Seawater carbonate chemistry and physiological and mechanical properties of the starfish Asterias rubens in a laboratory experiment

The increase in atmospheric CO2 due to anthropogenic activity results in an acidification of the surface waters of the oceans. Its impact will depend on the considered organisms and ecosystems. The intertidal may harbor organisms pre-adapted to the upcoming changes as they face tidal pH and temperature fluctuations. However, these environments will be more affected as shallow waters will face the highest decrease in seawater pH. In this context, the effects of reduced environmental pH on the physiology and tube feet mechanical properties of the intertidal starfish Asterias rubens, a top predator, were investigated during 15 and 27 days. A. rubens showed a respiratory acidosis with its coelomic fluid pH always lower than that of seawater. This acidosis was most pronounced at pH 7.4. Notwithstanding, the starfish showed no significant variations in RNA/DNA ratio of different tissues and in tube feet strength. However, respiration rates were significantly lower for individuals maintained at reduced seawater pH. Within the ocean acidification context, the present results suggest that A. rubens withstands the effects of reduced seawater pH, at least for medium term exposures.

Seawater carbonate chemistry and echinoderm Asterias rubens biological processes during experiments, 2011

We compared effects of exposure to predicted near-future (2100) ocean acidification (OA; pH 7.7) and normal seawater (Control; pH 8.1) on immune and stress responses in the adult sea star Asterias rubens. Analyses were made after one week and after six months of continuous exposure. Following one week exposure to acidified water, the pH of coelomic fluid was significantly reduced. Levels of the chaperon Hsp70 were elevated while key cellular players in immunity, coelomocytes, were reduced by approximately 50%. Following long-term exposure (six months) levels of Hsp70 returned to control values, whereas immunity was further impaired, evidenced by the reduced phagocytic capacity of coelomocytes and inhibited activation of p38 MAP-kinase. Such impacts of reduced seawater pH may have serious consequences for resistance to pathogens in a future acidified ocean.

Benthic fauna at station FINO 1, 2005-2007

In der Nordsee wurden auf der Forschungsplattform FINO 1 Felduntersuchungen durchgeführt, um spezielle Fragen zu möglichen Auswirkungen von Offshore-Windenergieparks auf die marine Umwelt zu beantworten. Der Fokus war dabei auf die Konsequenzen für die Lebensgemeinschaft am Meeresboden gerichtet. Es wurden die benthosökologischen Prozesse im Nahbereich der Piles sowie die mittelfristige Entwicklung der Aufwuchsfauna auf der künstlichen Unterwasserstruktur dokumentiert. Die Ansammlung pelagischer Fischen um die Plattform und der Export organischen Materials von der Plattform wurden quantifiziert. Die räumliche Ausdehnung und die Erheblichkeit von Auswirkungen auf die Lebensgemeinschaften des Meeresbodens wurden anhand mathematischer Modellierung abgeschätzt. Zusätzlich wurde die Anwendbarkeit der elektrochemischen Akretionstechnologie zur Schaffung naturnaher Kalksubstrate in der Nordsee getestet und geeignete Parameter für eine erfolgreiche Umsetzung unter Nordseebedingungen ermittelt. Die auch 4,5 Jahre nach Errichtung der Plattform noch ansteigende Artenzahl der Aufwuchsfauna lässt darauf schließen, dass der Sukzessionsprozess noch nicht abgeschlossen ist. Die stark vertikal zonierte Aufwuchsfauna auf der Unterwasserkonstruktion erreicht eine Masse von ca. 5 Tonnen mit ausgeprägten saisonalen Schwankungen. Anhand von echoakustischen Untersuchungen wurden saisonal auftretende Ansammlungen pelagischer Fische um die Plattform dokumentiert. Der Nahbereich der Plattform unterschied sich durch eine Schillauflage und eine räumlich und zeitlich sehr variable Sediment- und Bodenfaunazusammensetzung deutlich von einem Referenzgebiet in 200-400 m Abstand von der Plattform. Eine konzentrische Zonierung mit unterschiedlich stark ausgeprägten Veränderungen der Bodenfauna lässt auf komplexe Veränderung des gesamten lokalen Nahrungsgefüges im Nahbereich der Plattform schließen. Anhand einer Modellierung konnte der Materialexport in die umgebenden Weichbodenbereiche für einzelne Piles und einen hypothetischen Windpark abgeschätzt werden. Die lokale Ausbildung einer hohen Biomasse auf der Unterwasserkonstruktion von WEA sowie der Export mit anschließender Sedimentation lassen zumindest lokal einen erheblichen Einfluss auf Stoff- und Energieflüsse erwarten.