Diatom studies in surface and downcore sediments off southern Sumatra and Java

A wealth of sedimentary records aimed at reconstructing late Quaternary changes in productivity and temperature have been devoted to understanding linkages between the Indo-Pacific Warm Pool (IPWP) and other distant oceanic areas. Most of these reconstructions are based, however, on biogeochemical and sedimentological proxies, with comparatively less attention devoted to microfossils. A high-resolution (<1 ka) study of diatom concentrations and the community at site GeoB10038-4, recovered off southern Sumatra (ca. 6°S, 103°E), closely tracks the variations of diatom concentrations in the westernmost IPWP during the last glacial-interglacial cycle. The diatom record provides evidence that diatom paleoproductivity was highest during interglacials, primarily due to the input of lithogenics and nutrients following the rise in sea level after full glacials. In addition, the co-variation of total diatom concentration and Northern Hemisphere forcing for Marine Isotope Stage 5 suggests a direct response of diatom productivity and upwelling intensity to boreal summer insolation. Temporal shifts of the diverse diatom community at site GeoB10038-4 correspond well with the present-day seasonal monsoon pattern and the strengthening and weakening phases of upwelling along the southern coast of Sumatra. Resting spores of Chaetoceros, typical of nutrient-rich waters, were dominant during periods of highest diatom paleoproductivity and responded to the strengthening of the SE monsoon, while diatoms of oligotrophic to mesotrophic waters characterized intermonsoon periods. The close correspondence between the dominance of upwelling diatoms and the boreal summer insolation resembles the present-day dynamics of diatom production. The observed interglacial highs and glacial lows of diatom productivity at site GeoB10038-4 is a unique pattern in the late Quaternary tropics.

Pollen records of 11 profiles from Wendland in northern Germany

1) Ingesamt 11 Profile aus sechs Mooren und Seen im Gebiet des Hannoverschen Wendlandes wurden pollenanalytisch untersucht. Die Ablagerungen umfassen den Zeitraum vom Beginn der Älteren Tundrenzeit bis zur Gegenwart. 2) Die Waldgeschichte des Hannoverschen Wendlandes weist teils Merkmale der atlantisch geprägten Gebiete Nordwestdeutschlands, teils solche des kontinental beeinflußten nordostdeutschen Raumes auf und nimmt damit eine Zwischenstellung ein. 3) Die Kiefer wandert zu Beginn der Allerödzeit ein, d.h. später als im mecklenburgisch-märkischen Gebiet und im mitteldeutschen Trockengebiet. Im Verlauf der Allerödzeit bildeten sich hier wie dort lichte Kiefern-Birken-Wälder aus. 4) In der Jüngeren Tundrenzeit fand zunächst nur eine geringe Auflichtung der Wälder statt, und die Kiefer überwog weiterhin. Erst im späteren Verlauf dieser stadialen Phase breitete sich die Birke aus und verdrängte die Kiefer. Der späte Rückgang der Kiefer stellt eine Parallele zu der Entwicklung in Südostmecklenburg und in der Altmark dar. Die Abgrenzung dieser Phasen in der Jüngeren Tundrenzeit ist durch eine 14C-Datierung gesichert. 5) Noch im Atlantikum ähneln die Diagramme aus dem Gartower Talsandgebiet im Osten des Wendlandes in ihren hohen Kiefernanteilen denen der Sandergebiete in Brandenburg. Die Diagramme aus dem Moränengebiet des westlichen Wendlandes schließen dagegen mehr an die der östlichen Lüneburger Heide und des Hamburger Gebietes an. Dieser Unterschied wird auf edaphische Unterschiede zurückgeführt. 6) Seit dem frühen Subboreal glich auch die Vegetation des Gartower Gebietes mehr den buchenarmen Waldgesellschaften auf sauren Sandböden, wie sie im atlantischen Westen vorkommen. Die Kiefern sind fast ganz aus dem Waldbild verschwunden, wobei der rasche Rückgang zu Beginn des Subboreals sicher zu einem wesentlichen Teil vom Menschen beeinflusst worden ist. Die anschließende kiefernarme Zeit dauerte im gesamten Wendland bis zum Beginn der Kieferaufforstungen in der Neuzeit. 7) In allen untersuchten Diagrammen ist etwa seit dem Subboreal eine Besiedlung nachzuweisen. Diese muß im Osten des Wendlandes intensiver gewesen sein als im Westen. Es lassen sich Phasen geringer und intensiver Besiedlung nachweisen. 8) Seit Beginn des Subboreals ist das Waldbild schon so stark vom Menschen beeinflusst, dass die Ausbreitungsgeschichte der Laubwaldarten nicht ohne Berücksichtigung der Siedlungsphasen diskutiert werden kann. Besonders im Westen bestand eine ausgedehnte Lindenphase, die durch eine Siedlungszeit (Bronzezeit) beendet wurde. Beim folgenden Rückgang der Siedlungsintensität breitet sich bevorzugt die Hainbuche aus, die dann bei der nächsten Besiedlungsphase (Eisenzeit) zurückging. Erst danach erfolgte die maximale Rotbuchenausbreitung, die nur im Westteil des Wendlandes bedeutende Ausmaße zeigte, während im Ostteil rot- und hainbuchenreiche Eichenwälder entstanden. 9) Seit Beginn der mittelalterlichen Besiedlung ist dann der Eingriff des Menschen so stark gewesen, dass die edaphisch bedingten Unterschiede zwischen Moränen- und Sandergebieten im Pollenspektrum verwischt wurden. Sowohl die buchenreichen Wälder des westlichen als auch die buchenarmen Wälder des mittleren und des östlichen Teilgebietes müssen zu fast reinen Eichenwäldern geworden sein. 10) Calluna-Heiden sind im östlichen Wendland schon in vorgeschichtlicher Zeit nachzuweisen. Im Mittelalter und in der Neuzeit treten sie im gesamten Wendland auf. Etwa im 18. und 19. Jahrhundert war die Ausdehnung der Heideflächen am größten. Erst danach wurden sie im Zuge der Kiefernaufforstungen bis auf geringe Reste verdrängt. 11) Während in der spätglazialen Vegetation Juniperus auftritt, ist der Wacholder sowohl in vorgeschichtlicher als auch in geschichtlicher Zeit - im Gegensatz zur Lüneburger Heide - wohl niemals ein Bestandteil der anthropogenen Calluna-Heiden gewesen.

Data compilation on the biological response to ocean acidification: environmental and experimental context of data sets and related literature

The exponential growth of studies on the biological response to ocean acidification over the last few decades has generated a large amount of data. To facilitate data comparison, a data compilation hosted at the data publisher PANGAEA was initiated in 2008 and is updated on a regular basis (doi:10.1594/PANGAEA.149999). By January 2015, a total of 581 data sets (over 4 000 000 data points) from 539 papers had been archived. Here we present the developments of this data compilation five years since its first description by Nisumaa et al. (2010). Most of study sites from which data archived are still in the Northern Hemisphere and the number of archived data from studies from the Southern Hemisphere and polar oceans are still relatively low. Data from 60 studies that investigated the response of a mix of organisms or natural communities were all added after 2010, indicating a welcomed shift from the study of individual organisms to communities and ecosystems. The initial imbalance of considerably more data archived on calcification and primary production than on other processes has improved. There is also a clear tendency towards more data archived from multifactorial studies after 2010. For easier and more effective access to ocean acidification data, the ocean acidification community is strongly encouraged to contribute to the data archiving effort, and help develop standard vocabularies describing the variables and define best practices for archiving ocean acidification data.

Nutrient availability affects the response of the calcifying chlorophyte Halimeda opuntia (L.) J.V. Lamouroux to low pH

Atmospheric carbon dioxide emissions cause a decrease in the pH and aragonite saturation state of surface ocean water. As a result, calcifying organisms are expected to suffer under future ocean conditions, but their physiological responses may depend on their nutrient status. Because many coral reefs experience high inorganic nutrient loads or seasonal changes in nutrient availability, reef organisms in localized areas will have to cope with elevated carbon dioxide and changes in inorganic nutrients. Halimeda opuntia is a dominant calcifying primary producer on coral reefs that contributes to coral reef accretion. Therefore, we investigated the carbon and nutrient balance of H. opuntia exposed to elevated carbon dioxide and inorganic nutrients. We measured tissue nitrogen, phosphorus and carbon content as well as the activity of enzymes involved in inorganic carbon uptake and nitrogen assimilation (external carbonic anhydrase and nitrate reductase, respectively). Inorganic carbon content was lower in algae exposed to high CO2, but calcification rates were not significantly affected by CO2 or inorganic nutrients. Organic carbon was positively correlated to external carbonic anhydrase activity, while inorganic carbon showed the opposite correlation. Carbon dioxide had a significant effect on tissue nitrogen and organic carbon content, while inorganic nutrients affected tissue phosphorus and N:P ratios. Nitrate reductase activity was highest in algae grown under elevated CO2 and inorganic nutrient conditions and lowest when phosphate was limiting. In general, we found that enzymatic responses were strongly influenced by nutrient availability, indicating its important role in dictating the local responses of the calcifying primary producer H. opuntia to ocean acidification.