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Trends in der Makrofaunabesiedlung von Sand- und Schlickboeden im Sublitoral der Deutschen Bucht als Anzeichen langfristiger Milieuveraenderungen: Rueckgang in der Artenmannigfaltigkeit. Veraenderlichkeit der Bodenfauna in der Deutschen Bucht

Forschungen ueber die Veraenderungen der sand- und schlickbewohnenden Bodenfauna, insbesondere ueber einen schon mehrere Jahre andauernden Verarmungstrend im Gebiet vor Elbe- und Wesermuendung. Herausarbeitung grundsaetzlicher Unterschiede bei Schlick- und Sandfauna, insbesondere im Hinblick auf Sauerstoffverhaeltnisse und Substratveraenderungen durch Sturmeinfluesse. Forschungen ueber die Veraenderungen der sand- und schlickbesiedelte Bodenfauna in der Deutschen Bucht ueber lange Zeitraeume an Dauerstationen (Populations- und Assoziationsdynamik). Durch internationale Zusammenarbeit (europaeische LOST-Aktion 47) sollen ueberregional wirksame Einflussgroessen und Entwicklungen in den Tierbestaenden erkannt und in ihrer Bedeutung abgeschaetzt werden, so dass vom Menschen bedingte Veraenderungen sicherer beurteilt werden koennen. Die Forschungen zur Populationsdynamik dienen darueber hinaus zur Abschaetzung von Produktionsleistungen wichtiger Benthosarten.

Langzeit-Variabilitaet des Zoobenthos in der Deutschen Bucht

Grundlagenforschung zum Verstaendnis der Variabilitaet der wichtigsten sublitoralen Tiergemeinschaften in der Deutschen Bucht unter besonderer Beruecksichtigung extremer Witterungsereignisse und von Klimatrends. Basisdaten fuer die Beurteilung anthropogener Einfluesse (Veraenderungen durch Eutrophierung sind nachgewiesen). NEBROC 3.1 (Trendanalysen im Rahmen eines Niederlaendisch-Bremischen Kooperationsprojektes).

Kausale Beziehungen in der Besiedlungsstruktur der Weichbodenfauna im Litoral der Nordsee

Das Zusammenwirken physiographischer und biotischer Faktoren bedingt Anzahl und Verteilung von Organismen im Watt der Nordsee. Ueber die Bedeutung der biotischen Wechselbeziehungen wie Raeuber-Beute-Beziehungen, Konkurrenzverhaeltnisse oder mutualistische Gemeinschaften ist noch wenig bekannt. Freilandexperimente, die spezifische Wechselwirkungen unterbinden oder verstaerken, sollen zur Klaerung beitragen. Bisherige Versuche ergaben, dass biotische Faktoren entscheidenden Einfluss auf das Siedlungsbild der Bodenfauna im Wattenmeer haben.

Analyse raumzeitlicher Veränderungen submerser Makrophytenstrukturen, ihrer Interaktionen mit Ökosystemprozessen und -funktionen mittels Integration wissensbasierter, multisensoraler Fernerkundungs- und GIS-Techniken

Die Litoralvegetation des Bodensees unterlag in den letzten Jahrzehnten infolge von Trophie-schwankungen massiven Veränderungen. Obwohl die resultierenden Änderungen in der Artenzusammensetzung gut dokumentiert sind existieren große Wissenslücken hinsichtlich der Auswirkungen auf abhängige Biozönosen, Ökosystemprozesse und -funktionen. Gleichermaßenfehlen Langzeitstudien zur Überprüfung theoretischer Konzepte in aquatischen Ökosystemen. Ziel des Verbundvorhabens ist daher die räumlich explizite Erfassung und Analyse der Heterogenität der Makrophytenstrukturen. Aus LiDAR- und Hyperspektraldaten extrahierte Makrophyten-3D-Bestände werden mit GIS-Techniken analysiert, räumliche Muster und Veränderungen der strukturellen Heterogenität und Biomasse quantifiziert. Hieraus werden räumlich explizite Modelle funktionaler Aspekte abgeleitet und die langfristige Resilienzdynamik durch Übertragung der Modelle auf GIS-Daten der Kartierungen von 1993, 1978, 1967 analysiert. Die Integration von Langzeitdaten mit modernen Fernerkundungs- und GIS-Techniken bietet somit die einzigartige Möglichkeit, ein fundiertes Verständnis der Auswirkungen der Eutro-phierung und Oligotrophierung auf die räumliche Heterogenität der submersen Makrophytenbestände und das Resilienzvermögen der Litoralzone hinsichtlich schwerer Störungen. Darüber hinaus werden theoretische Konzepte in Litoralökosystemen geprüft, weiterentwickelt und das junge Forschungsgebiet der landschaftsökologischen Limnologie vorangebracht.

Biologie des Litorals

Oekologische Besonderheiten litoralbewohnender Fische. Anpassungen der Flosse, Kiemen, Refraktionseigenschaften der Augen und der Haut an die staendig wechselnden Bedingungen im Ebbe-Flut-Bereich: Stroemungen, Salzkonzentrationen, O2-Mangel im Wasser, Fehlen von Wasser.

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.

Dynamik und Produktivitaet einer von Lanice conchilega dominierten Tiergemeinschaft mit extrem hoher Biomasse in Abhaengigkeit von Truebstoffangebot und hydrographischen Prozessen in der Bodengrenzschicht

In einem Gemeinschaftsprojekt biologischer und physikalisch-ozeanographischer Arbeitsgruppen sollen in einem scharf umrissenen Gebiet im Weseraestuar die hydrographischen Bedingungen und die Produktivitaet einer Tiergemeinschaft mit extrem hoher Biomasse erfasst werden. Diese Gemeinschaft wird von dem roehrenbauenden Borsten-Wurm Lanice conchilega gepraegt, der zahlen- und gewichtsmaessig dominiert. Die ueber zwei Jahrzehnte beobachtete hohe Bestaendigkeit und der Artenreichtum dieser Gemeinschaft stehen in einem scheinbaren Widerspruch zu der grossen Variabilitaet des tidenbeeinflussten, kuestennahen Lebensraumes. Um diesen scheinbaren Widerspruch zu erklaeren, sollen hydrographische Bedingungen, Nahrungsangebot (Truebstoffe) und -weitergabe unmittelbar ueber und am Meeresboden sowohl im Jahresgang als auch im Detail innerhalb kurzer Zeitspannen mit Hilfe einer neu entwickelten Feldstation zur ozeanographischen Messwerterfassung bestimmt werden. Die hohe Produktivitaet der Lanice-Gemeinschaft und ihr Stoffumsatz sollen quantifiziert und anhand der oekologisch bedeutsamen ozeanographischen Messwertergebnisse erklaert werden.

Langfristige Bestandsveraenderungen der Wattenfauna in der Wesermuendung zur Kontrolle des Einflusses von Abwassereinleitungen

An sieben Stationen auf den Watten der Wesermuendung werden alle zwei Monate bodenkundliche Parameter sowie Zusammensetzung, Dichte und Biomasse der Bodenfauna untersucht.

Königshafen Submariner Grundwasserzufluss Netzwerk (KiSNet)

Submariner Grundwasserzustrom (SGD) als Eintragspfad für Wasser und chemische Inhaltsstoffe von Land zum Meer ist ein junges Thema, obwohl seine Bedeutung für Stoffkreisläufe auf globaler Skala mit der von Flüssen gleichzusetzen ist. Trotz dieser Bedeutung beinhalten bisher beschriebene SGD Mengen große Unsicherheiten, entweder weil lokale Punktmessungen auf regionale Skalen extrapoliert wurden oder weil sie auf Modellierungansätzen von regionalen/globalen Stoffflüssen beruhen. Die Unsicherheiten stammen dabei von drei Aspekten: 1) Methoden zur Bestimmung von SGD Mengen unterscheiden sich ohne ihre Relation untereinander zu kennen. Dadurch ist ein methodenübergreifender SGD Mengen Vergleich kaum möglich. 2) SGD Messungen sind zeitlich begrenzte Punktmessungen sind daher nicht generell repräsentativ für Zeit und Raum. 3) SGD Untersuchungen sind meistens disziplinär (entweder marin oder terrestrisch) obwohl weitere Methoden mit gleichen Zielgrößen in anderen Disziplinen existieren. Mit interdisziplinären Untersuchungen würden methodenbezogene Unsicherheiten reduziert. Vor dem Hintergrund des Globalen Wandels, der speziell Küstenregionen betrifft, ist dies essentiell. Das Netzwerk zielt darauf ab, eine Plattform für eine Gruppe von SGD Experten bereit zu stellen, um eine disziplinübergreifende Zusammenarbeit zu initiieren und intensivieren. Durch eine interdisziplinäre Validierung strebt das Netzwerk ebenfalls die Verbesserung individueller Methoden an und einen direkten Vergleich zwischen terrestrischen und marinen Methoden. Letztendlich wird das Netzwerk einen interdisziplinären Methodenkatalog erstellen, der optimale Methodenkombinationen beider Disziplinen für qualitative und quantitative SGD Untersuchungen herausstellt und der die Basis für zukünftige SGD Forschung darstellt. Um diese Ziele zu erreichen wird das Netzwerk um regelmäßige Treffen aufgebaut, von denen vier vis-a-vis Treffen sind. Das erste und letzte sind ein Kick-off und Ergebnis Treffen. Das zweite und dritte dienen dazu ein Methodenvergleichsexperiment in der litoralen Bucht von Königshafen, Sylt durchzuführen. Während des Experimentes wird das interdisziplinäre Netzwerk alle verfügbaren quantitativen und qualitativen Methoden aus beiden Disziplinen zum ersten Man an einem Ort und zur gleichen Zeit anwenden. Im Ergebnis wird das Vorgehen junge und erfahrene Wissenschaftler von allen SGD-relevanten marinen und terrestrischen Disziplinen zusammenbringen. Es wird zudem dazu beitragen, den SGD-Wissensstand aller Teilnehmer zu erweitern, und verleiht der nächsten Generation von SGD Wissenschaftlern einen interdisziplinären Blick auf ihre Forschung. Zudem wird der Methodenvergleich Datensätze erzeugen, die in ihrem Umfang und interdisziplinären Natur einmalig sind und die in internationalen peer-reviewed und Open-Access Journalen veröffentlicht werden. Zudem werden wir den detaillierten SGD Methodenkatalog als Buch analog zu dem GEOTRACES CookBook erstellen und veröffentlichen.

Die Eisendüngung vor Inseln im Südozean: Fe-Isotopenaustausch zwischen reaktiven Partikeln und Meerwasser

Die marine Eisendüngung durch Inseln ist ein wichtiger Steuerungsprozess der marinen Planktonproduktion, einer der größten atmosphärischen CO2-Senken. Der Prozess lässt sich allgemein im Südozean beobachten, wo die glaziale Verwitterung auf Inseln eine gut dokumentierte Quelle an reaktivem, partikulärem Fe (pFe) darstellt. Diese Verwitterung dürfte sehr empfindlich auf den globalen Klimawandel reagieren. Der diagenetische Stoffkreislauf auf dem Schelf, mit Rückdiffusion und Rücksuspension von Fe in die Wassersäule ist eine weitere Quelle von globaler Bedeutung. In unseren vergangenen Studien auf King George Island, antarktischer Inselbogen, konnten wir zeigen, Fe-isotope eine Unterscheidung dieser Quellen erlauben. Jedoch zeigt die Fe-Isotopenzusammensetzung des gelösten Fe (dFe) insgesamt im Südozean eine überraschend große Variabilität von etwa 2‰ (d56Fe). Dies bedeutet entweder eine lokal sehr variable Mischung der beiden Fe-Quellen, einen regional sehr diversen Fe-Stoffkreislauf mit variabler Interaktion zwischen dFe und pFe, ein regional sehr dynamischer biologischer Fe-Kreislauf in der Wassersäule, oder Kombinationen aller drei Aspekte. Ich beantrage während einer FS Polarstern Expedition (PS-133), die verschiedenen Fe-Quellen von der Küste der Insel Süd-Georgiens und den Fe-Transport in den offene Ozean mithilfe von Fe-Isotopenanalysen zu verfolgen, und die Transformation dieser partikulären Fe-Quellen in bioverfügbares dFe, z.B. durch Lösung und Austausch mit der Partikeloberfläche, auf der Basis der Fe-Isotopenfraktionierung zu bestimmen. Die Fe-Isotopenfraktionierungsfaktoren, die generell im marinen Millieu nur unzureichend bestimmt sind, sollen experimentell im Labor und an Bord bestimmt werden. Diese Austauschexperimente beinhalten Mischungen aus reinen Fe-Oxyhyroxiden und Mn-Oxiden mit künstlichem Meerwasser, sowie Mischungen aus mittels Tangentialflussfiltration angereicherten marinen Partikeln von der Schelf- und Kontinentalhangregion Süd-Georgiens mit filtriertem, partikelfreiem Meerwasser von stromaufwärts der Insel. Ebenso werden Mischungen aus reinen Mineralphasen mit Meerwasser des Südozeans untersucht. In allen Experimenten wird das Wasser mit einem monoisotopisch angereicherten „Spike“ versetzt, werden die Experimente (lang)zeit-kontrolliert beprobt, und die „Drei-Isotopenmethode“ konsequent verwendet, mittels derer die Extrapolation der isotopischen Fraktionerungsfaktoren möglich ist, selbst wenn die Austauschreaktion nicht vollständig abläuft. Die experimentell bestimmten Fraktionierungsfaktoren dienen als Basis, die natürlichen, molekularen Austauschprozesse bei der marinen Fe-Düngung zu identifizieren. Die natürliche Fe-Düngung soll vor Süd-Georgien auf der PS-133 Expedition vom Littoral bis in den offen, hochproduktiven Ozean beobachtet und beprobt werden. Zum Vergleich sollen zusätzlich Proben aus dem Littoral und der Küstenregion vor King George Island von einer früheren Expedition analysiert werden.

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