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Methanproduktion durch Mikrophytobenthos und dessen Beitrag am benthischen Methanfluss in der Küstenzone der Ostsee

Der Anstieg natürlicher Emissionen des Treibhausgases Methan haben einen bedeutenden Einfluss auf das Klima der Erde. Als Methanquelle nehmen küstennahe Gewässer eine besondere Stellung ein, da die Methankonzentration im Wasser hier wesentlich höher ist als im offenen Ozean. Trotz der Bedeutung der Küstengebiete ist bisher nur wenig bekannt über die hier zu findenden Methanemittenten und ihr jeweiliger Beitrag am atmosphärischen Methanfluss. Zudem zeigen eine Reihe aktueller Untersuchungen, dass Methan nicht nur unter anoxischen Bedingungen mikrobiell gebildet werden kann, sondern dass dies auch in einer oxischen Umgebung möglich ist. Eine solche Methanproduktion nahe der Meeresoberfläche würde den Weg zwischen Methanquelle und Atmosphäre wesentlich verkürzen und damit den Methanfluss in die Atmosphäre verstärken. Aufgrund einiger Untersuchungen, die eine Verknüpfung zwischen Primär- und Methanproduktion aufzeigen, stellen wir die Hypothese auf, dass Mikrophytobenthos (MPB)-Gemeinschaften eine wichtige, aber bisher nicht bearbeitete Stellung in der Flachwasser-Methandynamik zukommen. MPB-Gemeinschaften nehmen eine herausragende Rolle in der Primärproduktion von Küstensedimenten ein. Um die Bedeutung der MPB-assoziierten Methanproduktion besser einordnen zu können, werden wir das Potential dieser Methanquelle in Inkubationsexperimenten detailliert untersuchen. Zur Bestimmung der hierbei wichtigen Effektoren und Mikrophytobenthosarten werden wir an verschiedenen axenischen und xenischen klonalen Kulturen benthischer Diatomeen-Spezies die Primär- und Methanproduktion unter kontrollierten Temperatur- und Lichtbedingungen bestimmen. Mit Hilfe einer neuen Cavity-Ring-Down-Spektroskopie basierten Methode planen wir an geschlossenen Inkubationen die Methankonzentrationsentwicklung in hoher zeitlicher Auflösung über Tag/Nacht Zyklen zu erfassen. Zusätzliche Inkubationen mit 13C-markierten Substraten werden es uns erlauben, den Weg der Methanproduktion in den Diatomeen einzugrenzen. Bisher wurde der Prozess der oxischen Methanproduktion nur in Kulturexperimenten untersucht. Ob die hier ermittelten Raten auch in die natürliche Umgebung übertragbar sind, wurde hingegen nicht geprüft. Um diese Wissenslücke zu schließen, planen wir neben den Experimenten an klonalen Kulturen auch Studien an natürlichen MPB-Gemeinschaften durchzuführen. Diese Gemeinschaften werden wir im Flachwasser vor der Insel Askö (schwedische Ostseeküste) und dem inneren Küstengewässer vor Zingst (Darßer-Zingst-Bodden, deutsche Ostseeküste) beproben, um ein möglichst breites Spektrum an Sedimenten, hydrodynamischen Bedingungen und MPB-Gemeinschaften abzudecken. Um die in unseren Experimenten ermittelten Methanproduktionsraten in die benthischen und atmosphärischen Methanflüsse besser einordnen zu können, werden wir in beiden Untersuchungsgebieten die Methanflüsse zwischen Sediment, dem Wasser und der Atmosphäre bestimmen.

Erprobungs- und Entwicklungsvorhaben 'Osterrenaturierung' - Qualitative und quantitative Erfassung von Makrozoobenthos und des Mikrobenthos vor und nach den Renaturierungsmassnahmen

Pruefung der natuerlichen Selbstreinigungskraft eines technisch ausgebauten Gewaessers durch Rueckfuehrung in einen naturnahen Zustand am Beispiel der Oster. Fliessgewaesser, Gewaesserguete.

Ausschluss mobiler grundberührender Fischerei in marinen Schutzgebieten der Ostsee, Vorhaben: Bedeutung heterotropher Protisten im Sediment der Ostsee

Untersuchungen zur qualitativen und quantitativen Bedeutung mixotropher Protisten in ufernahen Sedimenten

Im Rahmen der hier vorgeschlagenen Studie sollen erstmalig das Vorkommen und die ökologische Bedeutung mixotropher Protisten in küsten- bzw. ufernahen Sedimenten aquatischer Lebensräume untersucht werden. Im Konzept des mikrobiellen Nahrungsnetzes, eines integralen Teils planktischer Nahrungsnetze, das durch den Fraßdruck kleiner Protisten auf Bakterien geprägt ist, spielen mixotrophe Einzeller eine entscheidende Rolle. Durch ihre Fähigkeit zur Kombination der oxygenen Photosynthese wirken sie im System sowohl auf der Ebene der Primärproduzenten als auch auf der der Konsumenten partikulären organischen Materials. Ausmaß und relative Bedeutung der unterschiedlichen Ernährungsmodi unterlagen sowohl auf Organismen- als auch auf Lebensraumebene sehr großen Schwankungen. Im Vergleich zu pelagischen Lebensräumen gibt es noch große Lücken im Wissensstand zur ökologischen Bedeutung benthischer Protisten. Zwar ist die Gemeinschaft des Mikrophytobenthos sowohl hinsichtlich der von ihr gestellten Biomasse als auch hinsichtlich ihrer Photosyntheseleistung sehr gut untersucht, der Großteil der Arbeiten an benthischen 'Protozoen' beschränkt sich dagegen auf Studien, die wenig zu ihrer Funktion im Lebensraum sagen. Zum Potential für Mixotrophie benthischer Einzeller gibt es bisher keine Studien. Die enge taxonomische Verwandschaft zwischen Vertretern der benthischen und der pelagischen Einzeller legt die Vermutung nahe, dass in den euphotischen Bereichen mariner und limnischer Sedimente mixotrophe Protisten vorkommen und einen erheblichen Beitrag sowohl an der Produktion als auch am Konsum organischen Materials haben. Das hier vorgestellte Projekt dient dem Ziel, das Vorkommen benthischer Mixotrophre zu verifizieren, ihre Bedeutung für die Lebensgemeinschaft zu ermitteln und die Auswirkungen verschiedener abiotischer und biotischer Faktoren (Licht, Temperatur, Nährstoff- bzw. Nahrungsangebot) für die Ausbildung oder Dominanz der unterschiedlichen Ernährungsmodi zu beschreiben

Ausschluss mobiler grundberührender Fischerei in marinen Schutzgebieten der Ostsee, Vorhaben: Auswirkungen auf das Nahrungsnetz, Mikrophytobenthos und Schlüsselarten des Zoobenthos

Size of hard-shelled individuals in the zoobenthos time series at List Reede, Sylt, Germany, in 2019

A shallow subtidal area in the northern Wadden Sea was monitored for sediment parameters and macrobenthic fauna using stratified random sampling of a grid of 50 sampling positions. Samples were collected with a Reineck-type box-corer of 0.02 m² surface area, macrobenthos (sieved through 1 mm square meshes and fixed in buffered formalin solution) was counted, identified to species level, and the size of hard-shelled individuals measured. This dataset contains the size measurements of 134 individuals from the 2019 sampling.

Zoobenthos and sediments time series at List Reede, Sylt, Germany, in 2019

A shallow subtidal area in the northern Wadden Sea was monitored for sediment parameters and macrobenthic fauna using stratified random sampling of a grid of 33 sampling positions. Samples were collected with a Reineck-type box-corer of 0.02 m² surface area. Granulometric sediment composition was analysed from a sub-sample of each box-core using a diffraction laser particle-size analyser. Macrobenthos (sieved through 1 mm square meshes and fixed in buffered formalin solution) was counted, identified to species level, and the size of hard-shelled individuals measured. The amount of shell detritus was quantified as wet-weight in the benthos samples. This dataset contains the results from the sampling events in 2019.

Zoobenthos and sediments time series at List Reede, Sylt, Germany, 2003 to 2019

A shallow subtidal area in the northern Wadden Sea was monitored over 17 years for sediment parameters and macrobenthic fauna using stratified random sampling of a grid of 50 sampling positions. Samples were collected with a Reineck-type box-corer of 0.02 m² surface area, always during preceeded high tide. Granulometric sediment composition was analysed from a sub-sample of each box-core using a diffraction laser particle-size analyser. Macrobenthos (sieved through 1 mm square meshes and fixed in buffered formalin solution) was counted, identified to species level, and the size of hard-shelled individuals measured. The amount of shell detritus was quantified as wet-weight in the benthos samples. From 2003 to 2007 sampling was approximatively monthly and from 2008 to 2013 seasonally. When a new ship with larger drought was put into operation, the number of sampling sites needed to be reduced to 33 from 2014 onwards and sampling frequency was only once per year in autumn.

Abundance and biomass of macrofauna in the German Bight from 2016 to 2019

The long-term ecological research benthic monitoring comprises four representative permanent stations (SSd, Slt, FSd and WB) that have been sampled countinuously 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. Earlier datasets have been published in the publication series https://doi.org/10.1594/PANGAEA.667646. Macrozoobenthos of soft-bottom benthic community was collected by van-Veen grabs. This dataset contains the continuation of this time series with the samples collected in spring between 2016 and 2019 each year in the North Sea, German Bight. 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.

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.

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