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.

Benthic foraminiferal abundances at the Cretaceous/Paleogene boundary of ODP Hole 117-1049C at Blake Nose, Northwest Atlantic (Appendix A)

Sediments recovered at lower bathyal ODP Site 1049 on Blake Nose (Northwestern Atlantic) offer an opportunity to study environmental changes at the Cretaceous/Paleogene (K/P) boundary relatively close to the Chicxulub impact structure on the Yucatan peninsula, Mexico. In Hole 1049C, the boundary is located at the base of a 9-cm-thick layer with abundant spherules, considered to be impact ejecta. Uppermost Maastrichtian oozes below, and lowermost Danian pelagic oozes above the spherulebed contain well-preserved bathyal benthic foraminifera. The spherule-bed itself, in contrast, contains a mixture of shallow (neritic) and deeper (bathyal) species, and specimens vary strongly in preservation. This assemblage was probably formed by reworking and down-slope transport triggered by the K/P impact. Across the spherule-bed (i.e., the K/P boundary) only ~7% of benthic foraminiferal species became extinct, similar to the low extinction rates of benthic foraminifera worldwide. Quantitative analysis of benthic foraminiferal assemblages and morphogroups in the >63-µm size fraction indicates a relatively eutrophic, stable environment during the latest Maastrichtian, interrupted by a sudden decrease in the food supply to the benthos at the K/P boundary and a decrease in diversity of the faunas, followed by a stepped recovery during the earliest Danian. The recovery was probably linked to the gradual recovery of surface-dwelling primary producers.

Benthic foraminiferal assemblages and epifaunal isotope record of the Agulhas Plateau

Benthic foraminiferal assemblages and the carbon isotope composition of the epifaunal benthic foraminifera Epistominella exigua and Fontbotia wuellerstorfi have been investigated along core MD02-2589 located at the southern Agulhas Plateau (41°26.03'S, 25°15.30'E, 2660 m water depth). This study aims to evaluate changes in the benthic paleoenvironment and its influence on benthic d13C with a notable focus on E. exigua, a species associated with phytodetritus deposits and poorly studied in isotope paleoceanographic reconstructions. The benthic foraminiferal assemblages (>63 µm) show large fluctuations in species composition suggesting significant changes in the pattern of ocean surface productivity conceivably related to migrations of the Subtropical Convergence (STC) and Subantarctic Front (SAF). Low to moderate seasonality and relatively higher food supply to the seafloor are indicated during glacial marine isotope stages (MIS) 6, 4, and 2 and during MIS 3, probably associated with the northward migration of the SAF and confluence with the more stationary STC above the southern flank of the Agulhas Plateau. The lowest organic carbon supply to the seafloor is indicated from late MIS 5b to MIS 4 as a consequence of increased influence of the Agulhas Front (AF) and/or weakening of the influence of the STC over the region. Episodic delivery of fresh organic matter, similar to modern conditions at the core location, is indicated during MIS 5c-MIS 5e and at Termination I. Comparison of this paleoenvironmental information with the paired d13C records of E. exigua and F. wuellerstorfi suggests that organic carbon offsets d13C of E. exigua from ambient bottom water d13CDIC, while its d13C amplitude, on glacial-interglacial timescales, does not seem affected by changes of organic carbon supply to the seafloor. This suggests that this species calcifies preferentially during the short time span of the year when productivity peaks and phytodetritus is delivered to the seafloor. Therefore E. exigua, while offset from d13CDIC, potentially more faithfully records the amplitude of ambient bottom water d13CDIC changes than F. wuellerstorfi, notably in settings such as the Southern Ocean that experienced substantial changes through time in the organic carbon supply to the seafloor.

Absolute abundances of benthic foraminifers and stable isotopes from the Alvin dives 3709-3712

The presence of gas hydrates on the Blake Ridge diapir, northeastern Atlantic Ocean, offers an opportunity to study the impact of methane seepage on the ecology and geochemistry of benthic foraminifera in the late Holocene. Three push cores, covering a time span of ~ 1000 yrs, were retrieved from three distinct microhabitats at the top of the diapir at a water depth of ~ 2150 m: (i) sediments away from seepage (control core), (ii) sediments overlain by clusters of methanotrophic and thiotrophic bivalves, and (iii) chemoautotrophic microbial mats. The foraminiferal assemblages at the two seep sites are marked by a reduction in benthic foraminiferal species diversity, coupled with a near-absence of agglutinated species. However, an opportunistic population rise in CH4- or H2S-tolerant calcareous species (e.g., Globocassidulina subglobosa and Cassidulina laevigata) that utilize the abundant trophic resources at the seeps has led to an increase in the overall assemblage density there. The delta18O and delta13C values of three species of benthic foraminifera - Gyroidinoides laevigatus, Globocassidulina subglobosa, and Uvigerina peregrina - and the planktonic species Globorotalia menardii were acquired from all three cores. The benthic species from methane seeps yield delta13C values of 0.1 to - 4.2 (per mil VPDB), that are distinctly more 13C-depleted relative to the delta13C of 0.4 to - 1.0 (per mil VPDB) at the control (off seep) site. The species from a mussel-bed site exhibit more negative delta13C values than those from microbial mats, possibly reflecting different food sources and higher rate of anaerobic oxidation of methane. The positive delta13C values in the paired planktonic species suggest that authigenic carbonate precipitation did not overprint the observed 13C depletions. Hence the probable cause of negative delta13C of benthic foraminifera is primary calcification from Dissolved Inorganic Carbon (DIC) containing mixed carbon fractions from (a) highly 13C-depleted, microbially-oxidized methane and (b) a seawater source.