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Mirjam Koch

• To reconstruct ocean circulation changes during specific periods of Earth history, benthic and planktic foraminifera were used as proxies in the different parts of this thesis. Both studied time periods, the Late Cretaceous and the early Pleistocene, are characterized by long-term climate cooling and major changes in ocean circulation. The first part of this thesis concentrated in the Late Cretaceous. During the Late Cretaceous long-term cooling phase, benthic foraminiferal δ18O values show a positive shift lasting about 1.5 Myr (71.5–70 Ma). This shift can be observed on a global scale and has become known as the Campanian-Maastrichtian Boundary Event (CMBE). It is proposed that this δ18O excursion is influenced either by changing intermediate- to deep-water circulation or by temporal build-up of Antarctic ice sheets. Benthic foraminiferal assemblage counts from a southern high-latitudinal site near Antarctica (ODP Site 690) are analyzed to test if the influence of the CMBE on the benthic species composition. One of the two discussed hypotheses for the causation of the δ18O transition is a change in intermediate- to deep-water circulation from low-latitude to high-latitude water masses. This change would result in cooler temperatures, higher oxygen concentration, and possibly lower organic-matter flux at the seafloor, causing a major benthic foraminiferal assemblage change. Another possible explanation of the δ18O transition of the CMBE is significant ice formation on Antarctica. However no major benthic foraminiferal assemblage change would be expected in this case. The benthic foraminiferal assemblage of Site 690 shows a separation of the studied succession into two parts with significantly different species composition. The older part (73.0–70.5 Ma) is dominated by species, which are typical for lower bottom water oxygen concentration and more common in low-latitude assemblages. Species dominating the younger part (70.0–68.0 Ma) are indicators for well-oxygenated bottom waters and more common in high-latitude assemblages. This change in the benthic foraminiferal assemblages is interpreted to represent a shift of low-latitude toward high-latitude dominated intermediateto deep-water sources. A change in oceanic circulation was therefore at least a major component of the CMBE. The Pacific Ocean contributed significantly to the climatic development during the Late Cretaceous cooling period. The contribution of ocean circulation changes in the Pacific Ocean to the Late Cretaceous climatic development in general and the CMBE and Mid-Maastrichtian Event (MME) in particular, however, is poorly understood. Previously measured high resolution planktic and benthic stable isotope data and a neodymium (Nd) isotope record from the Pacific ODP Site 1210 (Shatsky Rise, tropical Pacific Ocean) for the Campanian to Maastrichtian (69.5 to 72.5 Ma) are used to reconstruct changes in surface- and bottom water temperatures as well as changes in the source region of deep- to intermediate waters [see Appendix 4; Jung et al. 2013]. The results of the benthic foraminiferal δ18O and Nd isotope records in combination with Nd isotope records from other studies indicate changes in the intensity of intermediate- to deep ocean circulation in the tropical Pacific across the Campanian-Maastrichtian interval [see Appendix 4; Jung et al. 2013]. During the early Maastrichtian (72.5 to 69.5 Ma), a three-million-year-long period of cooler conditions and a simultaneous change towards less radiogenic Nd isotope signatures is interpreted to represent a period of increased admixture and northward flow of deep waters from the Southern Ocean (Southern Component Water, SCW). This change was probably caused by an intensified formation of deep waters in the Southern Ocean. This was reduced again during the MME (69.5 to 68.5 Ma). This early Maastrichtian cold interval is similar to the CMBEδ13C fall and succeeding δ13C rise towards the MME and is therefore also interpreted to represent tectonically forced, long-term changes in the global carbon cycle and thus a tectonic forcing of the early Maastrichtian climate cooling. Overall, the Campanian-Maastrichtian Nd and stable isotope records of Shatsky Rise indicate changes in ocean circulation that are paralleled by global warming and cooling periods. The fluctuating strength of SCW contribution in the tropical Pacific points towards an increased respectively weakened ocean circulation, which is probably related to the strength of deep-water formation in the Southern Ocean [see Appendix 4; Jung et al. 2013]. For this study, the analysis of benthic foraminiferal assemblages of Site 1210 is carried out for the same time interval (69.5 to 72.5 Ma) as Nd and stable isotopes to evaluate the influence of intermediate- to deep ocean circulation changes on the benthic foraminiferal community. The possible reaction of benthic foraminiferal assemblages is compared to the results of stable isotope and neodymium isotopes. The observed changes in species abundances only partly reflect the circulation changes reconstructed with Nd and stable oxygen istopes. For example, Stensioina spp., Aragonia spp. and Lenticulina spp., cold-water preferring species, start to be increasingly abundant at the beginning of enhanced influence of SCW. However, their abundance pattern does not follow the varying strength of the cold SCW influence at Shatsky Rise. Other species prefer lesser oxygen concentrations and warmer bottom water, e.g. Paralabamina spp. and Globorotalites spp. Paralabamina spp. has its highest relativ abundance at the beginning of the studied succession, where the influence of SCW is small. However, this taxa occurs throughout the record, even though the influence of SCW increases. Globorotalites spp. is even most abundance after the CMBE, where bottom waters are till cold and influenced by SCW. This leads to the conclusion that the varying strength of SCW in the tropical Pacific at Shatsky Rise through the studied interval is not facilitating a significant faunal turnover as has been observed at the South Atlantic Site 690 (Chapter 3). These results of the benthic foraminiferal assemblage analysis suggest a rather minor influence of the SCW on the major environmental factors that are generally influencing benthic foraminiferal communities (e.g., oxygen concentration, organic matter flux to the sea floor, bottom-water temperature). The second major part of this thesis focused on the late Pliocene-earliest Pleistocene. The late Pliocene is characterized by a long-term global cooling trend resulting in a major increase of Arctic ice sheets from around 3 Ma onwards, culminating in the Plio-Pleistocene intensification of the Northern Hemisphere glaciation. At around 2.7 Ma, large amplitude glacial-interglacial excursions (~1‰ δ18O in benthic foraminiferal calcite) in benthic oxygen isotopes can be observed. Marine isotope stage (MIS) 100 at around 2.55 Ma is the first glacial, when widespread ice rafted debris has been found in sediments in the North Atlantic Ocean. To gain a deeper understanding of the climatic evolution of the latest Pliocene-early Pleistocene, it is necessary to improve the reconstructions of North Atlantic paleohydrography, as the North Atlantic provides a key region for global climate. The consequences of the intensification of Northern Hemisphere on the early Pleistocene North Atlantic thermocline stratification and intermediate waters are still poorly understood. However, surface hydrography, the history of the thermocline and development of North Atlantic intermediate waters are well-studied for the Last Glacial Maximum (LGM). These well-known mechanisms responsible for the LGM in comparison with the present-day interglacial North Atlantic are used as an analogue for te early Pleistocene glacialinterglacials cycles. In this study, suborbitally resolved stable oxygen and carbon isotope and Mg/Ca records are measured from a deep-dwelling planktic foraminifera (Globorotaliacrassaformis) from Integrated Ocean Drilling Program Site U1313 (North Atlantic, 41°N) covering marine oxygen isotope stages MIS 103 to 95 (early Pleistocene, 2.6 to 2.4 Ma). The results are interpreted to represent a change in intermediate-water masses on glacialinterglacial timescales. During glacials geochemical records in G. crassaformis (~500–1000 m) bear the imprint of Glacial North Atlantic Intermediate Water (GNAIW), while during interglacials this species reflects the signature of the influence of Mediterranean Outflow Water (MOW) in combination with the subtropical gyre. The comparison of this data with the published records from G. ruber from the same samples facilitates the reconstruction of glacial-interglacial stratification changes of the upper water column at Site U1313. The results show that larger gradients of temperature, salinity and δ13C prevailed during glacials, suggesting a stronger stratification of the upper water column. This can be seen to indicate glacial-interglacial changes in ntermediate water masses in the North Atlantic similar to those reconstructed for the latest Pleistocene. As an additional proxy, the clumped isotope paleothermometer is applied for the Late Cretaceous study as well as for the early Pleistocene. This proxy is commonly assumed to be independent of other factors than temperature. Clumped isotopes are measured for the Late Cretaceous Site 690 on the planktic foraminiferal species Archaeoglobigerina australis and compared to already existing stable oxygen isotopes of this species. This is assumed to enable the reconstruction of paleotemperature independent of ice volume and therefore contribute to the long-lasting discussion whether there was a temporal ice build-up on Antarctic during the Campanian-Maastrichtian cooling period. For the early Pleistocene, the planktic foraminiferal species G. crassaformis is used from Site U1313 from MIS 99 (interglacial) and MIS 98 (glacial). This provides the opportunity to separate ice volume, salinity and temperature effects on the measured δ18O record of G. crassaformis. The results of the clumped isotope measurements reveal comparatively large standard errors. For the Late Cretaceous the standard error of the clumped isotope measurements proved too large to allow any conclusions on the temperature component on the δ18O record of A. australis. For the early Pleistocene, the temperature difference is also too small to be reconstructed with the standard error of the clumped isotope measurements in this study. Measuring many replicates of one sample would minimize the standard error considerably. However, the amount necessary to measure replicates cannot be gained for either time period, as almost all foraminifera were picked from the respective samples. It is concluded that the respective questions may be solved with a different method of clumped isotope analysis requiring less sample material. This method is, for example, available at the ETH Zurich.
• Um Ozeanzirkulationen während bestimmter Zeitabschnitte der Erdgeschichte zu rekonstruieren, wurden benthische und planktische Foraminiferen als Proxies in den verschiedenen Projekten dieser Arbeit verwendet. Die untersuchten Zeitabschnitte, die späte Kreide sowie das frühe Pleistozän, zeichnen sich durch eine langfristige Abkühlung des Klimas sowie durch signifikante Änderungen in der Ozeanzirkulation aus. Der erste Teil dieser Arbeit konzentrierte sich auf die Zeit der späten Kreide. Während der langfristigen Abkühlung in der späten Kreide zeigen Sauerstoffisotopen benthischer Foraminiferen eine Verschiebung zu positiveren Werten, die ungefähr 1.5 Millionen Jahre andauert. Diese Verschiebung lässt sich weltweit beobachten und wird als Campan- Maastricht Grenzereignis (das so genannte „Campanian-Maastrichtian Boundary Event“, CMBE) bezeichnet. Es wurde vorgeschlagen, dass dieser δ18O Ausschlag entweder durch eine Änderung in der Ozeanzirkulation des Zwischenwassers und Tiefenwassers oder durch den zeitweisen Aufbau eines antarktischen Eisschildes verursacht wurde. In dieser Studie wurden Proben von Ocean Drilling Program (ODP) Bohrung 690 aus dem südlichen Atlantik untersucht. Durch die Nähe zur Antarktis können hier mögliche Änderungen in der Ozeanzirkulation des Tiefenwassers sehr gut untersucht werden. Hierzu wurden Auszählungen benthischer Foraminiferenvergesellschaftungen ausgewertet, um den potenziellen Einfluss des CMBEs auf die Artenzusammensetzung zu beurteilen. Die δ18O Verschiebung ist möglicherweise durch eine Änderung der Ozeanzirkulation verursacht. Diese wäre dann von einer Tiefenwasserquelle in niederen Breiten zu einer Quelle in höheren Breiten gewechselt. Dieser Wechsel in der Ozeanzirkulation hätte höhere Sauerstoffkonzentrationen und wahrscheinlich einen geringere Menge organischen Materials (Nährstoffe für die benthischen Foraminiferen) zur Folge. Diese drastischen Änderungen der typischen Eigenschaften des Tiefenwassers hätte einen ausgeprägten Wechsel der benthischen Foraminiferenvergesellschaftung zur Folge. Wäre die δ18O Verschiebung allerdings hauptsächlich durch Eisaufbau in der Antarktis verursacht, würde man keinen größeren Wechsel in der Zusammensetzung der benthischen Foraminiferenarten erwarten. In dieser Studie wurden 133 Proben aus der Zeitspanne des späten Campans bis frühen Maastrichts untersucht. Insgesamt wurden 154 verschiedene benthische Foraminiferentaxa bestimmt. Die Ergebnisse wurden statistisch untersucht und eine sogenannte „Detrended Correspondence Analysis (DCA)“ wurde durchgeführt. Die Korrespondenzanalyse kann Informationen über die Ökologie der Arten enthalten. So können Änderungen in der Artenzusammensetzung im Hinblick auf Änderungen der Umweltparameter gedeutet werden (z.B. Änderungen im Sauerstoffgehalt, Temperatur, Nährstoffgehalt des umgebenden Wassers). Die Ergebnisse aus der Auszählung der benthische Foraminiferenarten der Bohrung 690 zeigen nach der statistischen Analyse mittels einer DCA eine zeitliche Zweiteilung des untersuchten Abschnitts mit jeweils signifikant unterschiedlichen Artenzusammensetzungen. Der ältere Teil (73.0–70.5 Ma), wird von Arten wie z.B. Globorotalites spp., Paralabamina hillebrandti und Reussella szajnochae dominiert. Die Arten aus diesem älteren Teil sind typisch für geringeren Sauerstoffgehalt im Tiefenwasser und kommen eher in niederen Breiten vor. Im jüngeren Teil (70.0–68.0 Ma) finden sich Arten, wie z.B. Pullenia spp. und Nuttalides truempyi, die als Indikator für hohen Sauerstoffgehalt im Tiefenwasser gelten. Des Weiteren sind diese Arten dafür bekannt, dass sie eher in hohen Breiten vorkommen. Dieser Wechsel in der Zusammensetzung der benthischen Foraminiferengesellschaft, der so auch im Nordatlantik beobachtet wurde, vollzieht sich gleichzeitig wie die Verschiebung hin zu positiveren δ18O Werten. Entsprechend wird der Wechsel in der Zusammensetzung der benthischen Foraminiferenarten dahingehend gedeutet, dass ein Wechsel in der Ozeanzirkulation des Zwischen- und Tiefenwassers stattfand. Dieser Wechsel in der Ozeanzirkulation vollzog sich von einer kälteren, sauerstoffreicheren Quelle in niederen Breiten hin zu einer wärmeren, sauerstoffärmeren Quelle in höheren Breiten. Da der Aufbau eines antarktischen Eisschildes als die Hauptursache der positiven δ18O Verschiebung des CMBEs nicht so eine große Auswirkung auf die Artenzusammensetzung der benthischen Foraminiferengemeinschaft hätte, können die Ergebnisse aus dieser Studie dahingehend gedeutet werden, dass ein Wechsel in der Ozeanzirkulation zumindest ein Hauptbestandteil des CMBE war. Der zweite Teil der Untersuchung der spätkretazischen Wechsel in der Ozeanzirkulation mittels benthischer Foraminiferengesellschaften konzentrierte sich auf die Region des tropischen Pazifiks. Der Pazifik hatte einen deutlichen Einfluss auf die Klimaabkühlung der späten Kreide. Der Anteil der Änderungen in der Ozeanzirkulation im Pazifik zur Klimaentwicklung der späten Kreide im Allgemeinen und während des CMBEs und des sogenannten Mittleren Maastricht Ereignisses (Mid-Maastrichtian Event, MMEs) im besonderen, ist jedoch noch nicht vollständig verstanden. Es wurden bereits stabile Isotopen von benthischen und planktischen Foraminiferen sowie Neodym-Isotopen (Nd) in hoher Auflösung von der ODP Bohrung 1210 im tropischen Pazifik (Shatsky Erhebung) gemessen [Appendix 4; Jung et al. 2013]. Die Ergebnisse dieser Messungen wurden dazu genutzt, Änderungen in Oberflächen- und Tiefenwassertemperaturen sowie Änderungen in der Herkunft des Tiefen- sowie Zwischenwassers zu rekonstruieren. Die Ergebnisse aus den Messungen der stabilen Sauerstoffisotope der benthischen Foraminiferen sowie der Neodym- Isotopen in Kombination mit Neodym-Isotopen anderer Studien legen nahe, dass es Änderungen in der Stärke der Zwischen- bis Tiefenwasserströmungen im tropischen Pazifik während des Campan-Maastricht Abschnitts gab [Appendix 4; Jung et al. 2013]. Während des frühen Maastrichts (72.5 bis 69.5 Ma) gab es einen 3 Millionen Jahre andauernden Abschnitt mit kälteren Bedingungen. Gleichzeitig zeigen die Neodym-Isotopen eine Änderung zu weniger radiogenen Signaturen. Insgesamt wird dies als ein Abschnitt mit erhöhtem Einfluss kalten Tiefenwassers aus dem südlichen Ozean gedeutet [Appendix 4; Jung et al. 2013]. Dieser Wechsel wurde wahrscheinlich durch eine verstärkte Tiefenwasserbildung im Südozean verursacht. Während des MMEs (69.5 bis 68.5 Ma) nahm der Einfluss des Tiefenwassers aus dem Südozean wieder ab. Die Abkühlung im frühen Maastricht ist ähnlich der Abschwächung in den stabilen Kohlenstoffisotopen während des CMBEs und dem darauffolgenden Anstieg in den Kohlenstoffisotopen zum MME hin. Daher wird der kalte Abschnitt im frühen Maastricht dahingehend gedeutet, dass er eine tektonisch bewirkte, langzeitliche Änderungen im globalen Kohlenstoffkreislauf repräsentiert, die zu einer Abkühlung des Klimas im frühen Maastricht führte. Insgesamt zeigen die Ergebnisse der stabilen Isotope sowie der Neodym-Isotope aus dem tropischen Pazifik während des Campan-Maastrichts, dass die Änderungen in der Ozeanzirkulation von globalen Klimaerwärmungen und Abkühlungen begleitet wurden. Der unterschiedlich starke Einfluss des Südozeanwassers auf den tropischen Pazifik deutet auf eine stärkere beziehungsweise schwächere Ozeanzirkulation hin, die wahrscheinlich mit der Stärke der Tiefenwasserbildung im Südozean zusammenhängt [Appendix 4; Jung et al. 2013]. Die Analyse benthischer Foraminiferenvergesellschaftungen von Bohrung 1210 in dieser Studie wurde für denselbenZeitabschnitt (69.5–72.5 Ma) vorgenommen, für den auch Neodym-Isotopen und stabile Isotopen gemessen wurden. Dies dient dazu, den Einfluss einer Änderung in der mittleren bis tiefen Ozeanzirkulation auf die benthische Foraminiferengemeinschaft zu beurteilen. Die mögliche Reaktion der benthischen Foraminiferen auf die Strömungsänderung wurde dann mit den Ergebnissen aus der Rekonstruktion der Ozeanzirkulation mittels Neodym-Isotopen und stabilen Isotopen verglichen. Die beobachteten Veränderungen in der Zusammensetzung der benthischen Foraminiferenvergesellschaftung spiegeln nur teilweise die mittels Neodym- Isotopen und stabilen Isotopen rekonstruierten Zirkulationsänderungen wieder. Ein Beispiel dafür sind die Gattungen Stensioina spp., Aragonia spp. und Lenticulina spp., die kaltes Wasser bevorzugenden. Diese zeigen zunehmende Häufigkeiten zum Beginn des stärker werdenden Einflusses kalten Tiefenwassers aus dem Südozean. Ihr Häufigkeitsmuster folgt allerdings nicht dem wechselnden Einfluss des Tiefenwassers aus dem Südozean an der Shatsky Erhebung. Andere Gattungen, z.B. Paralabamina und Globorotalites, bevorzugen eher geringere Sauerstoffkonzentrationen und wärmeres Tiefenwasser. Paralabamina hat ihre größte Häufigkeit am Beginn des untersuchten Abschnitts, wo der Einfluss des Tiefenwassers aus dem Südozean noch gering ist. Diese Gattung bleibt aber während des gesamten untersuchten Abschnitts häufig, obwohl der Einfluss des kalten Tiefenwassers aus dem Südozean zunimmt. Globorotalites-Arten sind sogar nach dem CMBE am häufigsten, wo der Einfluss des kalten Südozeanwassers immer noch groß ist. Diese Ergebnisse führten zu der Schlussfolgerung, dass die wechselnde Stärke des Einflusses von Tiefenwasser aus dem Südozean im tropischen Pazifik an der Shatsky Erhebung während des untersuchten Zeitabschnitts keine signifikante Änderung der Zusammensetzung der benthischen Foraminiferenfauna zur Folge hat, wie dies im Südatlantik beobachtet wurde (siehe Kapitel 3). Diese Ergebnisse aus der Analyse der benthischen Foraminiferen legen den Schluss nahe, dass das Tiefenwasser aus dem Südozean einen eher geringen Einfluss auf die Umweltparameter hat, die allgemein die Zusammensetzung benthischer Foraminiferengemeinschaften beeinflussen. Darunter sind zum Beispiel Wassertemperatur, die Menge an organischem Material, das den Meeresboden erreicht sowie die Sauerstoffkonzentration des Tiefenwassers. Der zweite Hauptteil der Arbeit beschäftigte sich mit dem späten Pliozän und frühen Pleistozän. Das späte Pliozän zeichnet sich durch eine langanhaltende, globale Abkühlung aus. Dies führte zu einer deutlichen Ausdehnung des arktischen Meereises beginnend vor 3 Millionen Jahren. Den Höhepunkt erreichte die Abkühlung mit der sogenannten Intensivierung der Nordhemisphären-Vereisung. Ungefähr vor 2.7 Millionen Jahren können erstmals glazial-interglaziale Wechsel in großem Ausmaß in den stabilen Isotopen benthischer Foraminiferen (~1‰ in den δ18O Werten) beobachtet werden. Das Marine Isotopen Stadium (MIS) 100 vor ca. 2.55 Millionen Jahren war das erste Glazial, währenddessen man weitverbreitete, von schmelzenden Eisbergen hinterlassene Sedimentpartikel (sogennanter IRD - „ice rafted debris“) in den Ablagerungen des Nordatlantiks finden kann. Um ein tieferes Verständnis der Klimaentwicklung des späten Pliozäns bis frühen Pleistozäns zu erhalten, ist es wichtig, unsere Rekonstruktionen der nordatlantischen Hydrographie des Oberflächenwassers zu verbessern. Dem Nordatlantik kommt dabei eine große Rolle als das zentrale Gebiet für die Erforschung der globalen Klimageschichte zu. Die Auswirkungen der Intensivierung der Nordhemisphären-Vereisung auf die frühpleistozäne nordatlantische Struktur des Oberflächen- und Zwischenwassers (z.B. die Entwicklung der Thermokline, der Stratifizierung und Änderungen in der Zirkulation des Zwischenwassers) sind immer noch nicht ausreichend erforscht. Allerdings sind die Hydrographie des Oberflächenwassers, die Geschichte der Thermokline sowie die Entwicklung des nordatlantischen Zwischenwassers für das letzte glaziale Maximum (LGM) sehr gut untersucht. Die Mechanismen, die für die Entwicklung der nordatlantischen Hydrographie im letzten Glazial verantwortlich sind, sind weitgehend bekannt und können möglicherweise als Analog zu den glazialen Zyklen des frühen Pleistozäns verwendet werden. Gegebenenfalls ist es ebenso möglich, den heutigen Nordatlantik als Analog für die interglazialen Zyklen des frühen Pleistozäns zu nutzen. In dieser Studie wurden stabile Sauerstoff- und Kohlenstoffisotopen sowie Mg/Ca Verhältnisse in suborbitaler Auflösung gemessen. Dafür wurde die tieflebende, planktische Foraminiferenart Globorotalia crassaformis von der IODP (Integrated Ocean Drilling Program) Bohrung U1313 (Nord-Atlantik, 41°N) verwendet. Insgesamt wurden 419 Proben in einer zeitlichen Auflösung von 400 Jahren untersucht. Für die Messungen wurden aus jeder Probe 30 Exemplare von G. crassaformis aus der Größenfraktion von 315-355 μm entnommen. Das gemessene Zeitintervall umfasst MIS 103 bis 95 (frühes Pleistozän, vor 2.4 bis 2.6 Millionen Jahren). Die Foraminiferenart G. crassaformis wurde benutzt, da ihre Habitat-Tiefe einer Wassertiefe von ca. 500-1000 m entspricht. Diese Foraminiferenart ist daher sehr gut geeignet, die Unterschiede zwischen glazialem und interglazialem Zwischenwasser im Nordatlantik zu rekonstruieren. Die Ergebnisse aus den Messungen der stabilen Sauerstoff- und Kohlenstoffisotope, sowie der Mg/Ca Verhältnisse werden dahingehend gedeutet, dass ein Wechsel des Zwischenwasser zwischen Glazialen und Interglazialen stattfand. Während der Glaziale zeigt der geochemische Datensatz von G. crassaformis den Einfluss von kalten, eher salzarmen Glazialen Nordatlantischen Zwischenwasser (das sogenannte GNAIW - „Glacial North Atlantic Intermediate Water“). Während der Interglaziale spiegelt der Datensatz von G. crassaformis dagegen den zunehmenden Einfluss des warmen, salzreichen Zwischenwassers aus dem Mittelmeer (das sogenannte MOW - „Mediterranean Outflow Water“), sowie der subtropischen Gyre des Nordatlantiks. Die subtropische Gyre beeinflusst den Datensatz von G. crassaformis, ebenso wie das Zwischenwasser aus dem Mittelmeer, hin zu höheren Salzgehalten und höheren Temperaturen während der Interglaziale. Der Vergleich des Datensatzes von G. crassaformis mit den bereits veröffentlichten Ergebnissen der Messungen an der Oberflächenart Globigerinoides ruber an denselben Proben ermöglicht die Rekonstruktion von Glazial- Interglazial Wechseln in der Stratifizierung der oberen Wassersäule an der Stelle der Bohrung U1313. Der Vergleich zeigt einen größeren Gradienten der Temperatur, des Salzgehalts und der δ13C Werte während Glazialen im Kontrast zu den Interglazialen. Dies kann im Sinne einer erhöhten Stratifizierung der oberen Wassersäule während der Glaziale gedeutet werden. Damit ging wahrscheinlich ein Abflachen der Thermokline einher. Da sowohl eine erhöhte Stratifizierung als auch ein Abflachen der Thermokline während des letzten glazialen Maximums (LGM) im Vergleich mit heutigen Bedingungen beobachtet wurde, lässt sich daraus schließen, dass während des frühen Pleistozäns ähnliche Mechanismen für die glazialinterglaziale Änderung des Zwischenwassers und der Stratifizierung verantwortlich waren. Als zusätzlichen Proxie wurde das „Clumped-Isotopen“ Paläothermometer sowohl für die späte Kreide, als auch für das frühe Pleistozän angewendet. Es wird allgemein angenommen, dass dieser Proxie nur von der Temperatur beeinflusst wurde und unabhängig von anderen Faktoren ist. Clumped-Isotopen wurden für die späte Kreide an derselben planktischen Foraminiferenart (Archaeglobigerina australis) von den Proben der Bohrung 690 im Südatlantik gemessen, für die schon publizierte stabile Isotopendaten vorliegen. Der Vergleich der Ergebnisse aus den Clumped-Isotopen Messungen mit den stabilen Isotopen soll dazu dienen, den jeweiligen Einfluss von Temperatur und globalem Eisvolumen auf den Verlauf der stabilen Isotopen zu trennen. Dadurch kann die Wassertemperatur unabhängig vom globalen Eisvolumen rekonstruiert werden. Dies kann zur Lösung der schon lange andauernden Diskussion beitragen, ob es während der Abkühlungsphase der späten Kreide kurzzeitig ein Eisschild auf dem antarktischen Kontinent gab oder nicht. Für das frühe Pleistozän wurden Clumped-Isotopen an der planktischen Foraminiferenart Globorotalia crassaformis gemessen. Dieselbe Art aus denselben Proben wurde auch für die Messung der stabilen Isotope und des Mg/Ca Verhältnisses verwendet (siehe Kapitel 5). Für die Messung der Clumped-Isotopen wurde eine Probe während des MIS 99 Interglazial und eine während des MIS 98 Glazial von der Bohrung U1313 aus dem Nordatlantik genommen. Dies ermöglicht es, den jeweiligen Einfluss des globalen Eisvolumens, der Temperatur und des Salzgehaltes auf den Verlauf der gemessenen stabilen Isotope von G. crassaformis zu analysieren und zu trennen. Die Ergebnisse der Clumped-Isotopen Meassungen ergeben sehr hohe Standardfehler. Für die späte Kreide ist der Standardfehler der Clumped-Isotopen Messungen zu groß um irgendwelche Schlussfolgerungen bezüglich des Temperaturanteils im Sauerstoffisotopen-Verlauf von A. australis zuzulassen. Für das frühe Pleistozän ist der zu erwartende Temperaturunterschied zu klein um mit den Clumped-Isotopen Messungen mit dem hohen Standardfehler rekonstruiert werden zu können. Es wäre nötig mehrere Replikate einer einzigen Probe zu messen, um den Standardfehler deutlich zu verkleinern. Allerdings kann die Menge an Probenmaterial, die dafür nötig wäre, nicht aus denselbem Proben entnommen werden, da dort schon fast alle Foraminiferen herausgepickt wurden. Es wird geschlossen, dass man die jeweilige Fragestellung mit einer anderen Methode für die Messung von Clumped-Isotopen angehen müsste. Eine Möglichkeit wäre es, Clumped- Isotopen an der ETH Zürich zu messen, da dort wesentlich weniger Probenmaterial für mehrere Replikate notwendig ist.