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Schwerpunktprogramm (SPP) 527: Bereich Infrastruktur - International Ocean Discovery Program, Teilprojekt: Terrestrische Ökosystem- und Klimadynamik in SE-Afrika für den Zeitraum der Entwicklung, des Vorkommens und des Aussterbens archaischer Hominiden (4-2 Ma) basierend auf Kernmaterial von IODP-Expedition 361

Das beantragte Projekt hat zum Ziel, die terrestrische Ökosystem- und Klimadynamik - und damit die naturräumlichen Rahmenbedingungen für die Evolution früher Hominiden - in SE-Afrika während des 'mittleren' Pliozäns und frühen Pleistozäns zu rekonstruieren. Um dieses Ziel zu erreichen, soll an Hand von Kernmaterial von IODP Expedition 361 ('Southern African Climates') eine Land/Meer-Korrelation vor SE-Afrika erarbeitet werden; diese wird die erste kontinuierliche Rekonstruktion der terrestrischen Ökosystem- und Klimaänderungen in SE-Afrika während des 'mittleren' Pliozäns bis frühen Pleistozäns liefern. Methodisch basiert das Projekt auf einem integrierten Ansatz, der palynologische (Pollen und Sporen) und elementgeochemische (XRF-Scanning) Analysen vereint und auf den Splice von IODP-Site U1478 (Straße von Mosambik) angewendet werden soll. Eine präzise Alterskontrolle wird durch die hochauflösende Benthos-Sauerstoffisotopenstratigraphie ermöglicht, die aktuell für Site U1478 erarbeitet wird. Site U1478 ist für die hier vorgeschlagenen Untersuchungen aus einer Reihe von Gründen ideal geeignet: (i) er stellt ein stratigraphisch außergewöhnlich vollständiges Archiv dar und verfügt dabei über hohe Sedimentationsraten; (ii) seine proximale Lage in Bezug auf das Limpopo-Delta gewährleistet einen hohen Anteil terrigenen Inputs im Kernmaterial; (iii) die Ursprungsregion dieser terrigenen Komponenten lässt sich hervorragend eingrenzen; (iv) er ist gegenüber terrestrischen Klimaänderungen hoch empfindlich, wie frühere Studien an nahe gelegenen Kurzkernen belegen; (v) die für das vorgeschlagene Projekt durchgeführten Pilotstudien an Kernfänger-Material belegen, dass seine Sedimente in Bezug auf Pollen und Sporen extrem produktiv sind; er liegt in einer proximal Position hinsichtlich der paläoanthropologischen 'Cradle of Humankind'-Fundstätten in Südafrika. Unter Berücksichtigung des gegenwärtigen Forschungsstandes zur Evolution archaischer Hominiden (insbesondere Australopithecus africanus) fokussiert das Projekt auf den Zeitraum zwischen 4 und 2 Ma; kritische Intervalle der Evolution archaischer Hominiden sollen in besonders hoher zeitlicher Auflösung analysiert werden. Die Integration der palynologischen und elementgeochemischen Proxy-Daten wird detaillierte Aussagen zum Charakter und Zeitpunkt wie auch zur Stärke und Geschwindigkeit der Ökosystem- und Klimavariabilität im Einzugsgebiet des Limpopo River und damit in der 'Cradle of Humankind'-Region erlauben. Dadurch wird nicht nur die Klärung der Frage möglich, inwiefern Intervalle mit besonders ausgeprägtem Umweltwandel tatsächlich mit Schritten in der Hominiden-Evolution einhergehen, sondern es lassen sich auch die einzelnen Komponenten dieses Umweltwandels identifizieren. Diese Informationen können neues Licht auf die aktuelle Diskussion um potenzielle kausale Zusammenhänge zwischen Umwelt-'Forcing' und menschlicher Evolution werfen.

LTER Benthos – German Bight: Long-term ecological research of benthos in the German Bight (2001 et seq)

The long-term ecological research benthic monitoring comprises four representative permanent stations (SSd, Slt, FSd and WB) that have been sampled continuously in spring since 1969. The four stations are representative for the different benthic communities in the German Bight. Inter-annual variability and possible long-term trends were analysed based on spring-time samples since 1969. Macrozoobenthos of soft-bottom benthic community was collected by van-Veen grabs. Data for each campaign comprise four stations in the German Bight, sampled by grab samples (infauna). Biodiversity data of species include abundance (count data) and biomass (wet mass, g) per sample. The data is also available in a PostgreSQL-based data warehouse that can be accessed and queried through an open-access frontend web service at https://critterbase.awi.de/benosis by searching for the data sets "LTER_Benthos". Earlier datasets covering the years 1969-2000 have been published in the publication series https://doi.org/10.1594/PANGAEA.667646.

Seawater carbonate chemistry and carbonate load of seagrass leaves

Seagrass meadows play a significant role in the formation of carbonate sediments, serving as a substrate for carbonate-producing epiphyte communities. The magnitude of the epiphyte load depends on plant structural and physiological parameters, related to the time available for epiphyte colonization. Yet, the carbonate accumulation is likely to also depend on the carbonate saturation state of seawater (Omega) that tends to decrease as latitude increases due to decreasing temperature and salinity. A decrease in carbonate accumulation with increasing latitude has already been demonstrated for other carbonate producing communities. The aim of this study was to assess whether there was any correlation between latitude and the epiphyte carbonate load and net carbonate production rate on seagrass leaves. Shoots from 8 different meadows of the Zostera genus distributed across a broad latitudinal range (27 °S to up to 64 °N) were sampled along with measurements of temperature and Omega. The Omega within meadows significantly decreased as latitude increased and temperature decreased. The mean carbonate content and load on seagrass leaves ranged from 17 % DW to 36 % DW and 0.4-2.3 mg CO3/cm**2, respectively, and the associated mean carbonate net production rate varied from 0.007 to 0.9 mg CO3/cm**2/d. Mean carbonate load and net production rates decreased from subtropical and tropical, warmer regions towards subpolar latitudes, consistent with the decrease in Omega. These results point to a latitudinal variation in the contribution of seagrass to the accumulation of carbonates in their sediments which affect important processes occurring in seagrass meadows, such as nutrient cycling, carbon sequestration and sediment accretion.

Einfluss verschiedener menschlicher Belastungen auf Fliessgewaesser in Nordhessen und Suedniedersachsen

Aufeinander folgende Untersuchungen von Kuehlwassereinleitungen in Fliessgewaesser sind in der Bundesrepublik Deutschland im Freiland bisher nur in wenigen Faellen durchgefuehrt worden. Sie kamen zu z.T widerspruechlichen Ergebnissen. An der Schwalm, einem organisch maessig belasteten Mittelgebirgsfluss in Nordhessen, sollen weitere Erkenntnisse zur Waermebelastung von Fliessgewaessern gewonnen werden. Pilotstudie 1978/79: An 9 ueber die gesamte Flusslaenge verteilten Probestellen wurden physikalische und chemische Messgroessen, Plankton, Aufwuchs, Uferbewuchs, hoehere Wasserpflanzen und Makroinvertebraten erfasst. Besonderer Aspekt waren komunale Abwaesser und Waermeinleitungen. Hauptstudie I 1980 bis 1982: Kleinraeumig an 5 Probestellen im Unterlauf der Schwalm wurden physikalische und chemische Parameter, Bakterien, hoehere Wasserpflanzen und Makroinvertebraten bearbeitet. Besonderer Aspekt war der Einfluss von Kuehlwasser aus dem Braunkohlekraftwerk Borken. Hauptstudie II 1986 bis 1988: Erfassung von physikalischen und chemischen Daten, Makrozoobenthos, Emergenz (Produktionsoekologie) unter besonderer Beruecksichtigung von Kuehlwassereinleitungen im Unterlauf der Schwalm.

Raw data of physical oceanography during RV HEINCKE cruise HE678

Raw physical oceanography data was acquired by a ship-based Seabird SBE911plus CTD-Rosette system onboard RV HEINCKE . The CTD was equipped with duplicate sensors for temperature (SBE3plus) and conductivity (SBE4) as well as one sensor for oxygen (SBE43). Additional sensors such as a WET Labs C-Star transmissometer, a WET Labs ECO-AFL fluorometer (FLRTD) and an altimeter (Teledyne Benthos PSA-916) were mounted to the CTD. The data was recorded using pre-cruise calibration coefficients. No correction, post-cruise calibration or quality control was applied. Processed profile data are available via the link below.

Artenspektrum des Phytoplanktons in Kleingewaessern des Bodensee-Raums

Untersuchung des Artenspektrums (insbesondere Massenarten und groessere Formen) in Kleingewaessern, Ried- und Moorgebieten in Abhaengigkeit von der Jahreszeit. Ca. 1 mal monatlich werden Proben entnommen; zum Teil erfolgt die Untersuchung an Ort und Stelle, zum Teil wird die Probe am umgekehrten Mikroskop ausgezaehlt. Fuer Benthosarten erfolgt die Auswertung am aufrechten Mikroskop. Es wurde eine Artendokumentation von ca. 140 Arten angelegt. Ca. 60 Prozent der Arten kommen auch im Bodensee vor.

Verbreitung und Gemeinschaften der Bodenfauna im Sublitoral der Deutschen Bucht

Das sublitorale Makrobenthos der Deutschen Bucht wurde in der 2. Jahreshaelfte 1975 auf der Grundlage eines umfangreichen Stationsnetzes in seinem Artenbestand, seiner Verbreitung und Vergesellschaftung untersucht. Die Untersuchung soll Vergleiche mit frueheren Erhebungen (Hagmeier: 1923/1924 und Stripp: 1965-1968) ermoeglichen und zur Beurteilung langfristiger Milieuveraenderungen dienen. Nach dem kalten Winter 1978/1979 wurde die Bodenfauna neu kartiert. In Zukunft werden im Abstand von mehreren Jahren derartige Erhebungen wiederholt, um langfristige Veraenderungen zu erfassen.

Physical oceanography during RV HEINCKE cruise HE669

Conductivity-temperature-depth profiles were measured using a Seabird SBE 911plus CTD during RV HEINCKE cruise HE669. The CTD was equipped with duplicate sensors for temperature (SBE3plus), conductivity (SBE4) and oxygen (SBE43). Additional sensors such as a WET Labs C-Star transmissometer, a WET Labs ECO-AFL fluorometer and an altimeter (PSA-916 Teledyne (Benthos)) were mounted to the CTD. Temperature, conductivity and oxygen sensors are calibrated by the manufacturer once a year before being mounted in January. They are used throughout the year and no post-cruise or in-situ calibration is applied. All other sensors are calibrated irregularly. Data were connected to the station book of the specific cruise as available in the DSHIP database. Processing of the data including removal of obvious outliers followed the procedures described in CTD Processing Logbook of RV HEINCKE (hdl:10013/epic.47427). The processing report for this dataset is linked below.

Seawater carbonate chemistry and physiological performance parameters of Carcinus maenas under respective incubation conditions

Ocean acidification causes an accumulation of CO2 in marine organisms and leads to shifts in acid-base parameters. Acid-base regulation in gill breathers involves a net increase of internal bicarbonate levels through transmembrane ion exchange with the surrounding water. Successful maintenance of body fluid pH depends on the functional capacity of ion-exchange mechanisms and associated energy budget. For a detailed understanding of the dependence of acid-base regulation on water parameters, we investigated the physiological responses of the shore crab Carcinus maenas to 4 weeks of ocean acidification [OA, P(CO2)w = 1800 µatm], at variable water bicarbonate levels, paralleled by changes in water pH. Cardiovascular performance was determined together with extra-(pHe) and intracellular pH (pHi), oxygen consumption, haemolymph CO2 parameters, and ion composition. High water P(CO2) caused haemolymph P(CO2) to rise, but pHe and pHi remained constant due to increased haemolymph and cellular [HCO3-]. This process was effective even under reduced seawater pH and bicarbonate concentrations. While extracellular cation concentrations increased throughout, anion levels remained constant or decreased. Despite similar levels of haemolymph pH and ion concentrations under OA, metabolic rates, and haemolymph flow were significantly depressed by 40 and 30%, respectively, when OA was combined with reduced seawater [HCO3-] and pH. Our findings suggest an influence of water bicarbonate levels on metabolic rates as well as on correlations between blood flow and pHe. This previously unknown phenomenon should direct attention to pathways of acid-base regulation and their potential feedback on whole-animal energy demand, in relation with changing seawater carbonate parameters.

The influence of seawater pH on U/ Ca ratios in the scleractinian cold-water coral Lophelia pertusa

The increasing pCO2 in seawater is a serious threat for marine calcifiers and alters the biogeochemistry of the ocean. Therefore, the reconstruction of past-seawater properties and their impact on marine ecosystems is an important way to investigate the underlying mechanisms and to better constrain the effects of possible changes in the future ocean. Cold-water coral (CWC) ecosystems are biodiversity hotspots. Living close to aragonite undersaturation, these corals serve as living laboratories as well as archives to reconstruct the boundary conditions of their calcification under the carbonate system of the ocean. We investigated the reef-building CWC Lophelia pertusa as a recorder of intermediate ocean seawater pH. This species-specific field calibration is based on a unique sample set of live in situ collected L. pertusa and corresponding seawater samples. These data demonstrate that uranium speciation and skeletal incorporation for azooxanthellate scleractinian CWCs is pH dependent and can be reconstructed with an uncertainty of ±0.15. Our Lophelia U / Ca-pH calibration appears to be controlled by the high pH values and thus highlighting the need for future coral and seawater sampling to refine this relationship. However, this study recommends L. pertusa as a new archive for the reconstruction of intermediate water mass pH and hence may help to constrain tipping points for ecosystem dynamics and evolutionary characteristics in a changing ocean.

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