Microflora from Molasse sediments in southern Germany

1. Polleninventar: Erstmals wurde der Sporomorpheninhalt der Süssbrackwassermolasse und der Oberen Süsswassermolasse Südbayerns einer umfassenden Sichtung unterzogen. Von den überprüften 92 Fundstellen erwiesen sich 55 als sporomorphenführend. Nur 15 davon waren so ergiebig, daß ihr Inhalt quantitativ erfaßt und als Grundlage für die Erstellung eines Diagramms herangezogen werden konnte. Dennoch weist der systematische Katalog 272 Formen auf. Dies ist eine im Vergleich mit anderen, in neuerer Zeit bearbeiteten neogenen Pollenfloren Mitteleuropas sehr große Zahl, wie folgende Angaben belegen: Niederrheinische Braunkohle 175 Arten, Braunkohle der Oberpfalz 138 Arten, subalpine Flözmolasse Bayerns 93 Arten und subalpine Molasse der Ostschweiz und der zentralen und westlichen Paratethys 219 Arten. Dieser Reichtum erklärt sich unschwer aus der Größe des Untersuchungsgebietes, das vom Allgäu im Westen bis an die Salzach im Osten reichte. Überwiegend gehören die nachgewiesenen Formen gutbekannten Arten bzw. Formenkreisen an. Deshalb wurde lediglich die Aufstellung von 2 neuen Gattungen, 19 neuen Arten sowie 5 Neukombinationen nötig. Neue Genera: Nr. (165) Ludwigiapollis Nr., (248) Caesalpiniaceaepollenites, 311 Neue Spezies: (039) Polypodiaceoisporltes subtriangularis, (046) P. pityogrammoides, (067) Perinomonoletes imperfectus, (124) Cycadopltes gemmatus, (125) C. concinus, (133) Lillacidites tener, (137) Nupharipollenites microechinatus, (150) Polyporopollenites nanus, (161) Porocolpopollenites subrotundus, (165) Ludwigiapollis labiatus, (169) Sporotrapoidites cucculatus, (190) Tricolpopollenites cribosus, (192) T. variabilis, (204) Tricolporopollenites pulcher, (210) T. operculiferus, (213) T. pseudomarcodurensis, (217) T. magnolaevigatus, (245) Umbelliferaepollenites achldorfensis, (248) Caesalpiniaceaepollenites antiquus Neukombinationen: (081) Pityosporites koraensis, (128) Magnoliaepollenites magnolioides, (130) M. graciliexinus, (168) Sporotrapoidites erdtmannii, (177) Chenopodipollis psilatoides. Für die meisten der vorgefundenen Sporomorphen sind die Lieferpflanzen bereits bekannt. Dennoch gingen parallel zur Bestimmung, d.h. der Zuordnung der Funde zu Gruppen des morphographischen Sporomorphensystems, die Bemühungen auch dahin, solche Lieferpflanzen, v.a. der selteneren oder neu gefundenen Sporomorphen, zu ermitteln; einige der neuen Arten sind in ihrer Verwandtschaft eindeutig, was durch die Benennung zum Ausdruck gebracht wird (s.o). Für die Mehrzahl der neuen Spezies und für viele bisher in ihrer Verwandtschaft unklare Formen ließ sich die botanische Deutung zumindest eingrenzen. Dies gelang für 148 Formen. Es handelt sich dabei teils um subtropisch-tropische Gewächse, teils aber auch um Pflanzen gemäßigter Klimata. Für genaue Zuweisungen sind jedoch umfangreiche Rezentvergleiche nötig, die einer eigenen Bearbeitung vorbehalten bleiben müssen. Auch einige als Sammelgruppen behandelte Formenkreise erfordern für eine Aufgliederung detailliertere Untersuchungen als sie in diesem Rahmen durchführbar waren. (z. B. Tricolpopollenites asper, T. sp. 2 u.a.). Andere Formen und Gattungen wiederum erwiesen sich dagegen als viel zahlreicher und leichter differenzierbar als bisher angenommen (z. B. Pinaceen, Magnoliaceen, Cyperaceen). In diesem Zusamenhang ist auch zu erwähnen, daß von Hemitrapa zwei Arten mit offensichtlich stratigraphischer Aussagekraft unterscheidbar sind; die Interpretation von Tricolporopol1enltes wackersdorfensis sensu MOHR & GREGOR (1984) als Gleditsia muß nach vorliegenden Erkenntnissen dagegen in Frage gestellt werden. Für 36 Formspezies blieb die Lieferpflanze völlig unbekannt oder es lassen sich höchstens vage Vermutungen anstellen. 2. Biostratigraphie: Fragen der Brauchbarkeit von Mikrofloren für die stratgraphische Gliederung der jüngsten Molassesedimente Südbayerns bildeten den zweiten Schwerpunkt vorliegender Bearbeitung. a) Reichweite: Die Fülle des gefundenen Sporomorphenmaterials brachte es mit sich, daß bei etlichen Formen eine weitere stratigraphische Reichweite als bisher angenommen festgestellt wurde. Zum Teil wurde diese Revision durch die Neugliederung des Paratethys-Miozäns nötig. b) Palynologische Gliederung: Im Laufe der Untersuchungen zeigte sich bald, daß allein auf der Basis der mikrofloristischen Bearbeitung kein von anderen Fossilresten unabhängiges stratigraphisches Gliederungsschema zu finden war. Weder die von anderen Autoren favoritisierte Leitformen-Methode, noch die Aufgliederung nach Klimaelementen ergab ein brauchbares Bild. Lediglich die bekannte generelle Abnahme der miozänen, paläotropischen und thermophilen Elemente und die Zunahme der pliozänen, arktoteriären und gemäßigten während des Neogens ließ sich deutlich ausmachen. Dagegen ermöglicht die Berücksichtigung des Sporomorpheninhalts eine Ergänzung und Deutung der vertebrat-stratigraphisch ausgeschiedenen Abfolgen. Voraussetzung ist die Möglichkeit einer Zuordnung zu einer natürlichen Art, Gattung oder wenigstens Familie und daraus ableitbar wiederum die Zuordnung zu einer oder mehreren Pflanzengesellschaften. Aufgeteilt nach Diversität, Dominanz und Verhältnis von 'Feuchtpflanzen' bzw. autochthonen Gemeinschaften zu mesophilen Phanerophyten bzw. allochthonen Gemeinschaften lassen sich in Südbayern fünf Pollenbilder erkennen, die mit den MN-Einheiten der Zoostratigraphie in Beziehung gebracht werden können. Die Pollenbilder 1 und 2, ungefähr entsprechend den Säugereinheiten 4b und 5, dokumentieren gattungsreiche, polydominante Mikrofloren, deren Lieferpflanzen vor allem verschiedenen Naß- und Feuchtgesellschaften angehören. Dementprechend sind Pteridaceen, Schizaeaceen, Cyperaceen und Poaceen relativ häufig. Das Pollenbild 1 (Langenau und Rauscheröd) zeichnet sich durch eine gewisse Artenarmut aus, wohingegen im Pollenbild 2 (Hitzhofen und Rittsteig) die Diversität zunimmt und Palmenpollen neben anderen mesophilen Akzessorien eine merkliche Rolle spielt. Bemerkenswert ist in den Entnahmeprofilen das Vorkommen kohliger Sedimente. Bezeichnend für Sporomorphenbild 3 sind oligodominante Mikrofloren, zusammengesetzt aus Elementen artenarmer Au- und Sumpfwälder (Taxodiaceen, Cyperaceen) sowie mesophiler 'Pionierwälder' (Pinaceen, Leguminosen). Fehlende Kohlebildung und das Zurücktreten mesophiler, d. h. allochthoner Lieferpflanzen sind weitere Charakteristika. Dieses Sporomorphenbild mit den Fundpunkten Gallenbach und Unterneul enspricht ungefähr der Säugereinheit MN 6. Die beiden stratigraphisch jüngsten Pollendiagramme 4 und 5 setzen sich deutlich von dem vorhergehenden ab. Belegt sind nun wiederum gattungsreiche, polydominante Pflanzenge seIl schaften feuchter, aber nicht nasser Biotope, in denen es ebenfalls mancherorts zur Kohlebildung kam. Gegenüber den Sporomorphenbildern und 2 ist der Anteil mesophiler Lieferpflanzen deutlich erhöht auf Kosten der Feuchtelemente. Letzteres gilt vor allem für das Sporomorphenbild 5 (Leonberg), in dem Fagaceen Pollen (Quercus, Fagus) vorherrscht. sporomorphenbild 4 entspricht annähernd MN 8 mit den Fundpunkten Hassenhausen und Achldorf, während Leonberg, nahe Marktl gelegen, MN 9 zugehört. Auf dem Umweg über diese an der Säugetierstratigraphie 'geeichten' Mikrofloren gelingt es, stratigraphisch unsichere Fundpunkte, wenn sie nur genügend formen- und individuenreich sind (Burtenbach, Lerchenberg, Wemding), einzuordnen. Auf diese Weise ergibt sich die in Diagramm 10 dargestellte Reihung vom Liegenden zum Hangenden. Dürftige Sporomorphenfloren oder Floren, die ausschließlich autochthone Feuchtelemente zeigen, können pollenstratigraphisch nicht sicher angesprochen werden, weil ihr Pollendiagramm undeutlich bleiben muß. Entsprechend der anerkannten Unterstellung, daß Phytostratigraphie zugleich Klimastratigraphie ist, läßt die dargestellte, im Grunde auf der Ausscheidung verschiedener Ukotypen basierende Gliederung sich auch paläoklimatisch interpretieren: Danach ist das verarmte Sporomorphenbild 3 in Südbayern als Ausdruck des vegetationsgeschichtlichen Pessimums anzusehen. Da die nachgewiesenen Sippen noch höhere Wärmeansprüche besitzen, ist nicht ein Temperaturrückgang, sondern ein Absinken der Niederschlagsmenge als begrenzender Faktor am wahrscheinlichsten und auf diese Weise das Ausbleiben von Pollen mesophiler Phanerophyten des Hinterlandes einleuchtend. 3. Paläogeographie: Bei dem Versuch, mit benachbarten Gebieten stratigraphische Beziehungen herzustellen, ergab sich, daß dies zwar über eine kürzere Entfernung recht gut gelingt, daß aber vor allem zu den Mikrofloren der niederrheinischen Braunkohle ein signifikanter Unterschied besteht: In Süddeutschland lassen die Pollendiagramme auf eine raschere Veränderung in der Zusammensetzung der Wälder schließen. Mit anderen Worten: altersgleiche Mikrofloren in Nordwestdeutschland täuschen ein höheres Alter vor. Erst im Obersarmat ähneln sich die jeweiligen Sporomorphenbilder. Damit erklärt sich auch, daß frühere Bearbeiter Schwierigkeiten hatten, mikrofloristische Befunde aus Süd- und Nordwestdeutschland miteinander zu korrelieren. Als Ursache für dieses überraschende Phänomen einer mittelmiozänen Diagrammverschiebung wird die stärkere, sprich länger andauernde maritime Beeinflussung des Niederrheingebietes angesehen.

Pleistocene and late Miocene Calcareous nannofossil biostratigraphy of ODP Hole 150-905A

Continental rise Site 905 yielded upper Miocene and Pliocene uniform hemipelagic mud (a contourite) from approximately 215 to 540 meters below seafloor. The nannofossil biostratigraphy of this interval was reexamined using closely spaced samples from core interiors. Additionally, total nannofossil abundances and dominant species and species group abundances were determined to evaluate the potential of this section for extracting sequence stratigraphic information. The data indicate that the putative hiatuses at the end of the late Pliocene (Zones NN17 and NN18) and in the early Pliocene (Zones NN13 and NN14) probably are condensed intervals, but the base of the late Miocene is almost certainly marked by an unconformity. Judging from carbonate content and sedimentation rate both, nannofossil abundance may be governed by carbonate dissolution or by siliciclastic dilution. Consequently, condensed sections cannot be identified by the abundance of pelagic component in the sediment alone, as is possible in equivalent age Gulf of Mexico sediments. Where nannofossil preservation is adequate in consecutive samples, as in the early Pliocene and latest late Miocene, total nannofossil abundance fluctuates regularly and with a periodicity of less than 105 yr, which suggests that dilution of the pelagic component occurred with a frequency probably related to astronomical forcing.

Biomass and stable isotope composition of plankton in five size fractions along a zonal transect (24°N) from the Canary Islands to Florida in January-March 2011

The spatial variability of biomass and stable isotopes in plankton size fractions in the upper 200 m was studied in a high spatial resolution transect along 24°N from Canary Islands to Florida (January - March 2011) during Leg 8 of the Malaspina-2010 expedition (http://www.expedicionmalaspina.es) to determine nitrogen and carbon sources. Plankton samples were collected by vertical tows of a microplankton net (40 mm mesh size) and a mesoplankton net (200 mm mesh size) through the upper 200 m of the water column. Sampling was between 10:00 and 16:00 h GMT. Plankton was separated into five size fractions (40 - 200, 200 - 500, 500 - 1000, 1000 - 2000 and > 2000 mm) by gentle filtration of the samples by a graded series of nylon sieves (2000, 1000, 500, 200 and 40 mm). Large gelatinous organisms were removed before filtration. Aliquots for each size fraction were collected on pre-weighed glass-fibre filters, dried (60°C, 48 h) and stored in a desiccator before determination of biomass (dry weight), carbon and nitrogen content and natural abundance of stable carbon and nitrogen isotopes ashore. Vertical advection of waters predominated in lateral zones while the central Atlantic (30-70°W) was characterized by a strong stratification and oligotrophic surface waters. Plankton biomass was low in the central zone and high in both eastern and western sides, with most of the variability due to either large (>2000 µm) and small plankton (<500 µm). Carbon isotopes reflected mainly the advection the deep water in lateral zones. Stable nitrogen isotopes showed a nearly symmetrical spatial distribution in all fractions, with the lowest values (delta15N <1per mill) in the central zone, and were inversely correlated to carbon stable isotopes (delta13C) and to the abundance of the nitrogen-fixer Trichodesmium. Diazotrophy was estimated to account for >50% of organic nitrogen in the central zone, and even >30% in eastern and western zones. The impact of diazotrophy increased with the size of the organisms, supporting the wide participation of all trophic levels in the processing of recently fixed nitrogen. These results indicate that atmospheric sources of carbon and nitrogen prevail over deep water sources in the subtropical North Atlantic and that the zone influenced by diazotrophy is much larger than reported in previous studies.

Strontium isotope ratios of plant and soil samples from France

The dataset consists of 87Sr/86Sr isotope ratios of plant samples and soil leachates covering the major geologic regions of France. In addition to the isotope data it provides the spatial context for each sample, including background geology, field observations and soil descriptions. The dataset can be used to create Sr isoscapes for France, which can be applied in a wide range of fields including archaeology, ecology, soil, food, and forensic sciences.

Radar profiles from South Shetland Islands/Western Antarctic Peninsula

The sedimentary architecture of polar gravel-beach ridges is presented and it is shown that ridge internal geometries reflect past wave-climate conditions. Ground-penetrating radar (GPR) data obtained along the coasts of Potter Peninsula (King George Island) show that beach ridges unconformably overlie the prograding strand plain. Development of individual ridges is seen to result from multiple storms in periods of increased storm-wave impact on the coast. Strand-plain progradation, by contrast, is the result of swash sedimentation at the beach-face under persistent calm conditions. The sedimentary architecture of beach ridges in sheltered parts of the coast is characterized by seaward-dipping prograding beds, being the result of swash deposition under stormy conditions, or aggrading beds formed by wave overtopping. By contrast, ridges exposed to high-energy waves are composed of seaward- as well as landward-dipping strata, bundled by numerous erosional unconformities. These erosional unconformities are the result of sediment starvation or partial reworking of ridge material during exceptional strong storms. The number of individual ridges which are preserved from a given time interval varies along the coast depending on the morphodynamic setting: sheltered coasts are characterized by numerous small ridges, whereas fewer but larger ridges develop on exposed beaches. The frequency of ridge building ranges from decades in the low-energy settings up to 1600 years under high-energy conditions. Beach ridges in the study area cluster at 9.5, 7.5, 5.5, and below 3.5 m above the present-day storm beach. Based on radiocarbon data, this is interpreted to reflect distinct periods of increased storminess and/or shortened annual sea-ice coverage in the area of the South Shetland Islands for the times around 4.3, c. 3.1, 1.9 ka cal BP, and after 0.65 ka cal BP. Ages further indicate that even ridges at higher elevations can be subject to later reactivation and reworking. A careful investigation of the stratigraphic architecture is therefore essential prior to sampling for dating purposes.

(Table 2) Production parameters of phytoplankton and some associated parameters in the area of the Titanic Polygon

Studies were carried out mostly in the area of RMS Titanic wreck site (41°44'N, 49°57'W) located above the continental slope and the south of the Grand Banks of Newfoundland. In a period from 18.06 to 24.09.2001 five surveys of production characteristics of surface phytoplankton were conducted over 5-9 days. Mean values of these characteristics obtained during the surveys were 9.2-11.7 mg C/m**3 per day for primary production (C_phs), 0.102-0.188 mg/m**3 for chlorophyll a (C_chls), and 4.44-7.42 mg C/mg chl. a per hour for assimilation number (AN). The main reason for low C_phs variability was a significant inverse relationship (R=-0.66) between AN and C_chls found over the research area. When cold shelf waters dominated in the area (27.07 to 19.08.2001), C_chls values for the slope region (0.125+/-0.031 µg/l) and for the outer shelf (0.130+/-0.040 µg/l) were similar. During strengthening of influence of warmer slope waters within area (from 29.08 to 13.09.2001), C_chls concentration within surface waters of the outer shelf was 0.152+/-0.039 µg/l and exceeded one for the slope region (0.094+/-0.004 µg/l) by factor 1.6. Against the background of low Cchls values, the High values of integral primary production in the water column (510-1010 mg C/m**2 per day) at low C_chls values measured within the area were determined both by high assimilation activity of phytoplankton and by the deep (30-40 m) maximum of primary production. Main reasons for formation of such a maximum were high chlorophyll concentration within the layer of the deep chlorophyll maximum (up to 0.5-2.5 µg/l) and in the relatively high solar irradiance within this layer varying from 1.4 to 8.6% of subsurface PAR.