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s/arktischer-ozean/Arktischer Ozean/gi

Nitrogen isotope and biomarker data during Late Paleocene–early Eocene

This dataset compiles raw measurements generated to investigate perturbations of the marine nitrogen cycle during the Paleocene–Eocene Thermal Maximum (PETM). It includes abundances of isoprenoidal GDGTs (isoGDGTs) and crenarchaeol mass accumulation rates, (ii) chromatographic peak areas of bacteriohopanetetrol (BHT) and BHT-x, and (iii) the nitrogen isotopic composition of bulk sediments (bulk sediment δ¹⁵N). Samples were collected from multiple ocean basins and regions: the Central Arctic Ocean (IODP 302–M0004), East Tasman Plateau in the Southwest Pacific (ODP Site 1172), Central Northern Caucasus (Kheu River), the New Jersey Shelf/Atlantic Coastal Plain (ODP 174AX Ancora), the Côte d'Ivoire–Ghana Transform Margin in the equatorial Atlantic (ODP 959), the Southeast Newfoundland Ridge in the central North Atlantic (IODP 1403), Fur Island, Denmark (Fur Formation), and the Tarim Basin, western China (Qimugen Formation). Lipid biomarker data were obtained using liquid chromatography coupled to mass spectrometry, and bulk nitrogen isotope data were measured by elemental analysis coupled to isotope-ratio mass spectrometry.

Master tracks in different resolutions of POLARSTERN cruise PS122/5, Arctic Ocean - Bremerhaven, 2020-08-12 - 2020-10-12

Raw data acquired by position sensors on board RV Polarstern during expedition PS122_5 was processed to receive a validated master track which can be used as reference of further expedition data. During PS122_5 two Trimble Marine SPS461 GPS receivers and the iXBlue HYDRINS hydrographic survey inertial navigation system were used as navigation sensors. Data were downloaded from DAVIS SHIP data base (https://dship.o2a-data.de) with a resolution of 1 sec. Processing and evaluation of the data is outlined in the data processing report found at EPIC repository hdl:10013/epic.c87f9f33-baed-46f7-9fac-5f31409719bc. Processed data are provided as a master track with 1 sec resolution derived from the position sensors' data selected by priority and a generalized track with a reduced set of the most significant positions of the master track.

CASE Outcrop Data

The dataset comprises the locations of outcrops with respective information on the lithology, stratigraphy, rock age and tectonic data collected during the CASE expeditions. The data attributes include stereographic projections and sketches of tectonic structures derived from the outcrop data. At the end of the 1980s, BGR initiated the research program Circum-Arctic Structural Events (CASE) to reconstruct the plate tectonic processes during the evolution of the Arctic Ocean using terrestrial data from the surrounding continental margins. One of the scientific questions of the CASE programme is as simple as it is complex: How did the Arctic Ocean, this large basin between the Eurasian and North American continental plates, develop? There are still no conclusive answers to this question in terms of plate tectonics. In contrast to the marine expeditions of geophysicists in the Arctic Ocean, geologists on land along the various coastal areas of the Arctic Ocean can directly touch, examine and map rocks, structures, folds and fault zones and determine the respective ages of the movements. This makes it possible to directly compare rock units and deformation zones on different continental plates and thus also to reconstruct when these plates collided, how long they remained next to each other and when and how they separated again. Since the inception of BGR’s Arctic research, the primary focus and research areas have been along the continental margins between Spitsbergen and the Canadian Arctic Archipelago via Greenland, to the Yukon North Slope on the border with Alaska. On the opposite side of the Arctic Ocean, there have been expeditions to Yakutia, the mainland areas near the Laptev Sea, the New Siberian Islands and to the Polar Ural with Russian partners. An important method for the interpretation of the geological evolution of the Arctic is the examination of tectonic structures (faults, folds, cleavage etc.), the determination of the kinematics and the age of the tectonic movements.

CASE Outcrop Data (WMS)

The web service of the dataset comprises the locations of outcrops with respective information on the lithology, stratigraphy, rock age and tectonic data collected during the CASE expeditions. The data attributes include stereographic projections and sketches of tectonic structures derived from the outcrop data. At the end of the 1980s, BGR initiated the research program Circum-Arctic Structural Events (CASE) to reconstruct the plate tectonic processes during the evolution of the Arctic Ocean using terrestrial data from the surrounding continental margins. One of the scientific questions of the CASE programme is as simple as it is complex: How did the Arctic Ocean, this large basin between the Eurasian and North American continental plates, develop? There are still no conclusive answers to this question in terms of plate tectonics. In contrast to the marine expeditions of geophysicists in the Arctic Ocean, geologists on land along the various coastal areas of the Arctic Ocean can directly touch, examine and map rocks, structures, folds and fault zones and determine the respective ages of the movements. This makes it possible to directly compare rock units and deformation zones on different continental plates and thus also to reconstruct when these plates collided, how long they remained next to each other and when and how they separated again. Since the inception of BGR’s Arctic research, the primary focus and research areas have been along the continental margins between Spitsbergen and the Canadian Arctic Archipelago via Greenland, to the Yukon North Slope on the border with Alaska. On the opposite side of the Arctic Ocean, there have been expeditions to Yakutia, the mainland areas near the Laptev Sea, the New Siberian Islands and to the Polar Ural with Russian partners. An important method for the interpretation of the geological evolution of the Arctic is the examination of tectonic structures (faults, folds, cleavage etc.), the determination of the kinematics and the age of the tectonic movements.

A validation data set of phytoplankton pigment concentrations and phytoplankton groups measured on water samples collected from various expeditions

This data set composes quality controlled in situ measurements of eight major pigments based on HPLC collected from various expeditions from 2016 to 2023. There are two subsets: subset 1 is the test dataset (99 matchups) extracted from and takes up 30 % of a global in situ PFT matchup data set, while the other 70 % was used for the retuning of the PFT algorithm for Sentinel 3 OLCI sensors. Subset 1 spans from 2016 to 2021 and is part of the global data set described in Xi et al. (2023): https://doi.pangaea.de/10.1594/PANGAEA.954738. Subset 2 containing 134 matchups is a newly compiled dataset that composites in situ PFT data collected from four recent mostly polar expeditions with the research vessel Polarstern (Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, 2017), that are PS126 (May–June 2021), PS131/1 (June–Aug 2022) and PS136 (May–June 2023) in the north Atlantic to the Arctic Ocean, and PS133 (Oct–Nov 2022) in the Southern Ocean. The in situ PFT data were derived from quality-controlled HPLC pigment concentrations using diagnostic pigment analysis (DPA) with updated pigment-specific weighting coefficients following Xi et al. (2023). This published data set has been used to validate satellite PFT products generated for the EU funded Copernicus Marine Service (CMEMS, https://marine.copernicus.eu/), which are derived from multi-sensor ocean color reflectance data and sea surface temperature using an empirical orthogonal function based approach (Xi et al. 2020; 2021).

Struktur und Abundanz oligotropher Bakterien in Nord- und Südpolarmeer

Der Antarktische Ozean ist mit Chlorophyllgehalten von weniger als 0,3 my g per Liter und Primärproduktionsraten von weniger als 50 mg C pro m2 pro Tag extrem nährstoffarm oder ultraoligotroph. In den Wintermonaten mit kaum messbarer Photosynthese werden die biologischen Umsetzungen im Pelagial im wesentlichen von den Bakterien dominiert. So konnten obligat und fakultativ oligotrophe Bakterien als die dominante Population über den Gunnerus- und Astrid-Rücken im Antarktischen Ozean nachgewiesen werden. Sie machten hier mit etwa 10 Prozent der gesamten Bakterienzahlen einen beträchtlichen Anteil der kultivierbaren Bakterien aus. Der Arktische Ozean ist dagegen starken terrestrischen Einflüssen durch die Einträge größerer Wasserfrachten von sibirischen Flüßen ausgesetzt. Maximale Produktionsraten von 1320 mg pro m2 pro Tag wurden im Sommer in der Frobisher Bay, Kanada, gemessen. Die Chlorophyllkonzentrationen im Meerwasser schwankten in Abhängigkeit der Wassertiefe zwischen 0,22 und 1,4 my g pro Liter im nördlichen Foxe Basin, im östlichen Teil der kanadischen Arktis. Von 9 Stationen in der Framstraße und der westlichen Grönlandsee konnten obligat oligotrophe Bakterien nur an einer Station nachgewiesen werden. Die Abundanz und Struktur oligotropher Bakteriengemeinschaften in Nord- und Südpolarmeer soll nun mit klassischen und molekularbiologischen Methoden eingehender untersucht werden. Es wird erwartet, dass nach Anreicherung der oligotrophen Bakterien in der Dialysekammer durch den Einsatz der Laserpinzette und Einzelzellkultivierungen der Anteil und die Diversität der oligotrophen Isolate erheblich vergrößert werden können.

Ökologische Interaktionen zwischen Zoo- und Phytobenthos der Polarmeere unter Berücksichtigung von Abwehrmechanismen gegenüber Fraßdruck

Benthische Makroalgengesellschaften des Nordpolarmeeres bieten vielen Evertebraten Lebensraum, Kinderstube, Schutz und Nahrung. Die zugrundeliegenden ökologischen Interaktionen zwischen Zoo- und Phytobenthos der Arktis sind im Gegensatz zu gemäßigten und tropischen Regionen wenig bekannt. Das Projekt untersucht deshalb erstmalig biologische und chemische Interaktionen zwischen Evertebraten und Makroalgen auf Spitzbergen (KoldeweyStation) unter Berücksichtigung von Abwehrmechanismen gegenüber Fraßdruck. Zu Beginn sollen Freilanduntersuchungen (Taucharbeiten) zur qualitativen und quantitativen Erfassung der mit Makroalgen assoziierten Evertebraten durchgeführt werden, um gezielt herbivore Tiere in anschließenden Fütterungsversuchen als Generalisten, Generalisten mit Präferenz oder Spezialisten zu identifizieren. Ergänzende Biotests dienen dazu, Hinweise auf strukturelle und/oder chemische Eigenschaften der Pflanzen zu erhalten, die den unterschiedlichen Fraß der Herbivoren an verschiedenen Makroalgen-Arten beeinflussen. Von besonderem Interesse sind Untersuchungen zum chemischen Schutz der Algen gegen Fraß, in denen der zugrundeliegende Wirkmechanismus und die chemische Struktur von wirksamen Sekundärmetaboliten in Kooperation mit Naturstoffchemikern bearbeitet werden sollen.

Innovative ‘Pressure-State-Indikatoren für Biodiversitätsveränderungen basierend auf einem global einmaligen marinen Planktondatensatz und unter Einsatz neuester KI-gestützter statistischer Verfahren, Leitantrag; Vorhaben: Innovative Methoden zur Analyse von arktischem Plankton

Ostracodenfaunen und ihre Klappenchemie in hohen Breiten: Paläozeanographische Eichung über benthische Foraminiferenfaunen und deren Gehäusechemie

Vorrangiges Ziel des Projekts ist die Erfahrung der modernen benthischen Ostracodenfauna des Südatlantiks und angrenzenden Sektors des zirkumpolaren Ringozeans sowie die Kartierung ökologischer Präferenzen einzelner Arten im Ver- und Abgleich mit bereits untersuchten Umweltansprüchen benthischen Foraminiferenfaunen. Weiterhin werden die Verhältnisse der stabilen Sauerstoff- und Kohlenstoffisotope der Gehäuseklappen ausgewählter Ostracodenarten mit denen benthischer Foraminiferengehäuse aus denselben Proben und mit den entsprechenden Sauerstoffisotropenwerten Werten des Wassers sowie den Kohlenstoffisotopenwerten des gelösten anorganischen Kohlenstoffs des Bodenwassers verglichen. Ebenso werden die Mg- und Sr-Gehalte von benthischen Ostracodenklappen bestimmt und wieder mit denen benthischer Foraminiferen aus denselben Proben verglichen. Während Faunenzusammensetzungen im Nordatlantik uns Spurenelementverteilungen von Ostracoden bereits erfolgreich zur paläozeanographischen Rekonstruktion und zur Paläotemperaturbestimmung eingesetzt wurden, steht die Interpretation der Isotopenverhältnisse und deren Nutzung als paläozeanographische Proxies noch am Anfang. Die Ergebnisse aller Analysen aus Südatlantik und Weddellmeer sollen mit den Ergebnissen aus Nordatlantik und Nordpolarmeer verglichen werden. Aus der Faunenzusammensetzung und Gehäusechemie mariner benthischer Ostracoden abgeleitete Proxyparameter müssen dann vermutlich nachgereicht werden. Auch eine umgekehrte Anpassung etablierter Proxies aus benthischen Foraminiferen ist möglichl. In jedem Falle wird die Aussagekraft und Vertrauenswürdigkeit paläoozeanographischer und -klimatischer Rekontstruktionen entscheidend verbessert.

Algivorous Cercozoa shape the community composition of cryptogamic covers, the dominant vegetation in Polar Regions

Soil algae are the most important primary producers where vascular plants are absent, as in the Arctic and Antarctica. They give rise to species-rich microbial food webs in biological soil crusts (biocrusts). The terrestrial snow- and ice-free areas are in permanent expansion as glaciers retreat, leaving behind extensive areas of uncovered rock and new soil. Biocrusts stabilize the soil surface and have an important role in soil development. However, the microbial food webs and the nutrient and energy flow to higher trophic levels remain largely unexplored. Here, we characterized the microbial predator-prey dynamics of polar soils by combining molecular and traditional culturing techniques. Using high-throughput sequencing of environmental samples, we assessed the biodiversity and function of soil protists, applying a trait-based approach for acquiring and describing functional traits, i.e., the feeding behavior of heterotrophic protists in relation to microalgae. The study encompasses the analysis of biocrust samples of three polar regions. In the Arctic, one region was sampled - Svalbard in the Arctic Ocean (78°N) in July 2021. In Antarctica, two regions were studied, i.e. King George Island (62°S) in the South Shetland archipelago of Maritime Antarctica and the Thala Hills oasis in Enderby Land, East Antarctica (67°S), between January and March 2022.

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