Model-based changes in global annual mean surface temperature change (Delta T_g) and radiative forcing due to land ice albedo changes (Delta R_[LI]) over the last 5 Myr, supplementary material

It is still an open question how equilibrium warming in response to increasing radiative forcing - the specific equilibrium climate sensitivity S - depends on background climate. We here present palaeodata-based evidence on the state dependency of S, by using CO2 proxy data together with a 3-D ice-sheet-model-based reconstruction of land ice albedo over the last 5 million years (Myr). We find that the land ice albedo forcing depends non-linearly on the background climate, while any non-linearity of CO2 radiative forcing depends on the CO2 data set used. This non-linearity has not, so far, been accounted for in similar approaches due to previously more simplistic approximations, in which land ice albedo radiative forcing was a linear function of sea level change. The latitudinal dependency of ice-sheet area changes is important for the non-linearity between land ice albedo and sea level. In our set-up, in which the radiative forcing of CO2 and of the land ice albedo (LI) is combined, we find a state dependence in the calculated specific equilibrium climate sensitivity, S[CO2,LI], for most of the Pleistocene (last 2.1 Myr). During Pleistocene intermediate glaciated climates and interglacial periods, S[CO2,LI] is on average ~ 45 % larger than during Pleistocene full glacial conditions. In the Pliocene part of our analysis (2.6-5 Myr BP) the CO2 data uncertainties prevent a well-supported calculation for S[CO2,LI], but our analysis suggests that during times without a large land ice area in the Northern Hemisphere (e.g. before 2.82 Myr BP), the specific equilibrium climate sensitivity, S[CO2,LI], was smaller than during interglacials of the Pleistocene. We thus find support for a previously proposed state change in the climate system with the widespread appearance of northern hemispheric ice sheets. This study points for the first time to a so far overlooked non-linearity in the land ice albedo radiative forcing, which is important for similar palaeodata-based approaches to calculate climate sensitivity. However, the implications of this study for a suggested warming under CO2 doubling are not yet entirely clear since the details of necessary corrections for other slow feedbacks are not fully known and the uncertainties that exist in the ice-sheet simulations and global temperature reconstructions are large.

Adenosine triphosphate concentrations and microplankton biomass in sea water of the Peru upwelling region

ATP distribution in coastal waters off Peru was examined and was found to differ with hydrological conditions in this area; maximal values in the vicinity of an intense upwelling were the same in 1974 and 1978. ATP distribution was highly non-uniform in 1978, particularly in upper layers of the northern section, due to disruption of a community (dense patches of bloom), which began about 10-15 days before our observations, and also because of appearance of a red tide. Unusually intense microplankton metabolism was found in Peruvian waters, particularly in the lower layers of the northern section, where ATP concentration of 3.6 ?g/l were found. Values of live microplankton biomass presented.

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.

Pollen record in the area of Niederrheinische Bucht, Germany

Die Niederrheinische Bucht, ein altes tektonisches Senkungsgebiet, dessen Ausdehnung durch die Orte Aachen, Bonn, Duüsseldorf und Duisburg bestimmt ist, bildete während des jüngeren Tertiärs eine Meeresbucht am Südrande des Nordseebeckens. Noch zu Beginn des Pleistocäns erstreckte sich die Nordsee bis in den Raum von Nijmegen, und im Pliocän verlief die Kuüste etwa auf der Linie Maastricht-Kleve. Im Mittelmiocän reichte die Nordsee bis in die nördliche Niederrheinische Bucht. Marines Oberoligocän mit reicher Fauna findet sich noch in der Gegend von Köln. In Verbindung mit den marinen Transgressionen kam es in den inneren Teilen der Niederrheinischen Bucht zu mehr oder weniger ausgedehnten Vermoorungen, die zur Bildung von Braunkohlenflözen führten, unter denen das miocäne Hauptbraunkohlenflöz nordwestlich von Köln eine Mächtigkeit von mehr als 90 m erreicht. Nach NW spaltet sich das Hauptflöz in drei Teilflöze auf, die von oben nach unten als Flöz Garzweiler, Flöz Frimmersdorf und Flöz Morken bezeichnet werden. Diese Flöze können, wie neue Untersuchungen ergaben, eindeutig mit dem marinen Mittelmiocän in Verbindung gebracht werden.

Benthic foraminifera in the Tasman Sea, Emerald Basin and Challenger Plateau

Im Rahmen des TASQWA-Projektes (Quarternary Variability of Water Masses in the Southern Tasman Sea and the Southern Ocean) wurde eine erstmalige quantitative und taxonomische Bestandsaufnahme der rezenten, benthischen Tiefseeforaminiferen der Korngrößenfraktion > 250 µm in 27 Sedimentoberflächenproben aus dem austral-antarktischen Gebiet durchgeführt. Es konnten 137 Arten bestimmt werden, wobei aber keine Art dominante Anteile in den Proben erreichte. Über benthische Tiefseeforaminiferen im untersuchten Gebiet existiert kaum Literatur. Es gibt zwar aus dem 19. Jhrd. sehr gut dokumentierte Foraminiferen in diesem Bereich, diese decken aber längst nicht alle gefundenen Exemplare ab. Erst um die Jahrtausendwende beschäftigten sich Autoren wieder intensiver mit den australischen und neuseeländischen, benthischen Foraminiferen. Aber auch sie drangen nicht bis in die Tiefsee vor, sondern blieben vorwiegend im Schelfbereich. Aufgrund dieser spärlichen Literatur ist jede einzelne Art ausführlich mit Synonymieliste und Abbildung dokumentiert worden. Die PAST-Analyse generierte mit den 137 Arten und den 27 Stationen sechs Faunenvergesellschaftungen, die überwiegend bathymetrisch zoniert sind. Ab 562 m beginnt am Campbell Plateau in der Hochproduktionszone die Bulimina-Vergesellschaftung. Diese Vergesellschaftung zeichnet sich durch die höchste Individuenzahl aus. Ab 959 m findet sich die Rhizammina-Vergesellschaftung, die im Untersuchungsgebiet am weitesten verbreitet ist. Die weniger oft anzutreffende Cibicides-Vergesellschaftung läßt sich ab 1660 m Tiefe finden. Nur in einer einzigen Probe an der Tasmanschwelle in 2146 m Tiefe, tritt die Reophax-Vergesellschaftung auf, in der die Textulariina überwiegen. Die weniger oft anzutreffende Ehrenbergina-Vergesellschaftung läßt sich ab 1841 m finden. In dieser Vergesellschaftung, in der die Artenanzahl fast an das Niveau der Hochproduktionszone heranreicht, halten sich Rotaliina und Textulariina die Waage. Im Emerald Becken ab 3909 m Tiefe beginnt die Jaculella- Vergesellschaftung. Diese liegt in einem echten Hungergebiet und besteht hauptsächlich aus Textulariina. Im gesamten Untersuchungsgebiet lassen sich durch die Probenauswertung vier unterschiedliche Lebensräume (Challenger Plateau, Campbell Plateau, Emerald Becken und Tasmanschwelle) ausmachen. Da jedoch nur zwei Sedimentoberflächenproben am Challenger Plateau genommen wurden, konnte dieser Bereich nur eingeschränkt mit den anderen drei Bereichen verglichen werden. Die Foraminiferengemeinschaften des Challenger Plateaus und der Tasmanschwelle können jedoch im oberen Bereich der Wassersäule auch nur eingeschränkt miteinander verglichen werden, da man an der Tasmanschwelle Sedimentoberflächenproben erst ab 1634 m genommen hat und am Campbell Plateau Proben ab 562 m vorhanden sind. Die oberen Bereiche (ab 562 m bis ca. 1300 m) des Campbell Plateaus sind Hochproduktionsbereiche, die die höchsten Individuenzahlen pro 10 cm**3 Sediment und die höchste Artenvielfalt aufweisen. Am Südwesthang des Campbell Plateaus läßt sich eine Abfolge der verschiedenen Foraminiferenvergesellschaftungen bis hinunter in das Emerald Becken nachweisen. An der Tasmanschwelle selbst läßt sich keine ausgeprägte Hochproduktionszone erkennen. Generell gibt es hier weniger Arten und weniger Individuen pro 10 cm**3 Sediment als am Cambell Plateau. Das Emerald Becken, als tiefster Bereich des Untersuchungsgebietes und als echtes Hungergebiet, nimmt eine Sonderrolle ein.