פורסם על ידי: danielwinkler1 | 08/08/2012

סמנים אוקינוגרפיים: דו"ח הפלגה באילת

הקדמה:

 בתאריך 28.5.2012 יצאנו להפלגה באילת, במסגרת 'המכון הבינאוניבסיטאי למדעי-הים', על מנת לדגום סדימנט מהקרקעית ולאסוף פורימנפרים החיים בעמודת המים.

יצאנו עם ספינת המחקר ע"ש רוטברג, לים הפתוח, לעומק מים של 706מ' (נ.צ מדוד בעזרת GPS:  2928.03133N/03455.66342E), על-מנת לדגום גלעין-סדימנט, ממנו נחתכו פרוסות בעובי 1.3ס"מ.

מכל דוגמת עובי נבחרו מיני פורימינפרים ספציפיים (G.ruber, C.mahbitis), עליהם בוצעו אנליזות כימיות שונות במעבדה: δ13C, δ18O. כמו כן, דגימת הסדימנט עברה אנליזה-כימית על מנת לקבוע את ריכוז החומר האורגני הכולל שבה (TOC,%Carbon).

רקע על מפרץ אילת:

מפרץ אילת הוא לשון ים צרה וארוכה הגובלת בדרום במיצרי טיראן ומסתיימת בצפון בחופי אילת-עקבה, ומפרידה בין חצי האי סיני לחצי האי ערב (אורך 170ק"מ ורוחב מקסימלי 26ק"מ). עומק המים במפרץ אילת מגיע ל2000 מ' אלא שבמיצרי טיראן בדרום, עומק המים רדוד והוא מגיע ל250מ' במעבר המערבי ו70מ' בלבד במעבר המזרחי (המעברים הם נתיבי שיט בין שוניות אלמוגים).

מים קרים מהאוקינוס ההודי מוסעים מזרחה דרך מיצר עָדֶן (עומק מים 150מ' בלבד), חולפים מעל המחסום התת ימי שסמוך למיצרי טיראן (עומק מים 250מ'), ובדרכם צפונה מתאדים, נעשים חמים יותר ומלוחים יותר, וריכוז הנוטריינטים בהם הולך ויורד (כיוון שהוא מנוצל). באזור אילת המים עניים בנוטריינטים (ים-אוליגוטרופי), ושם המים שוקעים חזרה לעומק ומוסעים חזרה דרומה.

זמן השהות של מים במפרץ אילת הוא שנתיים בלבד (בעוד שזמן השהות של מי הים האדום הוא כ-50,000שנים).

משרעת הטמפ' של מפרץ אילת, גבוהה יחסית למפרצים אחרים בעולם והיא עומדת על טווח של 20-25 מעלות צלזיוס בשנה.

 שיטות:

 מדידת העומק נעשתה בשיטת 'Echo Sound' (סונאר אשר מחשב את העומק עפ"י מהירות התקדמות גל-קול. מהירות ההתקדמות מחושבת על-סמך צפיפות המים).

  1. דיגום הסדימנט נעשה בעזרת Multi-Corer Ocean Instruments' MC-400. נדגמו 2 גלעיני-סדימנט: הראשון לעומק של 35.1ס"מ מפני הקרקעית, והשני, לעומק 13ס"מ. הגלעין השני, אשר נדגם בעומק-מים רדוד יותר,  נצבע למחרת במעבדה בריאגנט 'Rose Bengal'.

שני הגלעינים נפרסו לפרוסות שוות-עובי בנות 1.3ס"מ כל-אחת. 3 פרוסות אוחדו על מנת לצמצם את מספר הדגימות  אך מבלי לפגוע בדיוק המדידה (רזולוציית מדידה נמוכה, אך עם זאת מדויקת).

  1. נעשה שימוש בריאגנט 'Rose Bengal' אשר צובע את האורגזנמים (בעיקר פורימינפרים במקרה שלנו) החיים בלבד, או אלו שחיו זמן קצר לפני שנצבעו בריאגנט זה. הסדימנט עבר ניפוי רטוב דרך מסנן 0.90μm, בתוכו נותרו הפורימניפרים, עליהם בוצע Picking (איסוף) ל-2 מינים חשובים: G.ruber [פלנקטוני] וC.mahabati [בנתוני] . שאר הסדימנט מאותו העומק, במצב בלתי-מופרע, הועבר לאנליזת TOC ב-Leco.
  2. ריכוז הפחמן-האורגני הכולל (TOC) נמדד באמצעות Leco SC632. עקרון העבודה הוא שקילה של הדוגמא במאזניים אנליטיים (דיוק ±0.0001gr), לאחר מכן הוספת חומצת זרחתית (H3PO4 42.5%) אשר מבלה למשך לילה בתנור 40°c. הדגימה עוברת עם קורית חסינת-חום למכשיר ה-Leco ועוברת שריפה בחמצן. מהדוגמא משתחרר כל הפחמן הדו-חמצני CO2, אשר נקלט בגלאי אינפרא-אדום IR, ממנו ניתן לחשב את כמות הפחמן-האורגני הכולל TOC שהיה מצוי בדוגמא. אחוז הפחמן (%Carbon), מחושב מסך המשקל היבש לפני ההוספת החומצה הזרחתית. שגיאת הקריאה של Leco SC632 עומדת על 0.02%.
  3. איסוף החוריריות (פורימינפרים), נעשה תוך שימוש בבינקולרים במעבדה לפליאונטולוגיה של ד"ר סיגל אברמוביץ' (Nikon WD54, Leica MZ16, Leica M205C). האיסוף נעשה באמצעות מכחול רטוב והעברת הפרטים אחד-אחד אל לוח-איסוף המחולק לתאים שונים. לצורך זיהוי המינים השונים נעשה שימוש בספר של זאב רייס וחובריו (1993 Recent Foraminfera from the Gulf of Aquaba"):

Globigerinoides rubber:

פור' פלנקטוני, בעל שלד (test) טרוכוספירלי ['בורג'], עם 3 חדרונים לכל סליל (coil).

Cibicides mahabati:

פור' בנתוני, שצורתו טרוכוספירלית.  השלד הוא לווחי (lamellar), וצורתו קמורה ('plano-convex').

  1. אנליזות δ13C ו- δ18O נעשו באמצעות ספקטרומטר-מסות מסוג Delta U-Advantage Ratio-MS Cta Analytics ™ במעבדה לאיזוטופים יציבים של ד"ר אורית סיון, בעזרתה האדיבה של אפי רוסק.

 תוצאות:

גרף 1+2

גרף 3.

גרף 4+5.

דיון בתוצאות:

גרף1: תכולת הפחמן-האורגני הכולל (מדד ליצרנות ראשונית), עומד על ערך קבוע, פחות או יותר, של ~0.15gr (איננו משתנה עם העומק).

עם זאת, אחוז הפחמן (מסה"כ הסדימנט הכולל) עומד על ערך 0.4% בפני הקרקעית, והוא 'נופל' לערך של 0.2% בעומק של 10ס"מ בתוך הסדימנט. יתכן וירידה משמעותית זו בכמות הפחמן נובעת מפירוק של חומר אורגני ע"י אורגנזמים שונים.

גרפים 2+3: הערך האיזוטופי של פחמן13 עומד בטווח של -2.1‰  עד -0.6‰ בטווח העומק המדוד (עד עומק 9ס"מ מפני הקרקעית). מעניינת העובדה עד לעומק 4ס"מ חלה עליה בערך זה (נקודת maximum בגרף), והחל מעומק זה ועד לעומק 8ס"מ חלה ירידה (נק' minimum). הסיבה לתופעה זו אינני מצליח להסביר, אך ניתן לנחש שמדובר, ככל הנראה באפקט 'מחזורי', שקורה כל 4ס"מ. כמובן, שעל מנת לאשש את ההנחה הזו, רצוי להמשיך בבדיקות לעומקים גדולים יותר. ריכוז הפחמן האי-אורגני המומס [ביחידות של אלפית המול/ליטר] מראה גם כן התנהגות דומה לזו של גרף פחמן13, כאשר טווח הריכוז עומד על טווח של 2.35 עד 2.75  מילימולר.

גרף 4: הערך האיזוטופי של חמצן18 בחורירית ממין G.ruber [פלנקטוני], בעומק סדימנט של 2-25ס"מ, נע בטווח של 0.2פר-מיל (עומק 16ס"מ) עד 0.9 פר-מיל (עומק 23ס"מ), ובאופן ממוצע הוא עומד על ‰0.6. הערך האיזוטופי של פחמן13 מראה תנודתיות גבוהה בטווח העומק הרדוד (0-10ס"מ), ואז הוא מתייצב על ערך ממוצע של 1.9 פר-מיל.

גרף5: הערך האיזוטופי של חמצן18 בחורירית ממין C.mahabitis [בנתוני]  הוא בעל ערכים נמוכים מאוד בעומק הסדימנט הרדוד: ‰2.43- בממוצע, עבור עומק 4-8ס"מ, ובעומק 9ס"מ הוא קופץ לערך של ‰0.5. כיוון שאין לנו מספיק נתונים (נתונה מדידה עבור עומק 9ס"מ ו23ס"מ בלבד), לא ניתן להסיק מסקנות על השתנות הערך האיזוטופי של חמצן18 עם העומק. צריך לעשות מדידות נוספות כדי לזהות מגמה כללית. גרף פחמן13, עם זאת, מראה מגמה מענינת: ככל שמעמיקים הערך האיזוטופי δ13C הולך ועולה. כאשר מתאימים לנתונים עקומה אקפוננציאלית, מקבלים התאמה של 70.62%, למשוואה הבאה: Depth=0.3855e^2.07*d13C.

 משוואה זו יכולה להוות מדד אמין יחסית, לחשב עומק מים [בס"מ], בהנחה שהערך האיזוטופי δ13C [ביחידות של פר-מיל ‰] ידוע.

 לסיכום:

 בעבודה זו רצינו לבדוק את ההשתנות של מדדים שונים [δ13C, δ18O, TOC, %Carbon] עם העומק. אם נניח לרגע שקצב הסדימנטציה ידוע, ואנחנו יכולים להעריכו [על-פי מדידות בהווה], הרי שניתן לתרגם את העומק לזמן. בהנחה שלא היה שחלוף-חומרים מאז זמן ההרבדה ['מערכת סגורה'] הרי שהמדדים נמדדו משקפים את הערך שהיה קיים בים האדום בזמן שקיעתם.

'חלון ההצצה' זה, שרק נגענו בטעימה ממנו, הוא כלי חשוב שמנוצל במחקרים פליאו-אקלימיים ופליאו-אוקינוגרפיים כיום.

נספחים:

 

טבלה מס'1: נתוני תכולת פחמן-אורגני ואחוז הפחמן מהסידמנט הכולל, כנגד העומק.

[שימו לב שנתוני האלניזה כימית נעשו רק על דגימות באינטרוול-עומק של 3.9ס"מ]

TOC [gr]

±0.0001gr

% Carbon

±0.00001%

Sample Name

Depth [cm]

Sample no.

0.1819

0.39942

AB1

1.3

1

AB2

2.6

2

AB3

3.9

3

0.1581

0.39052

AB4

5.2

4

AB5

6.5

5

AB6

7.8

6

0.1779

0.20836

AB7

9.1

7

AB8

10.4

8

AB9

11.7

9

0.1529

0.2019

AB10

13

10

AB11

14.3

11

AB12

15.6

12

0.1716

0.18556

AB13

16.9

13

AB14

18.2

14

AB15

19.5

15

0.1775

0.21075

AB16

20.8

16

AB17

22.1

17

AB18

23.4

18

0.1568

0.21664

AB19

24.7

19

AB20

26

20

AB21

27.3

21

0.189

0.17498

AB22

28.6

22

AB23

29.9

23

AB24

31.2

24

0.1578

0.15975

AB25

32.5

25

AB26

33.8

26

AB27

35.1

27

טבלה 2: ריכוז פחמן אי-אורגני מומס וערך איזוטופי פחמן13 כנגד העומק.

[קו כיול לסטדנרטים עם טיב התאמה של R2=0.9976]

DIC [mM]

±0.1mM

DIC δ13C [‰]

±0.1‰

Depth [cm]

Sample Name

2.6

-1.2

1.3

1b

2.4

-0.7

2.6

2b

2.3

-0.6

3.9

3b

2.5

-1.3

5.2

4b

2.6

-1.5

6.5

5b

2.7

-2.1

7.8

6b

2.6

-1.1

9.1

7b

טבלה3: δ18O ו- δ13Cכנגד העומק, עבור פור' מהמין G.ruber.

Identifier 1 δ13C VPDB, ‰ stdev C, ‰ δ18O VPDB, ‰ stdev O, ‰ Depth [cm]
prox AB2 RBG rub

1.9

0.1

0.5

0.1

2

prox AB3 pln

0.8

0.1

0.6

0.2

3

prox AB4 RBG ruber

3.5

0.2

5.7

0.1

4

prox AB4 ruber

1.1

0.1

0.6

0.1

4

proxAB5 RBG ruber

1.8

0.1

0.6

0.1

5

prox AB6 RBG ruber

1.4

0.0

0.8

0.1

6

prox AB7 rub

1.7

0.1

0.8

0.0

7

prox AB7 RBG rub

0.6

0.2

-1.7

0.2

7

prox AB8 RBG ruber

1.0

0.2

0.7

0.3

8

prox AB9 RBG ruber

2.0

0.0

0.5

0.1

9

prox AB10 RBG plankt

2.0

0.1

0.7

0.2

10

prox AB10 rub.

2.0

0.0

0.5

0.0

10

prox AB13 plankt

1.7

0.0

0.4

0.1

13

prox 16 bent

1.8

0.1

0.2

0.1

16

prox AB16 ruber

2.0

0.1

0.4

0.1

16

prox AB23 ruber

1.7

0.2

0.9

0.1

23

prox AB 25 ruber

1.8

0.0

0.5

0.1

25

prox AB plankt

2.1

0.1

0.7

0.2

* דוגמא AB7RGB-rub ודוגמא AB4RGB-rub הן ככל הנראה Outlier במדידה.

טבלה4: δ18O ו- δ13Cכנגד העומק, עבור פור' מהמין C.mahabitis [שימו לב שדגימות AB1,AB2,AB4,AB7 לא עברו אנליזה מכיוון שלא נאספו מספיק פרטים, על מנת למצות את הערך האיזטופי מהם].

Identifier 1

δ13C VPDB, ‰

stdev C, ‰

δ18O VPDB, ‰

stdev O, ‰

Depth [cm]

prox AB1

0.5

0.2

0.2

0.2

1

prox AB3 bent

1.4

0.2

0.1

0.2

3

prox AB4 bent

1.1

0.3

-2.8

0.3

4

prox AB6 RBG bent

1.4

0.2

-2.3

0.3

6

prox AB7 bent

1.5

0.1

0.8

0.3

7

prox AB8 RBG bent

1.1

0.2

-2.2

0.3

8

prox AB9 RBG bent

1.5

0.2

0.5

0.2

9

prox AB23 bent

1.7

0.1

-0.2

0.1

23

מודעות פרסומת

יש לך משהו חכם להגיד? קדימה!

הזינו את פרטיכם בטופס, או לחצו על אחד מהאייקונים כדי להשתמש בחשבון קיים:

הלוגו של WordPress.com

אתה מגיב באמצעות חשבון WordPress.com שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Twitter

אתה מגיב באמצעות חשבון Twitter שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Facebook

אתה מגיב באמצעות חשבון Facebook שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת גוגל פלוס

אתה מגיב באמצעות חשבון Google+ שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

מתחבר ל-%s

קטגוריות

%d בלוגרים אהבו את זה: