101. Introducing global peat-specific temperature and pH calibrations based on brGDGT bacterial lipids
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Angela V. Gallego-Sala, Mariusz Gałka, Frank M. Chambers, E.N. Honorio Coronado, Sarah J. Feakins, Fatima Laggoun-Défarge, Paul D.M. Hughes, Erin L McClymont, Mari Könönen, Rob Marchant, Mariusz Lamentowicz, Yanhong Zheng, A. D. Cohen, Ali Pourmand, Xabier Pontevedra-Pombal, Arnaud Huguet, Dennis Del Castillo Torres, Jerome Blewett, Richard D. Pancost, Camilo Ponton, F. De Vleeschouwer, A. M. Rizzuti, Matthew J. Amesbury, Richard P. Evershed, M. A. Burrows, Laure Gandois, Richard Bindler, Outi Lähteenoja, Gordon N. Inglis, Judith Schellekens, Harald Biester, Patrick G. Hatcher, Line Rochefort, Bernhard David A Naafs, D. M. Gray, Organic Geochemistry Unit - OGU (Bristol, United Kingdom), University of Bristol [Bristol], Cabot Institute, State Key Laboratory of Continental Dynamics, Department of Geology, Northwestern Polytechnical University [Xi'an] (NPU), Geography, College of Life and Environmental Sciences, University of Exeter, Institut für Umweltgeochemie, Umeå University, Australian National University (ANU), Instituto de Investigaciones de la Amazonía Peruana (IIAP), Centre for Environmental Change and Quaternary Research, University of Gloucestershire (Cheltenham, GB), Department of Earth and Ocean Sciences [Columbia], University of South Carolina [Columbia], Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement (ECOLAB), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Pinelands Field Station, Rutgers University System (Rutgers), Department of Chemistry and Biochemistry Norfolk, Old Dominion University [Norfolk] (ODU), Palaeoecology Laboratory, University of Southampton, Milieux Environnementaux, Transferts et Interactions dans les hydrosystèmes et les Sols (METIS), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Forest Sciences [Helsinki], Faculty of Agriculture and Forestry [Helsinki], University of Helsinki-University of Helsinki, Institut des Sciences de la Terre d'Orléans - UMR7327 (ISTO), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM), Biogéosystèmes Continentaux - UMR7327, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC), Department of Biology, University of Turku, University of Turku, University of York [York, UK], Departamento de Edafoloxía e Química Agrícola, Universidade de Santiago de Compostela [Spain] (USC ), Department of Earth Sciences [USC Los Angeles], University of Southern California (USC), Division of Marine Geology & Geophysics, University of Miami, University of Miami [Coral Gables], Department of Chemistry, Claflin University, Claflin University, Peatland Ecology Research Group, Centre for Northern Studies - Université Laval, Department of Soil Science, University of São Paulo, University of São Paulo (USP), ANR-2011-JS56-006-01 'PARAD'CNPq project 482815/2011-6, ANR-11-LABX-0010,DRIIHM / IRDHEI,Dispositif de recherche interdisciplinaire sur les Interactions Hommes-Milieux(2011), European Project: 340923,EC:FP7:ERC,ERC-2013-ADG,TGRES(2014), Department of Forest Sciences, Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement (LEFE), Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Helsingin yliopisto = Helsingfors universitet = University of Helsinki-Helsingin yliopisto = Helsingfors universitet = University of Helsinki, Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC), Universidade de São Paulo = University of São Paulo (USP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE), and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)
- Subjects
1171 Geosciences ,Peat ,Peatland ,010504 meteorology & atmospheric sciences ,MARINE-SEDIMENTS ,ta1172 ,BRANCHED GDGTS ,ta1171 ,010502 geochemistry & geophysics ,01 natural sciences ,TIBETAN PLATEAU ,Degree (temperature) ,Geochemistry and Petrology ,CLIMATE VARIABILITY ,Soil pH ,Calibration ,Organic matter ,LATE HOLOCENE ,Glacial period ,[SDU.ENVI]Sciences of the Universe [physics]/Continental interfaces, environment ,Holocene ,1172 Environmental sciences ,0105 earth and related environmental sciences ,chemistry.chemical_classification ,Hydrology ,GDGT ,GE ,FRENCH PEATLAND ,WESTERN-EUROPE ,MEMBRANE-LIPIDS ,Biomarker ,15. Life on land ,calibration ,ORGANIC-MATTER ,lignite ,chemistry ,13. Climate action ,[SDU]Sciences of the Universe [physics] ,Environmental chemistry ,Soil water ,DIALKYL GLYCEROL TETRAETHERS ,Environmental science ,biomarker ,peatland - Abstract
Glycerol dialkyl glycerol tetraethers (GDGTs) are membrane-spanning lipids from Bacteria and Archaea that are ubiquitous in a range of natural archives and especially abundant in peat. Previous work demonstrated that the distribution of bacterial branched GDGTs (brGDGTs) in mineral soils is correlated to environmental factors such as mean annual air temperature (MAAT) and soil pH. However, the influence of these parameters on brGDGT distributions in peat is largely unknown. Here we investigate the distribution of brGDGTs in 470 samples from 96 peatlands around the world with a broad mean annual air temperature (-8 to 27 degrees C) and pH (3-8) range and present the first peat-specific brGDGT-based temperature and pH calibrations. Our results demonstrate that the degree of cyclisation of brGDGTs in peat is positively correlated with pH, pH = 2.49 x CBTpeat + 8.07 (n = 51, R-2 = 0.58, RMSE = 0.8) and the degree of methylation of brGDGTs is positively correlated with MAAT, MAAT(peat) (degrees C) = 52.18 x MBT'(5me) - 23.05 (n = 96, R-2 = 0.76, RMSE = 4.7 degrees C). These peat-specific calibrations are distinct from the available mineral soil calibrations. In light of the error in the temperature calibration (similar to 4.7 degrees C), we urge caution in any application to reconstruct late Holocene climate variability, where the climatic signals are relatively small, and the duration of excursions could be brief. Instead, these proxies are well-suited to reconstruct large amplitude, longer-term shifts in climate such as deglacial transitions. Indeed, when applied to a peat deposit spanning the late glacial period (similar to 15.2 kyr), we demonstrate that MAAT(peat) yields absolute temperatures and relative temperature changes that are consistent with those from other proxies. In addition, the application of MAAT(peat) to fossil peat (i.e. lignites) has the potential to reconstruct terrestrial climate during the Cenozoic. We conclude that there is clear potential to use brGDGTs in peats and lignites to reconstruct past terrestrial climate. (C) 2017 The Authors. Published by Elsevier Ltd.
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- 2017
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