Benthos activity, abundance and biomass in surface sediments off Morocco, Northwest Africa

Macro- and meiobenthic abundance and biomass as well as metabolic activity (respiration, ETS activity) have been studied along a transect ranging from 130 to 3000 m water depth off northern Morocco (35° N) during "Meteor" cruise No. 53 (1980). The distribution of chloroplastic pigment concentration (chlorophyll a, pheophytins) in the sediment has been investigated as a measure of sedimented primary organic matter. High chloroplastic pigment concentrations were found on the shelf and around the shelf break, but values declined rapidly between 200 and 600 m depth. Below 1200 m pigment concentrations remained at a relatively uniform low level. Macrobenthic abundance and biomass (wet weight) decreased with increasing water depth and with distance from the shore. Significant changes occurred between the shelf and upper slope and below 2000 m depth. Meiobenthic abundance and biomass (ash free dry weight) followed the same general pattern, but changes were found below 400 and 800 m depth. In the depth range of 1200 to 3000 m values differ only slightly. Meiofauna abundance and biomass show a good correlation with the sedimentary chloroplastic pigment concentrations. Respiratory activity of sediment cores, measured by a shipboard technique at ambient temperatures, decreased with water depth and shows a good correlation with the pigment concentrations. ETS activity was highest on the shelf and decreased with water depth, with significant changes between 200 and 400 m, and below 1200 m depth, respectively. Activity was generally highest in the top 5 cm of the sediment and was measurable, at all stations, down to 15 cm sediment depth. Shelf and upper slope stations exhibited a vertical distribution pattern of ETS activity in the sediment column, different from that of deeper stations. The importance of biological activity measurements as an estimate of productivity is discussed. To prove the thesis that differences in benthic abundance, biomass and activity reflect differences in pelagic surface primary production, in the case of the NW-African coast caused by different upwelling intensities, the values from 35° N were compared with data from 21° N (permanent upwelling activity) and 17° N (ca. 9 months upwelling per year). On the shelf and upper slope (< 500 m) hydrographical conditions (currents, internal waves) influence the deposition of organic matter and cause a biomass minimum between 200 and 400 m depth in some regions. But, in general, macrobenthic abundance and biomass increases with enhanced upwelling activity and reaches a maximum in the area off Cape Blanc (21° N). On the shelf and in the shelf break region meiofauna densities are higher at 35° N in comparison to 21° N; but in contrast to the decreasing meiofauna abundance with increasing water depth at 35° N, an abundance maximum between 400 and 1200 m depth is formed in the Cape Blanc region; this maximum coincides with the maximum of sedimentary chloroplastic pigment equivalents. The comparison of ETS activities between 35° N and 21° N shows on the shelf activity at 21° N is up to 14 times higher and on the slope 4-9 times higher, which demonstrates that benthic activity responds to the surface productivity regime.

Benthic foraminifera asemblages and isotopic composition of surface sediment samples off Morocco

The influence of different primary productivity regimes on live (Rose Bengal stained) and dead benthic foraminiferal distribution, as well as on the stable carbon isotopic composition of foraminiferal tests, was investigated in sediment surface samples (0-1 cm) from the upwelling region off Morocco between Cape Ghir (31°N) and Cape Yubi (27°N). A combination of factor analysis, detrended correspondence analysis (DCA) and canonical correspondence analysis (CCA) was applied to the benthic foraminiferal data sets. Five major assemblages for both the live and dead fauna were revealed by factor analysis. In the cape regions organic matter fluxes are enhanced by high chlorophyll-a concentrations in the overlying surface waters. Here, benthic foraminiferal faunas are characterized by identical live and dead assemblages, high standing stocks, and low species delta13C values, indicating constant year-round high productivity. Bulimina marginata dominates the unique fauna at the shallowest station off Cape Ghir indicating highest chlorophyll-a concentrations. Off both capes, the succession of the Bulimina aculeata/Uvigerina mediterranea assemblage, the Sphaeroidina bulloides/Gavelinopsis translucens assemblage, and the Hoeglundina elegans assemblage from the shelf to the deep sea reflects the decrease in chlorophyll-a concentrations, hence the export flux. In contrast, the area between the capes is characterized by differently composed live and dead assemblages, low standing stocks, and less depleted delta13C values, thus reflecting low primary productivity. High foraminiferal numbers of Epistominella exigua, Eponides pusillus, and Globocassidulina subglobosa in the dead fauna indicate a seasonally varying primary productivity signal. Significantly lower mean delta13C values were recorded in Bulimina mexicana, Cibicidoides kullenbergi, H. elegans, U. mediterranea and Uvigerina peregrina. Cibicidoides wuellerstorfi is a faithful recorder of bottom water delta13C in the Canary Islands regions. The mean delta13C signal of this species is not significantly influenced by constant high organic matter fluxes. The species-specific offset between live and dead specimens is the same.

Distribution of siphonophores in the upwelling area off NW Africa

Using a Bongo-Net equipped with a multiple coded closing device, the vertical distribution of siphonophores has been observed in 100 m depth intervals at 13 stations off Cap Mirik (19°N) (from 0-500 m depth). This distributional pattern of the 15 siphonophores species found is discussed in relationship to the hydrography of this upwelling region. The following main features have been observed in comparision with the warmer oceanic water offshore: (1) a lower diversity, (2) a shallower distribution of some of the deep living species die to the lower temperature in the upper 300 m an a lower transparency, (3) no contribution to acoustic scattering by physonect siphonophores.

Methane and hydrogen sulfide in porewater of sediment cores from the upwelling area off Namibia

Porewater concentrations of sulfate, methane, and other relevant constituents were determined on four sediment cores from the high productivity upwelling area off Namibia which were recovered from the continental slope at water depths of 1300 and 2000 m. At all four stations a distinct sulfate-methane transition zone was observed several meters below the seafloor in which both sulfate and methane are consumed. Nutrient porewater concentration profiles do not show gradient slope changes at the depths of the transition zones. Flux calculations carried out on the basis of the determined porewater profiles revealed that anaerobic methane oxidation accounts for 100% of deep sulfate reduction within the sulfate-methane transition zone and consumes the total net diffusive sulfate flux. A significant contribution of organic carbon oxidation to the reduction of sulfate at these depths could, therefore, be excluded. We state that porewater profiles of sulfate with constant gradients above the transition zones are indicative for anaerobic methane oxidation controlling sulfate reduction.

Ecological investigations in the wadden area off Borkum, East Frisian Islands, Germany

Die Bodentiergemeinschaft des Wattenmeeres ist von Frühjahr bis Herbst eines jeden Jahres durch extrem hohe Dichten von Jungtieren charakterisiert. Die Kenntnisse über die Ansiedlung von fplanktischen Larven im Wattenmeer, sowie die Dynamik postlarvaler Stadien sind aufgrund der üblicherweise verwendeten, großen Siebmaschenweiten gering. Gerade aber diesen Altersstadien kommt möglicherweise eine besondere Stellung im Energiefluß des Wattenmeeres zu. An 5 Stationen (von NWL bis HWL, B1-B5) im Rückseitenwatt der ostfriesischen Insel Borkum wurden 1986 Ansiedlung, räumliche Verteilung, Wachstum, Mortalität und Produktion der Altersklasse 0 von Macoma balthica, Mya arenaria und Cerastoderma edule untersucht. Um die Ansiedlung der planktotrophen Larven dieser Arten zu beschreiben, wurden ihre Dichten in Plankton und Bodenproben miteinander verglichen. Die Untersuchungen zur Dynamik der benthischen Stadien wurden mit zwei in der Probenfläche und der Siebmaschenweite unterschiedlichen Probenserien durchgeführt. Die Drift postlarvaler Stadien wurde durch bodennahe Planktonfänge innerhalb des Eulitorals nachgewiesen. Parallel zu den Untersuchungen an der Endofauna wurden das Vorkommen und die Größe epibenthischer Räuber im Untersuchungsgebiet erfaßt. Die Hauptansiedlung von M. balthica- und M. arenaria-Larven erfolgte nahezu gleichzeitig Ende Mai/Anfang Juni. Die meisten Larven beider Arten gingen an der prielnächsten (tiefsten) Station (B1) zum Bodenleben über, gefolgt von der nächst höher gelegenen Station B2. Während frühe Bodenstadien von M. arenaria nicht im oberen Bereich des Watts (B3,B4) gefunden wurden, ist eine geringfügige Erstansiedlung von M. balthica in diesem Gebiet nicht auszuschließen. Ein die Ansiedlung limitierender Einfluß der relativ dichten Mya arenaria-Siedlung an den Stationen B1 und B2 sowie der Alttiere von M. balthica konnte nicht festgestellt werden. Die Ähnlichkeit des Ansiedlungsprozesses bei beiden Arten, die sich im Zahlenverhältnis Larvenangebot zu Anzahl der ersten Bodenstadien widerspiegelt, kann ein Hinweis auf eine überwiegend passive Ansiedlung der Larven am Boden sein. Der Ort der Hauptansiedlung von C. edule wurde durch den Transekt nicht erfaßt. Die Station B2 war zwar durch ein Herzmuschelfeld charakterisiert, dieses war aber nach zwei Eiswintern nahezu vollständig eliminiert. Der Abundanz der planktischen Larven zufolge war der Hauptansiedlungszeitraum ebenfalls Ende Mai/Anfang Juni. Zu dieser Zeit wurden nur vereinzelt frühe Bodenstadien an den Stationen B1 und B2 gefunden, keine an den Stationen B3 und B4. Während die frühen postlarvalen Stadien von M. arenaria überwiegend am Ort der Ansiedlung blieben, verbreiteten sich die von M. balthica bis in den oberen Bereich des Untersuchungsgebietes (B3-B5). Analog zu der Besiedlung dieser Gebiete durch postlarvale M. balthica wurde die im Verlauf des Untersuchungsjahres stattfindende Kolonisierung der Station B1 durch C. edule ebenfalls postlarvalem Transport zugeschrieben. Demzufolge spielt bei beiden Muschelarten postlarvaler Transport eine wichtige Rolle bei der Besiedlung von Habitaten. Planktonfänge innerhalb der bodennahen Wasserschicht bestätigten, daß im Untersuchungsgebiet M. balthica die am stärksten verdriftende Muschelart war, gefolgt von C. edule. Mortalität, Wachstum, mittlere Biomasse, Produktion und P/B-Verhältnis wurden für M. balthica an den Stationen B1, B3 und B4 sowie für M. arenaria an der Station B1 bestimmt. Wachstum und damit auch Produktion beider Arten erwiesen sich hier - wie an den höher gelegen Stationen (nur M. balthica) - als durch größenselektiven Feinddruck beeinflußt. Der Effekt postlarvalen Transports auf Wachstum wird diskutiert. Übergreifend über die auf Artebene diskutierten Ergebnisse wird die Bedeutung der Dispersion postlarvaler Stadien und die Wirkung epibenthischen Feinddrucks im Wattenmeer erörtert. Der Vergleich postlarvalen Transportes mit der Dispersion planktischer Larvenstadien, der Dispersion von Meiofauna und der Mobilität adulter Stadien der Makrofauna verdeutlicht, daß es sich hierbei um eine Strategie handeln kann, innerhalb eines unvorhersagbaren Biotops freiwerdende Ressourcen zu nutzen und dadurch Konkurrenz zu vermeiden. Es wird die Hypothese aufgestellt, daß Initialansiedlung und Immigration einerseits sowie Feinddruck und Emigration andererseits einen Regelkreis darstellen, der in verschiedenen Teilbereichen des Watts mit unterschiedlicher Geschwindigkeit abläuft.