be performedtaking these processes in mind.","AbstractOtherLang":"Toekomstige klimaatveranderingen zullen een grote invloed hebben op de samenleving.Het begrijpen en voorspellen van klimaatveranderingen is daarom een belangrijke uitdagingvoor de wetenschap. Om deze klimaatveranderingen te kunnen kwantificeren wordenklimaatmodellen gebruikt. Deze uiterst complexe modellen worden onder andere gekalibreerdop basis van klimaatreconstructies van het verleden, gebaseerd op zowel historische metingenen op klimaatreconstructies met behulp van geologische klimaatarchieven. In dit proefschriftworden zogenaamde ‘proxies’ gebruikt om de luchttemperatuur en bodem pH uit het verledente reconstrueren, evenals de hoeveelheid terrigeen organisch materiaal getransporteerd doorrivieren naar het marien milieu. Om deze parameters te reconstrueren, worden twee groepenlipiden bestudeerd; bacteriële vertakte glycerol dialkyl glycerol tetraethers (vGDGTs) enbacteriohopanepolyolen (BHP).vGDGTs zijn membraan-overspannende lipiden die meest waarschijnlijk wordengeproduceerd door Acidobacteria. Deze alomtegenwoordige bacteriën worden teruggevondenin bodems, veen, en in de lacustriene en mariene water kolom en sedimenten. In bodemswas aangetoond dat het aantal methyl groepen van de alkylketens afhankelijk is van dejaargemiddelde luchttemperatuur en de bodem pH, terwijl het aantal cyclopentaan groepeneen verband vertoont met de pH van de bodem. Gebaseerd op deze observatie werden deReferences, summary and acknowledgments247‘methylation of branched tetraethers (MBT)’ en de ‘cyclization of branched tetraethers (CBT)’indices geïntroduceerd om de jaargemiddelde luchttemperatuur en de bodem pH te kunnenreconstrueren. Aangezien vGDGTs in hoge concentraties aangetroffen worden in bodems envenen, werd hun aanwezigheid in rivier, lacustriene en mariene systemen verondersteld hetgevolg te zijn van bodemerosie en -afspoeling. Veranderingen in de vGDGT verdeling in desedimenten van de uitstroomdelta zouden dus de klimaatverandering in het stroombekken vande rivier reflecteren. Daarnaast kunnen we de hoeveelheid bodemmateriaal in het marien milieu,aangeleverd met de rivier, reconstrueren met de ‘branched and isoprenoid tetraether (BIT)’index, waarin de hoeveelheid vGDGTs vergeleken wordt met die van GDGTs geproduceerdin het mariene milieu. Een tweede groep bestudeerde lipiden, de BHP, worden geproduceerddoor een verscheidenheid aan (cyano)bacteriën. De relatieve concentratie van een groepBHP kenmerkend voor bodems, wordt uitgedrukt in de R’soil ratio, waarmee de hoeveelheidbodemmateriaal die aangeleverd wordt in het marien milieu kan worden getraceerd. Bovendienhebben sommige BHP componenten een meer of minder specifieke chemotaxonomische bron.Eerdere studies van vGDGTs beschreven de distributie van negen vGDGT componenten,de 5-methyl vGDGTs, waarbij de penta- en hexa-gemethyleerde vGDGTs een methylgroephebben op de 5- en/of de ?-5 positie van de alkylketen. In dit proefschrift wordt de distributievan vijftien individuele vGDGTs beschreven, inclusief zes componenten die voorheen volledigof gedeeltelijk co-elueerden met de 5-methyl vGDGTs. De chemische structuur van dezenieuwe penta- en hexa-gemethyleerde moleculen werd bepaald na hun isolatie uit een Siberischveen. Deze componenten bleken gemethyleerd te zijn op de 6 en/of ?-6 positie, en er wordt dusnaar gerefereerd als de 6-methyl vGDGTs. Gebruik makend van verbeterde chromatografie,werd aangetoond dat deze 6-methyl vGDGTs abundant zijn in bodems wereldwijd en dathun fractionele abundantie afhangt van de bodem pH. Hun aanwezigheid heeft een impactop bestaande vGDGT paleoklimaat proxies, en wanneer zij apart gekwantificeerd wordenresulteert dat in een significant verbeterde proxy voor bodem pH en een pH-onafhankelijketemperatuur proxy.Het Siberische continent, een regio die erg gevoelig is voor klimaatveranderingen, bevateen grote hoeveelheid permafrost. De huidige en versnellende toename in de concentratie vanbroeikasgassen in de atmosfeer, die de planeet opwarmen, kan leiden tot de mobilisatie vandit fossiel koolstof. In een warmer klimaat verwachten we een sterke toename in de exportvan water en organisch materiaal naar de Arctische Oceaan. De Yenisei, de grootste rivier vanhet Siberische continent, watert de Mongoolse steppe en hooglanden en uitgestrekte gebiedenmet Siberisch loofwoud en taiga af, en mondt uit in de Kara Zee, een kustzee van de ArctischeOceaan. Om gegronde paleoklimaat reconstructies te kunnen maken van het stroombekken vande Yenisei in het bijzonder, en van Siberische stroombekkens in het algemeen, werd de bron vande bacteriële organische materie in de huidige Yenisei en zijn uitstroom in de Kara Zee bepaald.Ook al doorkruist de Yenisei verschillende klimaatzones, toch tonen de vGDGTs van hetgesuspendeerd particulier materiaal weinig verandering in samenstelling als we de rivierstroomafwaarts volgen. De gereconstrueerde temperatuur en pH, gebaseerd op de vGDGTverdeling, verschilde aanzienlijk van de gemeten jaargemiddelde lucht temperatuur en bodem248pH. De sterke temperatuurgradiënt die inwerkt op de bodems van het stroombekken wordtdus niet herkend in de riveriene vGDGT verdeling. In tegendeel, de gereconstrueerde watertemperatuur en pH benaderen die van het rivier water, wat er op wijst dat deze lipiden in-situ inhet rivierwater zijn geproduceerd.De heersende aanname dat riveriene vGDGTs die aangeleverd worden aan het marienemilieu, afkomstig zijn uit het hele stroomgebied, wordt betwist in een studie uitgevoerd in hetmeer Baikal. Hier wordt beschreven hoe de vGDGT distributie van de grootste instromenderivier, de Selenga, sterk afwijkt van het vGDGT signaal in het meer zelf. Een gedetailleerdestudie van het uitstroomsysteem geeft aan dat degradatie of in-situ productie van vGDGTsplaats vindt. Daarnaast blijkt de vGDGTs distributie in het meer aanzienlijk te verschillen vandie van vGDGTs stroomafwaarts in de Yenisei. Het stroombekken van het Baikal meer lijkt dusniet bij te dragen aan het vGDGT signaal in de rivier dat uiteindelijk geëxporteerd wordt naarhet mariene systeem.In opvolging hiervan werd het lot van vGDGTs na hun introductie in het mariene systembestudeerd. Als de uitstroom van de Yenisei in de Kara zee gevolgd wordt, dan wordt een sterkeverandering geobserveerd in de verdeling van de vGDGTs. Dit kan worden verklaard doordegradatie, wat verschillende vGDGT bronnen in verschillende mate zal beïnvloeden. Hoewelde relatieve contributie van de verschillende vGDGT bronnen (afkomstig van bodems, vankustkliffen, of geproduceerd in de rivier) onbekend, toch presteert de BIT index als indicatorvan bacterieel organisch materiaal geproduceerd in de bodem of rivier zelf goed in de Kara Zee.Deze bevinding werd gestaafd met een onafhankelijke set lipiden, bacteriohopanepolyolen. ZesBHP die normaal verrijkt zijn in bodems, de zogenaamde bodem-merker BHP, werden zowelin de Yenisei als in zijn uitstroom in de Kara Zee teruggevonden. BHPs en vGDGTs tonendezelfde afname in concentratie in het mariene systeem.Ook al bleek de in-situ productie van mariene vGDGT in oppervlaktesedimenten slechtsminiem te beïnvloeden, het had duidelijk wel een sterke invloed op diepere sedimenten, zoalsaangetoond werd in de Kara Zee Trog. Hier werden sedimenten afgezet sinds de deglaciatiein de laatste 13 duizend jaar, die illustreren dat in-situ productie van mariene vGDGTs hundistributie sterk kan beïnvloeden. De shift van een systeem vlak voor de uitstroom van een riviernaar een system gedomineerd door mariene vGDGTs, veroorzaakt wordt door de substantiëlestijging in zeeniveau sinds het laatste Glaciaal, wordt ook gereflecteerd in de verandering vande BIT index. Tijdens deze shift hebben wezenlijke veranderingen in de bron van het terrigeenmateriaal plaatsgevonden, die resulteren in veranderingen in de verdeling van vGDGTs. Beideprocessen hebben een sterke invloed op paleoklimaat reconstructies gebaseerd op vGDGTs.In besluit heeft het werk gepresenteerd in deze thesis implicaties voor paleoklimaatreconstructies gebaseerd op vGDGTs, niet enkel in Siberische riviersystemen, maar ook voorvGDGTs in de sedimenten van uitstroomdelta’s wereldwijd. Analytische ontwikkelingen makenhet mogelijk om paleoklimaatreconstructies met een vergrote nauwkeurigheid uit te voeren. Erwerd echter ook aangetoond dat vGDGTs in de sedimenten van uitstroomdelta’s een complexmengsel van riveriene, mariene en terrigene vGDGTs is. In oppervlaktesedimenten werd hunverdeling beïnvloed door degradatie van het bacteriële organisch materiaal. Op een geologischeReferences, summary and acknowledgments249tijdsschaal zullen zeespiegelschommelingen de contributie van mariene in-situ geproduceerdevGDGTs beïnvloeden. De herkomst van terrigene vGDGTs die worden aangeleverd enopgeslagen in mariene sedimenten kan worden beïnvloed door veranderingen in de erosie vanhet stroombekken, door de aanwezigheid van grote meren in het stroomtraject van de rivier, endoor preferentiële degradatie van meer labiele vGDGT bronnen. Paleoklimaatreconstructiesgebaseerd op vGDGTs kunnen enkel uitgevoerd worden wanneer rekening gehouden wordtmet deze processen.","BibLvlCode":"M","StandardTitle":"Sources and sinks of branched tetraether lipids and bacteriohopanepolyols in a major river system (Yenisei River – Kara Sea: Implications for their application as geochemical tracers","OrigTitleLangCode":"en","OrigTitleLangCodeExtended":"eng","OrigTitleLangID":15,"DateLastModified":{"date":"2024-12-10 01:33:17.368041","timezone_type":1,"timezone":"+01:00"},"UserAccessRight":null,"UserAccID":null,"AuthorKeywords":null,"OtherDescriptors":null,"Notes":null,"AnaPub":null,"MonPub":2015,"DateUpdate":"2017-01-25","DateCreate":"2016-02-12","SecASFANote":null,"ConfID":null,"PeerRev":0,"VlizCoreFlag":1,"WoScode":null,"VABBcode":null,"OpenAcc":1,"Handle":"1874/314974"},"refs":null,"anarec":null,"monrec":{"MonID":252934,"ISBN":"978-94-6203-808-0","PubliDate":2015,"IssueDate":null,"Volume":null,"Issue":null,"Pagination":"254","Place":"Utrecht","Edition":null,"BRefXtra":null,"BRefXtraRR":null,"SerID":null,"SerRR":null,"Ser2BRefID":null,"Ser2RR":null,"StandardTitleSer":null,"ISSN":null,"AbbrevSer":null,"Degree":"PhD","ThesisID":252934,"InsID":null,"Acronym":null,"FullStandardName":null,"ToPubliDate":null,"SerNotes":null,"eISBN":null,"Pages":254},"serrec":null,"relations":null,"relationsRev":null,"addrec":null,"othpubs":null,"ownerships":null,"authors":[{"AutName":"de Jonge","Firstname":"Cindy","Initials":"C.","Affiliation":null,"Discriminator":null,"CorporateFlag":0,"BEntID":244747,"AutID":206416,"OrderNr":1,"DegrID":null,"EditorFlag":0,"CorrespFlag":0,"IllustratorFlag":0,"ReviserFlag":0,"TranslatorFlag":0,"InsAcronym":"MMB","InsFSN":"Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee; Marine Microbiology and Biogeochemistry","ORCID":"0000-0002-1127-8433","PersID":29791,"InsID":13655}],"mapdetails":null,"datasets":null,"monographs":null,"monparts":null,"serparts":null,"BEntOpen":244747,"BEntPrivate":null,"availability":[{"BInstID":284323,"LibID":2779,"BRefID":252934,"EmbargoDate":null,"FullEmbargoDate":null,"PhysMedID":16,"hasOCRd":1,"ShelfLocCode":"284323","RFID":null,"PaidValue":null,"Medium":"Server","Description":null,"Acronym":null,"Library":"NIOZ","DutchTerm":null,"URL":null,"ClassifID":260,"Classification":"NIOZ Open Repository","ReqLink":null,"ClassifTypID":1,"URLLocation":"https://www.vliz.be/imisdocs/publications/","SubDir":1,"InternalReq":null,"LoggedInReq":null,"Disclaimer":"Disclaimer_NIOZ","DutchDisclaimer":null,"FileFormat":".pdf","FileDescr":"pdf","InsPub":1,"InsID":397,"FileFormID":6,"LendableFlag":null,"PublicFlag":1,"orderLib":"NIOZ","Notes":null,"AccConID":null,"AccessConstraint":null,"LicURL":null}],"litstyles":[{"LitStyID":7,"Style":"Dissertation"}],"thespers":[{"PersID":29942,"Surname":"Sinninghe Damste","Firstname":"Jaap","Initials":"J.S.","Role":"Promotor"}],"arch2discl":805,"SERpubls":null,"MONpubls":null,"pictures":[],"thestermsPath":null,"thestermsASFA":null,"taxtermsASFA":null,"geotermsASFA":null,"collections":null,"conf":null,"proj":null,"Physdatasets":null,"spcols":{"805":{"SpName":"Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee","SpColID":805,"ParSpColID":null,"TopParID":null,"ShortName":"NIOZ","URLLocation":"https://www.vliz.be/imis/nioz/imis.php?refid=","LibID":2779,"OpenRepoFlag":1,"SpTypID":1,"TopParIDNotWebsite":null,"SpColPath":"NIOZ"}},"doi":null,"publs":[{"PublID":19186,"PublName":"Universiteit Utrecht (UU)","InsID":null,"PersID":null,"INBOID":null,"OrderNr":1}],"serparttypes":null,"monauthors":null,"MParts":null,"SParts":null,"hLibs":null,"langs":[{"BEntID":244747,"AbstractFlag":1,"LangID":15,"LangCode":"en","Lang":"English","DutchTerm":"Engels","LangCodeExtended":"eng"},{"BEntID":244747,"AbstractFlag":1,"LangID":41,"LangCode":"nl","Lang":"Dutch","DutchTerm":"Nederlands","LangCodeExtended":"dut"}],"urls":[{"URL":"http://hdl.handle.net/1874/314974","externalID":"1874/314974","URLTypeCode":"Handle","URLID":43693,"URLTypID":32,"URLType":"Handle","URLPrefix":"https://hdl.handle.net/"}],"thesterms":null,"taxterms":null,"geoterms":null,"othterms":null,"asfacodes":null,"asfa2codes":null,"thestermsFRIS":null,"taxtermsFRIS":null,"geotermsFRIS":null,"othtermsFRIS":null,"resmessage":"","complete":1,"sessions":{"newSesName":"Marlies.Bruining@nioz.nl","newSesDate":{"date":"2016-02-12 12:43:45.400000","timezone_type":3,"timezone":"Europe/Brussels"},"updSesName":"Marlies.Bruining@nioz.nl","updSesDate":{"date":"2017-01-25 14:02:58.067000","timezone_type":3,"timezone":"Europe/Brussels"}}}