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.

(Table 1) Grain size parameters of intertidal channel sand bars near Sylt, North-Frisian Wadden Sea

The aim of the present study is to investigate directional asymmetric properties and internal structures of the bedforms on the intertidal sand bars in comparison with the migration problems of the sand bodies developed in the channel systems of the tidal basin off the west coast of Schleswig-Holstein. The tidal channel sand bodies studied have 'V'-shaped outlines and are asymmetric in cross-section. Based on such knowledge it was hoped to understand and find possible factors for application to recent and ancient tidal depositional environments. The V-shaped intertidal channel sand bodies developed in the tidal environments between Sylt and Föhr Island are constantly migrating sand bars. The migration directions are in good agreement with the resultant vector mean directions of internal cross-stratification structures of asymmetric sedimentary bedforms. Finally, it is shown that the orientation of the apex of V-shaped sand bar as an equilibrium form alone can not indicate the migration direction, but that the orientation of the resultant vector mean of internal structures of sedimentary bedforms does indicate the migration direction. Based on the analyses of textural parameters of the migrating intertidal bar sands, it seems that sands of typical intertidal sand bars are negatively skewed and well sorted. The high rounding of quarz sand grains of these tidal channel sand bars seems to be an additional characteristical criterion for tidal depositional environments, as also indicated by Balazs and Klein (1972).

(Tables 2-7) Soil characteristics and geochemistry of marshland in the North Frisian mainland, Schleswig-Holstein, Germany

Results from a large scale soil mapping on the North Frisian mainland indicate, that field characteristics, particularly the grain-size, bedding, and degree of compaction, with in general determine the soil units mapped, are closely correlated with each other and with other field and laboratory data. Exchangable ions and the Ca/Mg-ratio, however, indicate no explainable connections with the soil units and with most of the other field characteristics but are determined postsedimentarily by processes of the development of soil and landscape, such as desalting and decalcification, silicate weathering, fresh- and salt-water innundations, salty precipitations, salty groundwater and fertilization. Therefore the Ca/Mg-ratio is not suitable to differentiate between more clayey compacted Knick-marsh soils and less clayey permeable Klei-marsh soils. The results confirm that marsh-soils may only be classified and mapped by means of all available field-data which have to be supplemented by laboratory investigations.

(Tables 1-2) Heavy mineral composition and median grain size of sediments obtained near 'Rote Kliff' west of Sylt, North Sea

The interpretation of 19 bore cores from the sea floor west of Rote Kliff (Isle of Sylt, North-Frisian Islands) gave information about the thickness of Holocene sand and the sediments below it; especially regarding their resistance to erosion in the area seaward of the beach-barrier. At the Same time, additional knowledge was obtained about the development of Sylt.

Carbon sources in the North Sea evaluated by means of carbon isotope tracers

A multitracer approach is applied to assess the impact of boundary fluxes (e.g., benthic input from sedi- ments or lateral inputs from the coastline) on the acid-base buffering capacity, and overall biogeochemistry, of the North Sea. Analyses of both basin-wide observations in the North Sea and transects through tidal basins at the North-Frisian coastline, reveal that surface distributions of the d13C signature of dissolved inorganic carbon (DIC) are predominantly controlled by a balance between biological production and respiration. In particular, variability in metabolic DIC throughout stations in the well-mixed southern North Sea indi- cates the presence of an external carbon source, which is traced to the European continental coastline using naturally occurring radium isotopes (224Ra and 228Ra). 228Ra is also shown to be a highly effective tracer of North Sea total alkalinity (AT) compared to the more conventional use of salinity. Coastal inputs of meta- bolic DIC and AT are calculated on a basin-wide scale, and ratios of these inputs suggest denitrification as a primary metabolic pathway for their formation. The AT input paralleling the metabolic DIC release prevents a significant decline in pH as compared to aerobic (i.e., unbuffered) release of metabolic DIC. Finally, long- term pH trends mimic those of riverine nitrate loading, highlighting the importance of coastal AT production via denitrification in regulating pH in the southern North Sea.

Water level time series and sediment grain size model

The environment of ebb-tidal deltas between barrier island systems is characterized by a complex morphology with ebb- and flood-dominated channels, shoals and swash bars connecting the ebb-tidal delta platform to the adjacent island. These morphological features reveal characteristic surface sediment grain-size distributions and are subject to a continuous adaptation to the prevailing hydrodynamic forces. The mixed-energy tidal inlet Otzumer Balje between the East Frisian barrier islands of Langeoog and Spiekeroog in the southern North Sea has been chosen here as a model study area for the identification of relevant hydrodynamic drivers of morphology and sedimentology. We compare the effect of high-energy, wave-dominated storm conditions to mid-term, tide-dominated fair-weather conditions on tidal inlet morphology and sedimentology with a process-based numerical model. A multi-fractional approach with five grain-size fractions between 150 and 450 µm allows for the simulation of corresponding surface sediment grain-size distributions. Net sediment fluxes for distinct conditions are identified: during storm conditions, bed load sediment transport is generally onshore directed on the shallower ebb-tidal delta shoals, whereas fine-grained suspended sediment bypasses the tidal inlet by wave-driven currents. During fair weather the sediment transport mainly focuses on the inlet throat and the marginal flood channels. We show how the observed sediment grain-size distribution and the morphological response at mixed-energy tidal inlets are the result of both wave-dominated less frequent storm conditions and mid-term, tide-dominant fair-weather conditions.

Pressure and processed water levels from the Time Series Station Spiekeroog, 2005-2011

The quality of water level time series data strongly varies with periods of high and low quality sensor data. In this paper we are presenting the processing steps which were used to generate high quality water level data from water pressure measured at the Time Series Station (TSS) Spiekeroog. The TSS is positioned in a tidal inlet between the islands of Spiekeroog and Langeoog in the East Frisian Wadden Sea (southern North Sea). The processing steps will cover sensor drift, outlier identification, interpolation of data gaps and quality control. A central step is the removal of outliers. For this process an absolute threshold of 0.25m/10min was selected which still keeps the water level increase and decrease during extreme events as shown during the quality control process. A second important feature of data processing is the interpolation of gappy data which is accomplished with a high certainty of generating trustworthy data. Applying these methods a 10 years dataset (December 2002-December 2012) of water level information at the TSS was processed resulting in a seven year time series (2005-2011).