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Schwerpunktprogramm (SPP) 1704: Flexibilität entscheidet: Zusammenspiel von funktioneller Diversität und ökologischen Dynamiken in aquatischen Lebensgemeinschaften; Flexibility Matters: Interplay Between Trait Diversity and Ecological Dynamics Using Aquatic Communities as Model Systems (DynaTrait), Teilprojekt: Alternative Zustände eines einfachen Räuber-Beute Systems induziert durch Konkurrenz zwischen kleinen fressbaren und großen nicht fressbaren Algen und parasitische Pilze (APPS)

Höhere Abundanz von Zooplankton führt häufig zu einer Verschiebung der Algengemeinschaft hin zu größeren nicht fressbaren Algen, was zu einer Limitation des Nährstoffflusses entlang der Nahrungskette führt. Im Gegenzug können parasitische Pilze (z.B. Chytridien) große schlecht fressbare Algen infizieren und so für das Zooplankton (z.B. Mikro- und Makrozooplankton) in Form von Zoosporen verfügbar machen. Dieser sogenannte 'Mycoloop' hat wichtige Konsequenzen für die verschiedensten Nahrungsnetzinteraktionen. In Abwesenheit einer Kopplung zwischen Pilzen und Zooplanktonfraß, sind parasitische Pilze in der Lage große nicht fressbare Algen stark zu reduzieren und somit kleine fressbare Algen zu fördern. Allerdings existiert eine starke Kopplung durch Zooplanktonfraß zwischen den Pilzen und dem Zooplankton (über die Zoosporen), dies kann das Wachstum der nicht fressbaren Algen sogar fördern und zwar durch eine reduzierte Infektionsrate. Genetische Varianz (trait variability) innerhalb der nicht fressbaren Algenpopulation, kann eine Verschiebung zu resistenteren Genotypen ermöglichen und somit die direkte Kontrolle durch parasitische Pilze reduzieren, sowie die Kopplung durch Zooplanktonfraß zwischen Pilzen und Zooplankton schwächen. Unser Ziel ist es daher, die Variabilität in den Eigenschaften mit dem Zooplanktonfraß und dem Pilzparasitismus zu verbinden, um Räuber-Beute/Parasit-Wirt Beziehungen und die Konkurrenz zwischen fressbarem und nicht-fressbarem Phytoplankton in Anwesenheit von Pilzparasitismus oder Zooplankton Fraßdruck und in Kombination zu untersuchen. Unsere Hypothese ist, dass der Pilzparasitismus das Potential besitzt, unser Modellsystem in alternative Zustände mit einer Dominanz von entweder fressbarem oder nicht-fressbarem Phytoplankton zu verschieben, in Abhängigkeit von der Stärke der Pilz-Zooplankton-Kopplung. Mit Hilfe von Experimenten möchten wir die Auswirkungen von Parasitismus und des Mycoloop auf die Nahrungsnetzdynamik untersuchen. Wir erwarten, dass alternative Zustände des Nahrungsnetzes auftreten: entweder die Dominanz von fressbaren Algen oder nichtfressbaren Algen. Theoretische Untersuchungen mit Hilfe eines entsprechenden Nahrungsnetzmodelles werden uns Einsichten geben, wie die unterschiedlichen Treiber und Nahrungsnetzinteraktionen die Konkurrenzstärke zwischen kleinen, fressbaren und großen, nicht-fressbaren Algen beeinflusst. In der Kombination erlaubt uns dies, zu bestimmen, wie der Pilzparasitismus die Nahrungsnetzdynamik und damit seine Implikationen für Phytoplankton Diversität und Funktionalität verändern.

Abundance of mesozooplankton from nine cruises in Northern Adriatic Sea during NA64

<p>The NA64-Mesozooplankton dataset contains biogeochemistry and mesozooplankton data collected in a series of 9 cruises in the Northern Adriatic completed from January 1965 to September 1965 monthly, and December 1965. Biogeochemistry sampling was undertaken using 5L Nansen bottles fired at 0m, 5m, 10m, 20m, 30m and/or bottom depths. The dataset includes 709 samples analysed for nitrate, phosphate, temperature, salinity and density. Mesozooplankton sampling was undertaken at the same locations as for biogeochemistry, using two different net (Hensen non-closing and Appstein closing net). The dataset includes 146 samples analysed for mesozooplankton composition (at higher taxonomic level), abundance and volume settlement. After sedimentation and volume measurement, the fish larva and fish eggs were extracted from samples (egss of Engraulis encrasicholus were determined). Chaetognaths were partly isolated. Identification at higher taxonomic level of zooplankters was completed. Taxonomic identification was done at Smithonian Mediterranean Centre in Salambo. After sedimentation and volume measurement, the fish larva and fish eggs were extracted from samples (egss of Engraulis encrasicholus were determined). Chaetognaths were partly isolated. Identification at higher taxonomic level of zooplankters was completed. Taxonomic identification was done at Smithonian Mediterranean Centre in Salambo.</p>

Vorhersage der Stabilität von Lebensgemeinschaften aus dem Beitrag einzelner Arten zu Resistenz, Resilienz und Erholung

Ökologische Stabilität ist der Schlüssel zur Vorhersage der Folgen von Umweltveränderungen, denn sie umfasst Aspekte der Antwort auf verschiedene Störungsszenarien, zum Beispiel die Fähigkeit, Veränderungen zu widerstehen, diese zu absorbieren oder sich von ihnen zu erholen. Die wichtigsten Fortschritte bei der wissenschaftlichen Bewertung der ökologischen Stabilität in jüngster Zeit ergaben sich aus i) der Anerkennung der mehrdimensionalen Natur der Stabilität, ii) der Unterscheidung zwischen der Stabilität funktioneller Eigenschaften eines Ökosystems und der Stabilität der Zusammensetzung der Gemeinschaft und iii) der Erkenntnis der Bedeutung der räumlichen Dynamik für das Verständnis der lokalen Stabilitätseigenschaften. Trotz dieser Fortschritte wird unser Verständnis der Stabilität (und ihrer Verwendung in den Ökologie- und Umweltwissenschaften) immer noch durch unsere Unfähigkeit behindert, die Stabilität der Gemeinschaft anhand artspezifischer Leistungen und Merkmale vorherzusagen. Das Verständnis der Beiträge der Arten zur Stabilität ist das Hauptziel dieses Projektantrages. Wir werden Metriken verfeinern und testen, die die Reaktionen der Arten auf sich ändernde Umgebungen erfassen, und diese Metriken verwenden, um die Stabilität von Lebensgemeinschaften anhand der Leistung einzelner Arten vorherzusagen und die vorhergesagte Stabilität mit der beobachteten zu vergleichen. Die Arbeit ist in vier Arbeitspakete unterteilt, die Simulationen und Datenanalyse (WP 1) kombinieren mit drei experimentellen Arbeitspaketen zunehmender Komplexität (WP2-4). Die Metaanalyse in WP 1 verwendet kürzlich entwickelte Methoden zur Zerlegung von Stabilität, um Arten zu identifizieren, die zur Stabilität oder Verwundbarkeit in verschiedenen Arten von Ökosystemen und Organismen beitragen. Für die Experimente werden marine Planktongemeinschaften unterschiedlichen Trends und Temperaturschwankungen ausgesetzt sein. Diese Experimente werden von einem Bottom-up-Ansatz ausgehen, bei dem Arten mit bekannten Reaktionen zu Artenpaaren und Zusammenstellungen mit geringer Diversität kombiniert werden, wobei die erwartete mit der beobachteten Stabilität verglichen wird (WP 2). In WP 3 werden wir mithilfe eines Metacommunity-Setups testen, wie die Vorhersagbarkeit von Stabilitätsaspekten wie Resistenz, Resilienz, Erholungsfähigkeit und zeitliche Stabilität von der Konnektivität im Raum abhängt. Schließlich werden wir Mesokosmen verwenden, um zu testen, ob dieselben Merkmale die Stabilität der Phytoplanktongemeinschaft in Abwesenheit oder Gegenwart eines generalistischen Zooplankton-Verbrauchers beeinflussen.

Seawater carbonate chemistry and biometry and dissolution features of the benthic foraminifer Ammonia aomoriensis in a laboratory experiment

Culturing experiments were performed with the benthic foraminifer Ammonia aomoriensis from Flensburg Fjord, western Baltic Sea. The experiments simulated a projected rise in atmospheric CO2 concentrations. We exposed specimens to 5 seawater pCO2 levels ranging from 618 µatm (pH 7.9) to 3130 µatm (pH 7.2) for 6 wk. Growth rates and mortality differed significantly among pCO2 treatments. The highest increase of mean test diameter (19%) was observed at 618 µatm. At partial pressures >1829 µatm, the mean test diameter was observed to decrease, by up to 22% at 3130 µatm. At pCO2 levels of 618 and 751 µatm, A. aomoriensis tests were found intact after the experiment. The outer chambers of specimens incubated at 929 and 1829 µatm were severely damaged by corrosion. Visual inspection of specimens incubated at 3130 µatm revealed wall dissolution of all outer chambers, only their inner organic lining stayed intact. Our results demonstrate that pCO2 values of >=929 µatm in Baltic Sea waters cause reduced growth of A. aomoriensis and lead to shell dissolution. The bottom waters in Flensburg Fjord and adjacent areas regularly experience pCO2 levels in this range during summer and fall. Increasing atmospheric CO2 concentrations are likely to extend and intensify these periods of undersaturation. This may eventually slow down calcification in A. aomoriensis to the extent that net carbonate precipitation terminates. The possible disappearance of this species from the Baltic Sea and other areas prone to seasonal undersaturation would likely cause significant shifts in shallow-water benthic ecosystems in the near future.

Wassergüte Standgewässer - integrierte Umweltbeobachtung

Im Rahmen der integrierten Umweltbeobachtung ist - insbesondere hinsichtlich der hauptsächlich landwirtschaftlichen Flächennutzung in M-V - von besonderer Bedeutung, dass stehende Gewässer auf die Verminderung von Belastungen in ihrem Einzugsgebiet wesentlich langsamer reagieren als Fließgewässer. Sie bilden weitgehend geschlossene Systeme, in denen sich Schad- oder Nährstoffe über lange Zeit akkumulieren und ständig erneut in den Stoffkreislauf (z. B. zur Biomasseproduktion) einbezogen werden können. Das Hauptproblem der vielen kleinen und flachen Seen ist der anthropopgene Nährstoffeintrag und die dadurch hervorgerufene Eutrophierung. Bei Untersuchungen in den Jahren 1991 - 1994 wurde festgestellt, dass mesotrophe (mäßig produktive) im Gegensatz zu polytrophen und eutrophen (übermäßig nährstoffreichen) Seen nur noch sehr selten anzutreffen sind. Die flächendeckenden Untersuchungen der über 2000 Seen > 1 ha in Mecklenburg-Vorpommern erfolgen seit 1995 im Rahmen des sog. "Seenprojektes Mecklenburg-Vorpommern". Untersucht werden dabei hauptsächlich Parameter, die zur Trophieklassifizierung erforderlich sind. Daneben werden Hydrografie und Morphometrie der Seen erfasst. Insgesamt wurden während der Laufzeit des Seenprojektes - Teil I (1995 bis 1997) 668 Seen > 10 ha untersucht, wobei 39 Gewässer wiederholt beprobt wurden. Die Datenerfassung für alle Seen > 10 ha wurde 1998 abgeschlossen. Neben der Tiefenvermessung der Seen und der Aufnahme des Einzugsgebietes wurden chemische und biologische Parameter wie z. B. Sauerstoffgehalt, TOC, Nitrat, Gesamtstickstoff und Phosphor im Grundmessprogramm Chemie sowie Chlorophyll, Algen, Zooplankton usw. im Grundmessprogramm Biologie ermittelt. Weitere Parameter wie z. B. Artenspektrum Phyto- und Zooplankton, Biomasse, Abundanz usw. wurden im erweiterten Messprogramm Biologie erfasst. Das Seenprojekt wird auch nach 1997 weitergeführt (Teil II) und läuft auch gegenwärtig, wobei Schritt für Schritt auch möglichst alle Sees > 1 ha untersucht werden sollen. Die Datenbanken zur Wassergüte werden in der Abt.3 des LUNG gehalten und gepflegt Die Einbeziehung in die integrierte Umweltbeobachtung erfolgt im Dez. 410 des LUNG

Integrative Kartierung und Priorisierung von Schutzgebieten im Atlantik - Leitlinien für die Abwägung von Naturschutzprioritäten mit wirtschaftlichen und rechtlichen Interessen auf Hoher See, Vorhaben: Nahrungsnetzstruktur, Biodiversität und Ökosystemleistung des Zooplanktons

Suivi biologique de l'etang de la Combe Chapuis (Geneve) (FRA)

Le suivi biologique de l'etang de la Combe Chapuis (Geneve) se poursuit depuis 1979, date du creusement de l'etang et a pour but principal de suivre la colonisation de l'etang par le phytoplancton, zooplancton, les algues, les macrophytes et les invertebres benthiques. (FRA)

Mortalität von Zooplankton in Seenökosysteme und seine Rolle im vertikalen Kohlenstofffluss (ZooFlux)

Die geplante Studie zielt darauf ab, die Rolle von totem Zooplankton im Kohlenstoffumsatz von aquatischen Ökosystemen zu quantifizieren. Dabei soll die Hypothese getestet werden, dass der mikrobielle Abbau der toten Körper während ihres Absinkens durch die Wassersäule den Abbau von refraktärem organischem Material beschleunigt (Priming). Das Projekt stellt ein gemeinsames Unternehmen eines internationalen Forscherteams aus Deutschland und Russland dar. Um den Beitrag des toten Zooplanktons für den Kohlenstoffkreislauf abzuschätzen, möchten wir Feldbeobachtungen, Laborexperimente und Modellierung miteinander verbinden. In-situ- Messungen der Mortalität und Sinkraten des Zooplanktons mittels Sedimentfallen werden durch Messungen der turbulenten Mischungsbedingungen in der geschichteten Wassersäule mithilfe moderner hydrodynamischer Techniken begleitet. Mikrobielle Besiedlung und Abbauraten des toten Zooplanktons sollen durch Laborversuche quantifiziert werden. Sowohl Feld-, Mesokosmos- und Labordaten sollen für ein erweitertes Modell zur Vorhersage der Retentionszeit der Zooplanktonkörper in der Wassersäule und deren Beitrag zum Kohlenstoffkreislauf verwendet werden. Verschiedene Modellszenarien fokussieren auf die Rolle von Umweltfaktoren für das Absinken und den Abbau von totem Zooplankton und deren mögliche Veränderungen durch klimabedingte Erwärmung des Seenhypolimnions.

Bedeutung von Chytridien-Parasitismus in Kohlenstofffüsse in pelagischen Nahrungsnetzen

Parasitismus bleibt in unserem Verständnis von Nahrungsnetzen praktisch vernachlässigt. Parasiten herstellen alternative trophische Verbindungen und können sich auf die Kohlenstoffübertragung im Nahrungsnetz auswirken. In aquatischen Ökosystemen führt die Dominanz von schlecht konsumierbarem Phytoplankton zu trophischen Engpässen, die als störend für Kohlenstoffflüsse angesehen werden. Die Infektion von Phytoplankton durch Pilzparasiten wurde vorgeschlagen, um solche Engpässe zu umgehen, indem unzugänglicher Kohlenstoff aus Algen den Zooplanktonkonsumenten als essbare Zoosporen zur Verfügung gestellt wird (Mycoloop). Neue Erkenntnisse deuten darauf hin, dass die Chytrid-Infektion indirekt andere biotische Komponenten beeinflusst, was wiederum trophische Wechselwirkungen verändern kann. Die Verringerung der Phytoplanktongröße, die unter einer Chytrid-Infektion beobachtet wird, kann das Phytoplankton für Zooplankton genießbarer machen und dadurch den Kohlenstofftransfer zu den Konsumenten über die Herbivoren-Nahrungskette verbessern. Darüber hinaus führt ein erheblicher Anstieg der unter Infektionsbedingungen beobachteten Biomasse heterotropher Bakterien, die von den Verbrauchern genutzt werden können, zu der Hypothese, dass die Chytrid-Infektion den Kohlenstofftransfer durch den mikrobiellen Loop weiter fördert. Mit Hilfe eines künstlich zusammengesetzten Nahrungsnetzes, bestehend aus einem Chytrid-Cyanobakterium Wirtsparasiten-System, einem Zooplankton-Konsumenten und einer heterotrophen Bakteriengemeinschaft, sollen solche indirekten Effekte des Chytrid-Parasitismus auf Kohlenstoffflüsse empirisch untersucht werden. Das experimentelle Nahrungsnetz wird manipuliert, um einzelne Komponenten des Nahrungsnetzes auszuschließen, zu modulieren oder zu kombinieren und Szenarien der Anwesenheit und Abwesenheit von Infektionen zu vergleichen. Experimente werden durchgeführt, um die durch Parasiten vermittelten Effekte auf: i) die pflanzenfressende Nahrungskette zu ermitteln, indem auf Unterschiede in der Fähigkeit von Zooplankton, auf infiziertem und nicht infiziertem Phytoplankton zu verwerten, getestet wird, ii) den Mycoloop, indem sein Beitrag zum trophischen Transfer quantifiziert wird und sein Zusammenhang mit dem sich ändernden Infektionsgrad beschrieben wird, und iii) den mikrobiellen Loop, indem seine vermeintliche Verstärkung durch Chytrid-Infektion und seine möglichen synergistischen Effekte in Kombination mit kleinen Mycoloop-Beiträgen untersucht werden. Schließlich werden die experimentellen Daten genutzt, um ein Modell zu generieren, das erstmals sowohl direkte als auch indirekte Effekte der Chytrid-Infektion auf Nahrungsketten integriert. Dies wird unsere Vorhersagen über den trophischen Transfer in der Basis pelagischer Nahrungsnetze und die Auswirkungen von Parasitismus in großen Kohlenstoffkreisläufen in aquatischen Ökosystemen verbessern.

Gelatinous zooplankton abundance at Sylt Roads - Wadden Sea off List, Sylt, North Sea in 2022

In order to monitor long-term variability in or eventual change of the planktonic community a semi-quantitative analysis of gelatinous zooplankton has been ongoing since 2009 in the Sylt-Rømø Bight, a region of high ecological importance within the Marine Protected Area National Park Schleswig Holsteinisches Wattenmeer. The sampling is tightly linked to the LTER Sylt Roads time series thus enabling the coupling of species occurrence to the respective hydrochemical and physical conditions in the water column.

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