Here, we examine the ecosystem ramifications of changes in sediment-dwelling invertebrate bioturbation behaviour—a key process mediating nutrient cycling—associated with nearfuture environmental conditions (+ 1.5 °C, 550 ppm [pCO2]) for species from polar regions experiencing rapid rates of climate change. This dataset is included in the OA-ICC data compilation maintained in the framework of the IAEA Ocean Acidification International Coordination Centre (see https://oa-icc.ipsl.fr). Original data were downloaded from Polar Data Centre (see Source) by the OA-ICC data curator. In order to allow full comparability with other ocean acidification data sets, the R package seacarb (Gattuso et al, 2024) was used to compute a complete and consistent set of carbonate system variables, as described by Nisumaa et al. (2010). In this dataset the original values were archived in addition with the recalculated parameters (see related PI). The date of carbonate chemistry calculation by seacarb is 2024-07-11.
Veraenderungen im physiologisch-chemischen Bereich, die durch Anwesenheit von Pollutantien, insbesondere chemischen, verursacht werden, soweit sie DNA-, RNA und/oder Proteinsynthese betreffen. In der Gruppe stehen alle Enzyme und viele hoehere Komplexe zur Verfuegung. Bisher wird an wenigen biologischen Modellen gearbeitet, wie Klaerschlamm, Spongien, Echinodermata, Moos. Ziel ist es, Induktionsvorgaenge und die daraus folgenden Regulationsfolgen, wie sie unter Umwelt-relevanten Bedingungen hervorgerufen werden, zu verstehen.
Die Tiefsee ist das größte Ökosystem auf der Erde, das uns aufgrund der Unerreichbarkeit und immensen Ausdehnung in weiten Teilen noch fremd ist. Wegen der geringen Verbreitung von Tiefsee-Sedimenten auf dem Festland und dem Mangel einer kontinuierlichen Fossil-Überlieferung ist unsere Kenntnis über Tiefseepaläobiogeographie und Tiefsee-Evolution ebenfalls recht limitiert. Eine Sichtung unterkretazischer bis obermiozäner Sedimente in ODP/DSDP/IODP-Bohrkernen (Paläoablagerungstiefe: tiefes Bathyal über 2000 m) erbrachte überraschende Ergebnisse: Sklerite von Echinodermata (Holothurien, Ophiuren, Asteroideen, Crinoiden), die heute einen wichtigen Anteil der Tiefseefaunafauna stellen, fehlen nahezu völlig. Dafür sind Stacheln von irregulären Echiniden (Holasteroida, Spatangoida: Atelostomata) häufig. Da die Stacheln morphologisch sehr variabel sind, bergen Klassifizierung der morphologischen Bandbreite ('Morphospace'), der Morphospace-Veränderung in der Zeit und die berechnete Stachel-Akkumulationsrate das Potential, Diversitäts- und Abundanz-Veränderungen in Bezug zu globalem Klimawandel zu kartieren. Da die derzeitige globale Erwärmung besonders in offenen Ozeanen zu geringerer Produktivität und verringertem Export von Organik in die Tiefsee führt, eignet sich der östliche tropische Pazifik als Modell-Region um zwei Arbeitshypothesen zu testen. i) Die Stachel-Diversität der Atelostomata korreliert invers mit känozoischen Warmzeiten, was die 'Productivity-Diversity Relation' stützt; und ii) Die Abundanz von Atelostomata-Stacheln als Ausdruck von Biomasse und Export-Productivity ist geringer in warmen Perioden als in kühlen. Für das Projekt wurde exemplarisch känozoisches Material aus einer sich rapide ändernden Welt berücksichtigt (Abkühlung Mittel-Miozän, mittelmiozänes Klimaoptimum, Abkühlung oberstes Oligozän, Warmphase Ober-Oligozän, oligozäne Oi-2 Eiszeiten & Nachspiel). Klassifizierbare Merkmale der Stacheln (z.B. Morphologie des Schaftes, Anwesenheit, Verteilung, Häufigkeit von Stacheln und Dornen, Form/Anzahl von Poren, Form der Stachelspitze u.a.) werden in eine Datenmatrix eingepflegt und statistisch ausgewertet. Variationen der Stachel-Diversität (Shannon-Wiener-Index) sind Ausdruck sich verändernder Biodiversität, und eine Abnahme der Diversität sowie der Stachel-Akkumulationsrate werden in Kontext mit Warmphasen vermutet. Eine 'Principal Component Analysis' von Stachel-Vergesellschaftungen einzelner Zeitintervalle ermöglicht es, die Disparität des Morphospace der berücksichtigten Intervalle zu erarbeiten. Hieraus lassen sich darüber hinaus Aussagen über graduelle (Evolution?) oder abrupte (Aussterben und Speziation/Immigration) Faunenveränderungen in der Tiefsee treffen, die in Beziehung zu schwankender Primärproduktivität durch globale Temperaturschwankungen gesetzt werden können (Hypothese 2).
In Deutschland sind in der Gesamtartenliste der bodenlebenden wirbellosen Meerestiere bisher 1.284 etablierte Arten aus neun verschiedenen Tierstämmen erfasst, dazu gehören Schwämme, Nesseltiere, Weichtiere (Schnecken und Muscheln), Ringelwürmer, Igelwürmer, Gliederfüßer (z. B. Krebstiere), Kranzfühler (Marine Moostierchen), Stachelhäuter (Seesterne und Seeigel) und die sogenannten Schädellosen (Chordatiere; z. B. Lanzettfischchen). Sie leben alle am und im Boden der deutschen Meeresgebiete von Nord- und Ostsee (inkl. der Ausschließlichen Wirtschaftszone AWZ, d. h. 200-Seemeilen-Zone). Ein Kriterium für ihre Behandlung in dieser Liste war eine gewisse Mindestgröße: Sie sind so groß, dass man sie mit bloßem Auge erkennen kann. Die meisten bodenlebenden wirbellosen Meerestiere haben sehr spezifische Ansprüche an ihren Lebensraum und reagieren daher sehr empfindlich auf Habitatveränderungen. Ob eine Art vorkommt oder nicht, ist häufig von vielen Faktoren wie dem Salzgehalt, der Sedimentstruktur, der Exposition, dem Pflanzenbewuchs, der Dauer der Wasserbedeckung sowie dem Sauerstoff- und Nährstoffgehalt abhängig. Einer der bekanntesten Vertreter unter den Ringelwürmern ist der Wattwurm ( Arenicola marina ),auch Sandpier oder Köderwurm genannt, der fast überall im Watt durch seine spaghettiartigen Hinterlassenschaften auffällt. Auf einem Quadratmeter Watt leben durchschnittlich 40 Wattwürmer. Sie ernähren sich von organischen Stoffen wie abgestorbenem Pflanzenmaterial, Detritus und Bakterien, die sie aus dem Sand herausfiltern und diesen anschließend wieder ausscheiden. Von diesem Prozess profitieren viele andere Meeresorganismen: Durch das Umwälzen des Wattbodens befördert der Wattwurm Nährstoffe an die Oberfläche und reichert gleichzeitig den Wattboden mit Sauerstoff an. Etwa ein Drittel der 1.242 in der Roten Liste bewerteten Arten ist extrem selten (17 %), bestandsgefährdet (12 %) oder bereits ausgestorben (4 %). Ein weiteres Drittel der Arten ist als ungefährdet eingestuft (29 %) oder steht auf der Vorwarnliste (3 %). Für alle übrigen Arten (36 %) ist die Datenlage bislang noch nicht ausreichend, um eine Gefährdungseinstufung vorzunehmen. Vor allem die intensivere Fischerei mit schwerem Bodenschleppgeschirr, die zunehmende Eutrophierung, also die Anreicherung von Nährstoffen im Meer, und die direkte Biotopzerstörung durch menschliche Eingriffe, wie den Ausbau von Schifffahrtswegen und die Anlage von Offshore-Windparks, führen zu dramatischen Veränderungen der Makrozoobenthos-Bestände. Auch die zunehmende Belastung der Meere mit Mikroplastik und anderen Abfällen stellt eine immer größere Bedrohung für viele bodenlebende wirbellose Meerestiere dar. (Stand Dezember 2007, einzelne Aktualisierungen bis 2012) Rachor, E.; Bönsch, R.; Boos, K.; Gosselck, F.; Grotjahn, M.; Günther, C.-P.; Gusky, M.; Gutow, L.; Heiber, W.; Jantschik, P.; Krieg, H.-J.; Krone, R.; Nehmer, P.; Reichert, K.; Reiss, H.; Schröder, A.; Witt, J. & Zettler, M.L. (2013): Rote Liste und Artenlisten der bodenlebenden wirbellosen Meerestiere. – In: Becker, N.; Haupt, H.; Hofbauer, N.; Ludwig, G. & Nehring, S. (Red.): Rote Liste gefährdeter Tiere, Pflanzen und Pilze Deutschlands, Band 2: Meeresorganismen. – Münster (Landwirtschaftsverlag). – Naturschutz und Biologische Vielfalt 70 (2): 81–176. Die aktuellen Rote-Liste-Daten sind auch als Download verfügbar.
Kommensale von Stachelhäutern
The current increase in atmospheric CO2 concentration induces changes in the seawater carbonate system resulting in decreased pH and calcium carbonate saturation state, a phenomenon called ocean acidification (OA). OA has long been considered as a major threat to echinoderms because their extensive endoskeleton is made of high‑magnesium calcite, one of the most soluble forms of calcium carbonate. Numerous studies addressed this question in sea urchins, but very few questioned the impact of OA on the sea star skeleton, although members of this taxon do not compensate their extracellular pH, contrary to most sea urchins. In the present study, adults of the common sea star, Asterias rubens from Kiel Fjord, a site experiencing natural acidification events exceeding pCO2 levels of 2500 μatm, were chronically exposed to different levels of simulated ocean acidification (pHT-SW 8.0, 7.4, 7.2), encompassing present and future conditions, for the duration of 109 days. Corrosion and mechanical properties of skeletal elements were studied using scanning electron microscopy, three-point bending tests as well as nanoindentation. The spines were significantly corroded at pHT-SW 7.4 and below while the ambulacral plates were only affected at pHT-SW 7.2. Nanoindentation of newly formed spines and ambulacral plates did not reveal significant CO2-induced differences in skeleton hardness or elasticity across treatments. Results of three-point bending tests revealed significantly reduced characteristic strength and fracture force of ambulacral plates from the median arm segment at pHT-SW 7.4 and below. These plates are those supporting the tube feet involved in the opening of bivalves during feeding and in the animal attachment to the substrate. Under reduced seawater pH, this might result in fracture of sea star plates during predation on mussel. The present results predict a possible impact of ocean acidification on the skeletal integrity of a marine keystone predator.
Aim: Experimental simulation of near‐future ocean acidification (OA) has been demonstrated to affect growth and development of echinoderm larval stages through energy allocation towards ion and pH compensatory processes. To date, it remains largely unknown how major pH regulatory systems and their energetics are affected by trans‐generational exposure to near‐future acidification levels. Methods: Here, we used the common sea star Asterias rubens in a reciprocal transplant experiment comprising different combinations of OA scenarios, to study trans‐generational plasticity using morphological and physiological endpoints. Results: Acclimation of adults to pHT 7.2 (pCO2 3500 μatm) led to reductions in feeding rates, gonad weight and fecundity. No effects were evident at moderate acidification levels (pHT 7.4; pCO2 2000 μatm). Parental pre‐acclimation to pHT 7.2 for 85 days reduced developmental rates even when larvae were raised under moderate and high pH conditions, whereas pre‐acclimation to pHT 7.4 did not alter offspring performance. Microelectrode measurements and pharmacological inhibitor studies carried out on larval stages demonstrated that maintenance of alkaline gastric pH represents a substantial energy sink under acidified conditions that may contribute up to 30% to the total energy budget. Conclusion: Parental pre‐acclimation to acidification levels that are beyond the pH that is encountered by this population in its natural habitat (eg, pHT 7.2) negatively affected larval size and development, potentially through reduced energy transfer. Maintenance of alkaline gastric pH and reductions in maternal energy reserves probably constitute the main factors for a reduced juvenile recruitment of this marine keystone species under simulated OA.
The deep sea is by far the most widespread environment on the planet, yet our knowledge on thecomposition, biodiversity and the origin of the deep-sea biota remains remarkably poor. Particularlyobscure is the geological history and the evolutionary dynamics of the present-day macrobenthos. Thedeep-sea biota is either relatively recent, resulting from multiple turnovers linked to large disruptions ofthe deep sea environment, or it is ancient and presumably resilient to such changes. The reason whythis debate is unsettled is the lack of direct evidence on the geological history of deep-seamacrobenthos due to the absence of outcrops of deep-sea sediments with preserved fossil remains.Recently, we have identified an unexpected possibility to investigate the evolution of deep-seamacrobenthos and provide key direct evidence to assess the evolutionary origin of the deep-seaecosystems. In a pilot study, we have discovered significant quantities of identifiable skeletal remainsof fossil echinoderms in mid-Cretaceous sediments recovered by the Ocean Drilling Program. In thisproject we will build on this discovery and use DSDP/ODP material to systematically assess thecomposition and diversity of Lower Cretaceous deep-sea echinoderm communities in order to testwhether they significantly differ from modern equivalents and when the last major reorganisation of thedeep-sea fauna took place. This project gives a new perspective to ODP/DSDP material that could setoff an entirely new range of applications based on the microfossil record of macrobenthic groups.
Mit Band 2 wird die Erhaltungssituation vieler Artengruppen der deutschen Meeresgebiete analysiert: 1. In der Roten Liste der Meeresfische wurde durch die erstmalige Anwendung der neu gefassten Etablierungskriterien das Artenspektrum auf knapp 100 Arten verringert. 2. Die ca. 1.250 Arten der bodenlebenden wirbellosen Tiere verteilen sich auf die Gruppen: - Schwämme (Porifera) - Nesseltiere (Cnidaria) - Weichtiere (Mollusca) - Vielborster (Polychaeta) - Wenigborster (Oligochaeta) - Igelwürmer (Echiurida) - Asseln (Isopoda) - Zehnfüssige Krebse (Decapoda) - Stachelhäuter (Echinodermata) - Seescheiden (Ascidiacea). Erstmalig aufgenommen wurden: - Seepocken (Balanomorpha) - Kumazeen (Cumacea) - Flohkrebse (Amphipoda) - Asselspinnen (Pantopoda) - Moostierchen (Bryozoa) - Schädellose (Acrania). In der Roten Liste der marinen Makroalgen finden sich rund 350 Vertreter der - Grünalgen (Chlorophyta) - Braunalgen (Phaeophyceae) - Rotalgen (Rhodophyta).
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 8 |
| Land | 1 |
| Wissenschaft | 9 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 3 |
| Förderprogramm | 5 |
| Taxon | 1 |
| Text | 2 |
| unbekannt | 1 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 4 |
| Offen | 8 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 8 |
| Englisch | 7 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Datei | 3 |
| Dokument | 1 |
| Keine | 5 |
| Webseite | 3 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 9 |
| Lebewesen und Lebensräume | 12 |
| Luft | 5 |
| Mensch und Umwelt | 10 |
| Wasser | 10 |
| Weitere | 11 |