Postglacial deposition of sand in the Eckernfoerder Bay, western Baltic Sea

At the NW-slope of Eckernforder Bay (Western Baltic) between 14 and 21 m water depth 7 sand cores were taken with a vibrocorer. The cores were between 85 and 250 cm long. The sand was analysed for grain size distribution, proportions of organic carbon and carbonate, and contents of microfossils. The radiometric age and stable carbon isotope ratios were determined on organic material from 14 sample. With regard to benthic foraminifera and other microorganisms four different types of depositional conditions could be distinguished: Types 1 and 2: two types of offshore sand areas. Type 3: lagoon and nearshore. Type 4: subaerial or limnic. Using sedimentological and geochemical parameters two formation areas could be distinguished with the aid of a discriminant analysis: offshore (types 1 and 2) and nearshore (types 3 and 4). A juxtaposition of core sections indicated two distinct profiles. Their ages fit into the picture of the assumed postglacial sea-level rise. The lagoon- and nearshore sands are interpreted as the result of sea-level stagnation at 17-18 m below present sea-level. The accumulation rates of the sand in the offshore areas are, with a maximum of 0.15 mm/yr., an order of magnitude smaller than in the mud areas, located several hundred metres away.

Grain size distribution and percentiles of the sand component from sediments obtained in the southern Great Belt, Baltic Sea

Im Sedimentationsraum der südwestlichen Ostsee verdient der nordöstliche Teil der Kieler Bucht besonderes Interesse. Dort öffnet sich die wichtigste Verbindung zwischen Ostsee und Nordsee. Von den Austauschvorgängen, durch welche diese Meeresräume aufeinander Einfluß nehmen, ist gerade jenes Gebiet entscheidend betroffen. Die Beobachtung der Dynamik des Austausches, die Beobachtung der Transportlast, welche von den Wassermassen bewegt wird, und schließlich auch die Beobachtung der Beziehungen, welche sich zwischen dem Zusammentreffen von Wassermassen unterschiedlicher physikalischer Eigenschaften und der Sedimentbildung ergeben, läßt deshalb vor allem dort wesentliche Hinweise zum Verständnis der Sedimentationsvorgänge in der südlichen Ostsee erhoffen. In der vorliegenden Arbeit wurden an 49 Durchschnittsproben die Korngrößenverteilungen und Schwermineralgehalte von Sedimenten aus dem Südausgang des Großen Beltes untersucht. 1. Es wurden sechs in sich morphologisch etwa gleichwertige Gebiete ausgegliedert, die jeweils durch Sedimente mit ähnlichen Korngrößenverteilungen ausgezeichnet sind. Nach Lage, Typ und genetischer Ausdeutbarkeit fügen sich diese Gebiete dem von O. PRATJE (1939, 1948) gegebenen Modell der Sedimentationszonen gut ein. 2. Innerhalb dieser Gebiete ergibt sich für Sande in mehr als 20 m Wassertiefe südwärts gerichteter Transport. Oberhalb dieser Tiefe läßt sich stellenweise nordwärts gerichteter Transport nachweisen. 3. Der Schwermineralgehalt der Sedimente bleibt immer unter zwei Prozent. Die höchsten Anteile (1,7 bzw. 1,9%) werden in den Sedimenten der Tiefen Rinne und der ufernahen Bereiche des Großen Beltes angetroffen. 4. Die Korngrößenverteilungen der Sedimente werden nach der Lage der Modi in bis zu drei (Kies-, Sand-, Silt-) Komponenten zerlegt. Die Beteiligung der Silt-Komponente wird entscheidend von der Salzgehaltssprungschicht beeinflußt. 5. Es bestehen offensichtlich Zusammenhänge zwischen der Schlicksedimentation und der Salzgehaltsschichtung auch in der weiteren südlichen Ostsee.

Heavy mineral content and grain sizes of sediment samples from foreshore to dune around Skagen, north Denmark

Aufbau und Ausdehnung der Schwermineral-Anreicherungen (Ilmenit, Granat, Amphibol) am Strand südlich Skagens wurden in langen Schürfgräben untersucht. Die Seifenlagen ziehen durchgehend vom Kliff-Fuß bis zur mittleren Meereshöhe hin und liegen meist diskordant auf der alten Strandschichtung. Ihre strandparallele Ausdehnung beträgt bis zu 100 m. Aufgebaut werden sie aus dünnen Schwermineral-Lamellen, die in kleinerem Umfang überall in den Strandablagerungen zu finden sind und hier das Gefüge nachzeichnen (Rippeln, Strandwallschichtung, Schichtstörungen). Die Seifenbildung geht in einem Gebiet mit verstärktem Küstenabtrag vor sich (Lee-Erosion südlich der Hafenmolen von Skagen). Dieses deutet darauf hin, daß die Schwerminerale bei Aufarbeitung bereits vorhandener Sedimente infolge ihres unterschiedlichen hydraulischen Verhaltens Zurückbleiben und schließlich angereichert werden. Die Korngrößenverteilung der Minerale in verschiedenen Sedimentproben zeigen, daß mit steigender Schwermineral-Anreicherung eine Kornverfeinerung und Zunahme der spezifisch schwersten Minerale (opake Erzminerale und Zirkon) auftritt. In ähnlicher Weise werden die Sortierungswerte besser. Die Aufbereitung des Sedimentes wird, in Anlehnung an v. ENGELHARDT (1939), mit einem doppelten Sortierungsvorgang durch die Wasserbewegung am Strand erklärt. Beim Absinken des Sandes nach dem Brecherschwall tritt eine Vorsortierung ein, die den Abtransport der leichteren und größeren Minerale im Sog begünstigt. Verbindungen zu Vorstellungen der Aufbereitungstechnik (Rundherdverfahren) und Hydrodynamik ('laminare Unterschicht') werden hergestellt. Die Dünensande Skagens sind infolge ihres hohen Schwermineralgehaltes und günstiger Äquivalentgrößen der einzelnen Minerale besonders bedeutsam für die Seifenbildung am Strand.

Grain size investigations of sediments off the coast of Istria

Composition, grain-size distribution, and areal extent of Recent sediments from the Northern Adriatic Sea along the Istrian coast have been studied. Thirty one stations in four sections vertical to the coast were investigated; for comparison 58 samples from five small bays were also analyzed. Biogenic carbonate sediments are deposited on the shallow North Adriatic shelf off the Istrian coast. Only at a greater distance from the coast are these carbonate sediments being mixed with siliceous material brought in by the Alpine rivers Po, Adige, and Brenta. Graphical analysis of grain-size distribution curves shows a sediment composition of normally three, and only in the most seaward area, of four major constituents. Constituent 1 represents the washed-in terrestrial material of clay size (Terra Rossa) from the Istrian coastal area. Constituent 2 consists of fine to medium sand. Constituent 3 contains the heterogeneous biogenic material. Crushing by organisms and by sediment eaters reduces the coarse biogenic material into small pieces generating constituent 2. Between these two constituents there is a dynamic equilibrium. Depending upon where the equilibrium is, between the extremes of production and crushing, the resulting constituent 2 is finer or coarser. Constituent 4 is composed of the fine sandy material from the Alpine rivers. In the most seaward area constituents 2 and 4 are mixed. The total carbonate content of the samples depends on the distance from the coast. In the near coastal area in high energy environments, the carbonate content is about 80 %. At a distance of 2 to 3 km from the coast there is a carbonate minimum because of the higher rate of sedimentation of clay-sized terrestrial, noncarbonate material at extremely low energy environments. In an area between 5 and 20 km off the coast, the carbonate content is about 75 %. More than 20 km from the shore, the carbonate content diminishes rapidly to values of about 30 % through mixing with siliceous material from the Alpine rivers. The carbonate content of the individual fractions increases with increasing grain-size to a maximum of about 90 % within the coarse sand fractions. Beyond 20 km from the coast the samples show a carbonate minimum of about 13 % within the sand-size classes from 1.5 to 0.7 zeta¬? through mixing with siliceous material from the alpine rivers. By means of grain-size distribution and carbonate content, four sediment zones parallel to the coast were separated. Genetically they are closely connected with the zonation of the benthic fauna. Two cores show a characteristic vertical distribution of the sediment. The surface zone is inversely graded, that means the coarse fractions are at the top and the fine fractions are at the bottom. This is the effect of crushing of the biogenic material produced at the surface by predatory organisms and by sediment eaters. lt is proposed that at a depth of about 30 cm a chemical solution process begins which leads to diminution of the original sediment from a fine to medium sand to a silt. The carbonate content decreases from about 75 % at the surface to 65 % at a depth of 100 cm. The increase of the noncarbonate components by 10 % corresponds to a decrease in the initial amount of sediment (CaC03=75 %) by roughly 30 % through solution. With increasing depth the carbonate content of the individual fractions becomes more and more uniform. At the surface the variation is from 30 % to 90 %, at the bottom it varies only between 50 % and 75 %. Comparable investigations of small-bay sediments showed a c1ear dependence of sediment/faunal zonation from the energy of the environment. The investigations show that the composition and three-dimensional distribution of the Istrian coastal sediments can not be predicted only from one or a few measurable factors. Sedimentation and syngenetic changes must be considered as a complex interaction between external factors and the actions of producing and destroying organisms that are in dynamic equilibrium. The results obtained from investigations of these recent sediments may be of value for interpreting fossil sediments only with strong limitations.

Grain size percentiles and Mk values of coastal sediments from Schleswig Holstein, western Baltic Sea

In einer Fülle sedimentpetrographischer Arbeiten wird versucht, aus der Korngrößenverteilung und der Mineralzusammensetzung von Sanden Schlüsse auf ihre Herkunft, ihre Transportrichtung oder ihr Ablagerungsmilieu abzuleiten, die für die Lösung geologischer und ebenso auch wasserbaulicher Probleme nötig sind. Diese Literatur steckt noch voller Widersprüche und Fehlschlüsse. In der vorliegenden Arbeit wird daher versucht, den Mechanismus des Sandtransports vom Grundsätzlichen her besser verständlich zu machen. Das geschieht anhand zweier ausgewählter und eingehend untersuchter Beispiele aus dem Küstenbereich der westlichen Ostsee unter Einbeziehung der Erfahrungen an vielen Vergleichsproben aus verschiedensten Sedimentationsräumen. Unentbehrlich für das Verständnis der transportbedingten Veränderungen an den Sanden ist das sog. 'Äquivalenzprinzip' (Abschnitt 2). Es stellt fest, daß es in einem von einer Strömung transportierten Sediment immer Körner zwar verschiedener Korngröße, aber auch entsprechend verschiedener Dichte und/oder Kornform gibt, die miteinander transportiert und abgelagert werden, weil unter den herrschenden hydraulischen Bedingungen diese Eigenschaften einander voll kompensieren. In Abschnitt 3 wird kurz die von Rittenhouse angegebene Methode geschildert, mit der man an natürlichen Sedimenten unter der sehr allgemein gehaltenen 'Äquivalenzbedingung' gleicher Transportierbarkeit bestimmen kann, welches Korngrößenverhältnis ein bestimmtes Verhältnis der Dichten kompensieren kann. Die von Rittenhouse am Beispiel von Flußsanden gefundene Funktion zwischen der Dichte der Körner und ihrem Äquivalenzverhältnis gegen Quarzkörner wird hier als erste Näherung auch für die Transportverhältnisse von Strandsanden zugrunde gelegt. In Abschnitt 6 wird gezeigt, daß das auch gerechtfertigt ist. In Abschnitt 4 wird eine allgemein brauchbare Methode abgeleitet, mit der man nicht nur unter stark vereinfachenden Annahmen, sondern auch an Sanden mit realen, stets komplexen Korn-größenverteilungen die Folgen des Äquivalenzprinzips für die Verteilung von Mineralen verschiedener Dichte berechnen kann. Für jede Serie von Sanden, deren Korngrößenverteilungen entlang des Transportweges eine bestimmte, von den Transportbedingungen abhängige Entwicklung durchmachen, ergibt sich damit eine Kurvenschar, die beschreibt, wie sich die Mengen von Mineralien mit verschiedenen Dichten in den einzelnen Korngrößenklassen dabei ändern müßten, vorausgesetzt, daß sie im gesamten Korngrößenbereich gleich verfügbar wären. Diese Kurvenschar ist die 'Charakteristik' des betreffenden Transportfalles. Durch den Vergleich zwischen den nach der Charakteristik in den einzelnen Klassen zu erwartenden Mineralmengen mit den in dem betrachteten Transportfall tatsächlich gefundenen läßt sich deren relative, d. h. auf die Menge des Quarzes bezogene 'Verfügbarkeit' berechnen. Sie wird durch die sog. 'hydraulischen Verhältnisse' (Rittenhouse) ausgedrückt, die im Gegensatz zu den 'Klassenverhältnissen' von der Korngrößensonderung beim Transport unabhängig und nur von der Zusammensetzung des Ausgangsmaterials bestimmt sind, solange beim Transport allein das Äquivalenzprinzip wirksam ist. In den untersuchten Fällen von Sandtransport an zwei Strandabschnitten der westlichen Ostsee (Abschnitt 5) zeigte dieser Vergleich (Abschnitt 6), daß die beobachtete Verteilung von Schwermineralen nicht allein durch Transportsonderung unter Gültigkeit des Äquivalenzprinzips erklärt werden kann, sondern daß dabei offenbar auch mechanische Zerkleinerung der Körner während des Transports mitgewirkt haben muß. Nur ein solcher, von der Transportsonderung unabhängiger Effekt kann als Transportrichtungs-Kriterium benutzt werden, wenn die Entwicklung der Korngrößenverteilungen allein keine Entscheidung erlaubt. Wie die Beispiele zeigen, läßt sich Klarheit über die bisher noch sehr umstrittene Frage nach dem Ausmaß der transportbedingten mechanischen Zerkleinerung von Sandkörnern nur gewannen, wenn in Zukunft versucht wird, bei der Bearbeitung natürlicher Beispiele den Einfluß der stets vorhandenen Transportsonderung auf Veränderungen des Mineralbestandes unter Anwendung des Äquivalenzprinzips rechnerisch auszuschalten. Über dieses wesentlichste Ergebnis hinaus erlauben die dargestellten Zusammenhänge auch eine kritische Stellungnahme zu den oben erwähnten allgemeinen Problemen und führen zu methodischen und sachlichen Verbesserungsvorschlägen für weitere Untersuchungen an klastischen Sedimenten.

Mapped cetacean habitat suitability and richness in the Azores, links to ArcGIS files

Marine spatial planning and ecological research call for high-resolution species distribution data. However, those data are still not available for most marine large vertebrates. The dynamic nature of oceanographic processes and the wide-ranging behavior of many marine vertebrates create further difficulties, as distribution data must incorporate both the spatial and temporal dimensions. Cetaceans play an essential role in structuring and maintaining marine ecosystems and face increasing threats from human activities. The Azores holds a high diversity of cetaceans but the information about spatial and temporal patterns of distribution for this marine megafauna group in the region is still very limited. To tackle this issue, we created monthly predictive cetacean distribution maps for spring and summer months, using data collected by the Azores Fisheries Observer Programme between 2004 and 2009. We then combined the individual predictive maps to obtain species richness maps for the same period. Our results reflect a great heterogeneity in distribution among species and within species among different months. This heterogeneity reflects a contrasting influence of oceanographic processes on the distribution of cetacean species. However, some persistent areas of increased species richness could also be identified from our results. We argue that policies aimed at effectively protecting cetaceans and their habitats must include the principle of dynamic ocean management coupled with other area-based management such as marine spatial planning.

The effect of a reduction of nitrogen and phosphorus to eutrophic and mesotrophic conditions towards silver nanoparticle (AgNP) on freshwater green algae species

We investigated the sensitivity of algae towards silver nanoparticles with OECD test medium and lower nutrient concentrations under standard test conditions to improve comparability and to exclude any other confounding factor aside nutrient levels. Two unicellular freshwater microalgae Desmodesmus subspicatus and Raphidocelis subcapitata were chosen due to their status as standard test organisms for the algae growth inhibition test and the response to changes in nutrient supply was compared. The original medium was used as the reference (standard). For the other four media, the amount of either nitrogen or phosphorus in the medium was lowered from half (50%) to one-fourth (25 %) of that of the OECD guideline, resulting in the following media: 50% N, 25% N, 50% P and 25% P medium. As test substance, the OECD reference material NM-300K was used. For this reason, the characterization of AgNP was done using DLS and Absorption spectra (UV/vis). Actual silver concentrations and ionic silver concentrations were measured at the highest test concentration used (100 µg Ag L-1) in R. subcapitata treatments only to reduce the number of samples. All tests were run according to the OECD guideline 201 with sterilized 50 mL cell culture flask. Each medium was tested using the test conditions for culturing with 3 replicates. Test concentrations for both algae species were 0, 25, 50 and 100 µg Ag L-1 for OECD, 50% P and 25% P while for both N reductions, the silver concentrations were 0, 10, 25 and 100 µg Ag L-1. Samples for determining the algal density were taken at every 24 h.