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.

Stable oxygen isotope record and relative abundances of planktonic foraminifera of ODP Hole 117-728A

High resolution stratigraphy based on oxygen isotope ratios of the planktonic foraminifers Neogloboquadrina dutertrei (d'Orbigny), Globigeriniodes ruber (d'Orbigny), and Globigerina bulloides (d'Orbigny), magnetic susceptibility, and calcium carbonate content covers the sedimentary record of ODP Hole 728A drilled on the Oman Margin from approximately 10 k.y. to 525 k.y., comprising isotopic stages 1-13. Below stage 13 isotopic stage boundaries cannot be defined with certainty in our data. Sediment accumulation rates were calculated from the isotopic record of N. dutertrei by matching it with the age model SPECMAP curve. During the glacial periods sediment accumulation rates were higher than during the interglacial periods, reflecting increased input from the shelf during low-stands of sea level and increased eolian input. Periodograms for the past 524 k.y. on oxygen isotope records of N. dutertrei, G. ruber, and G. bulloides, on calcium carbonate content, magnetic susceptibility, and on a foraminiferal fragmentation record show powers matching the Milankovitch periodicities. High powers are concentrated around 103 k.y. In the spectra of oxygen isotope ratios of N. dutertrei, magnetic susceptibility, and foraminiferal fragmentation these are significant at the 80% confidence level with respect to a first order autoregressive model. Power concentrations near 43 k.y., matching obliquity, are present but subdued in all spectra. Power concentrations near 23 k.y., matching precession, are significant in the spectra of the oxygen isotope record of N. dutertrei, magnetic susceptibility, and calcium carbonate content record. Fragmentation of planktonic foraminifers increased during the interglacial periods. This is attributed to dissolution of the tests in an expanded oxygen minimum zone (OMZ), where undersaturation of calcium carbonate is caused by enhanced production in the euphotic zone, which would suggest stronger monsoonal induced upwelling during interglacial periods. Extension of the OMZ could also be increased by outflow of low oxygen marginal basin bottom water.

Isotopic and micropaleontological record of sediments of the Baffin Bay

The oxygen and carbon isotopic compositions of the planktonic foraminifer, Neogloboquadrina pachyderma (sinistral), were determined at 20-cm intervals through the 'composite' top ~ 22 m of sediments at ODP Site 645 (Holes 645B, 645C, 645F, and 645G) and at 10-cm intervals through a 9-m piston core (85-027-016) collected during the Hudson site survey. Quantitative analyses of palynomorphs, notably dinocysts, and of planktonic foraminifers were performed. Organic and nitrogen contents and isotopic composition of nitrogen and carbon in organic matter also were determined. These data provide a high-resolution record of changes that occurred in surface-water masses during the last glacial cycle in Baffin Bay. The basin experienced low planktonic productivity during most of the late Pleistocene, either from dilution in surface water by meltwater discharges from the surrounding ice-sheet or from the presence of a relatively dense sea-ice cover. Peaks of meltwater discharge are indicated by d18O values as low as about 1.5 per mil, correlative d13C- d18O shifts, low concentration of planktonic foraminifers, high concentrations of glacially reworked pre-Quaternary palynomorphs, and low-salinity dinocyst assemblages. As a whole, d18O values ranging between 4.5 and 2.5 per mil allow the establishment of an 18O stratigraphy spanning isotopic stages 5 to 1. Because of the poor core recovery, the general paucity of microflora and microfauna, and the possible occurrence of slumping or debris flow at Site 645, further interpretation remains problematic.

Early Eocene benthic foraminifera of DSDP Hole 48-401

Within the last decade, several early Eocene hyperthermals have been detected globally. These transient warming events have mainly been characterized geochemically - using stable isotopes, carbonate content measurements or XRF core scanning - yet detailed micropaleontological records are sparse, limiting our understanding of the driving forces behind hyperthermals and of the contemporaneous paleoceanography. Here, detailed geochemical and quantitative benthic foraminiferal records are presented from lower Eocene pelagic sediments of Deep Sea Drilling Project Site 401 (Bay of Biscay, northeast Atlantic). In calcareous nannofossil zone NP11, several clay-enriched levels correspond to negative d13C and d18O bulk-rock excursions with amplitudes of up to ~0.75 per mil, suggesting that significant injections of 12C-enriched greenhouse gasses and small temperature rises took place. Coeval with several of these hyperthermal events, the benthic foraminiferal record reveals increased relative abundances of oligotrophic taxa (e.g. Nuttallides umbonifera) and a reduction in the abundance of buliminid species followed by an increase of opportunistic taxa (e.g. Globocassidulina subglobosa and Gyroidinoides spp.). These short-lived faunal perturbations are thought to be caused by reduced seasonality of productivity resulting in a decreased Corg flux to the seafloor. Moreover, the sedimentological record suggests that an enhanced influx of terrigenous material occurred during these events. Additionally, the most intense d13C decline (here called level d) gives rise to a small, yet pronounced long-term shift in the benthic foraminiferal composition at this site, possibly due to the reappraisal of upwelling and the intensification of bottom water currents. These observations imply that environmental changes during (smaller) hyperthermal events are also reflected in the composition of deep-sea benthic communities on both short (<100 kyr) and longer time scales. We conclude that the faunal patterns of the hyperthermals observed at Site 401 strongly resemble those observed in other deep-sea early Paleogene hyperthermal deposits, suggesting that similar processes have driven them.

Miocene dissolution facies and microfacies at Northwest Atlantic Deep Sea Drilling Project Site 93-603

Depth fluctuations of the lysocline and calcite compensation depth (CCD) through time were investigated at Deep Sea Drilling Project Site 603, Leg 93. The CCD fell during the middle Miocene at the onset of the Western Boundary Undercurrent, correlated with seismic Horizon X. Subsequently deposited units show fluctuations of the dissolution curve. Major changes in dissolution facies correspond with lithologic boundaries.