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.

Chlorophyll and true-color maps of sediments from the intertidal zones in Winyah Bay, South Carolina, USA and List, Sylt, Germany

We used hyperspectral imaging to study short-term effects of bioturbation by lugworms (Arenicola marina) on the surficial biomass of microphytobenthos (MPB) in permeable marine sediments. Within days to weeks after the addition of a lugworm to a homogenized and recomposed sediment, the average surficial MPB biomass and its spatial heterogeneity were, respectively, 150 - 250% and 280% higher than in sediments without lugworms. The surficial sediment area impacted by a single medium-sized lugworm (~4 g wet weight) over this time-scale was at least 340 cm**2. While sediment reworking was the primary cause of the increased spatial heterogeneity, experiments with lugworm-mimics together with modeling showed that bioadvective porewater transport from depth to the sediment surface, as induced by the lugworm ventilating its burrow, was the main cause of the increased surficial MPB biomass. Although direct measurements of nutrient fluxes are lacking, our present data show that enhanced advective supply of nutrients from deeper sediment layers induced by faunal ventilation is an important mechanism that fuels high primary productivity at the surface of permeable sediments even though these systems are generally characterized by low standing stocks of nutrients and organic material.

Data to investigate the role of Pomatoschistus microps in intertidal food webs, sampled off the island of Sylt

Ecological network analysis (ENA) was used to study the effects of Pomatoschistus microps on energy transport through the food web, its impact on other compartments and its possible role as a keystone species in the trophic webs of an Arenicola tidal flat ecosystem and a sparse Zostera noltii bed ecosystem. Three ENA models were constructed: (a) model 1 contains data of the original food web from prior research in the investigated area by Baird et al. (2007), (b) an updated model 2 which included biomass and diet data of P. microps from recent sampling, and (c) model 3 simulating a food web without P. microps. A comparison of energy transport between the different models revealed that more energy is transported from lower trophic levels up the food chain, in the presence of P. microps (models 1 and 2) than in its absence (model 3). Calculations of the keystone index (KSi) revealed the high overall impact (measured as eps_i) of this fish species on food webs. In model 1, P. microps was assigned a low KSi in the Arenicola flat and in the sparse Z. noltii bed. Calculations in model 2 ranked P. microps first for keystoneness and eps_i in both communities, the Arenicola flat and the sparse Z. noltii bed. Taken together, our results give insight into the role of P. microps when considering a whole food web and reveal direct and indirect trophic interactions of this small-sized fish species. These results might illustrate the impact and importance of abundant, widespread species in food webs and facilitate further investigations.

Abundance and biomass of in- and epibenthic invertebrate macrofauna in the German Bight from 1969 to 2000

In order to examine the long-term development of offshore macrozoobenthic soft-bottom communities of the German Bight, four representative permanent stations (MZB-SSd, -FSd, -Slt, -WB) have been sampled continuously since 1969. Inter-annual variability and possible long-term trends were analysed based on spring-time samples from 1969 until 2000. This is part of the ecological long-term series of the AWI and is supplemented by periodic large-scale mapping of the benthos. The main factors influencing the development of the benthic communities are biological interactions, climate, food supply (eutrophication) and the disturbance regime. The most frequent disturbances are sediment relocations during strong storms or by bottom trawling, while occasional oxygen deficiencies and extremely cold winters are important disturbance events working on a much larger scale. Benthic communities at the sampling stations show a large inter-annual variability combined with a variation on a roughly decadal scale. In accordance with large-scale system shifts reported for the North Sea, benthic community transitions occurred between roughly the 1970ies, 80ies and 90ies. The transitions between periods are not distinctly marked by strong changes but rather reflected in gradual changes of the species composition and dominance structure.