Epibiotic assemblages on seaweeds in the German Wadden Sea (North Sea)

After detachment from benthic habitats, the epibiont assemblages on floating seaweeds undergo substantial changes, but little is known regarding whether succession varies among different seaweed species. Given that floating algae may represent a limiting habitat in many regions, rafting organisms may be unselective and colonize any available seaweed patch at the sea surface. This process may homogenize rafting assemblages on different seaweed species, which our study examined by comparing the assemblages on benthic and floating individuals of the fucoid seaweeds Fucus vesiculosus and Sargassum muticum in the northern Wadden Sea (North Sea). Species richness was about twice as high on S. muticum as on F. vesiculosus, both on benthic and floating individuals. In both seaweed species benthic samples were more diverse than floating samples. However, the species composition differed significantly only between benthic thalli, but not between floating thalli of the two seaweed species. Separate analyses of sessile and mobile epibionts showed that the homogenization of rafting assemblages was mainly caused by mobile species. Among these, grazing isopods from the genus Idotea reached extraordinarily high densities on the floating samples from the northern Wadden Sea, suggesting that the availability of seaweed rafts was indeed limiting. Enhanced break-up of algal rafts associated with intense feeding by abundant herbivores might force rafters to recolonize benthic habitats. These colonization processes may enhance successful dispersal of rafting organisms and thereby contribute to population connectivity between sink populations in the Wadden Sea and source populations from up-current regions.

Benthos fauna in the North Sea from 2 surveys in 1986 and 1987

During two surveys in the North Sea, in summer 1986 and in winter 1987, larger epibenthos was collected with a 2 m beam trawl. The distributions of the species were checked for average linkage by means of the JACCARD-index cluster analysis. In summer two main clusters can be recognized. These are situated to the north and to the south of the Dogger Bank. In winter two main clusters may be recognized as well, but these clusters divide the North Sea into a western and an eastern part. We conclude, that these differences of epibenthos characteristics are correlated with seasonal changes in water body distributions.

Spatial compartmentalization of free radical formation and mitochondrial heterogeneity in bivalve gills revealed by live-imaging techniques, supplementary material

Live-imaging techniques (LIT) utilize target-specific fluorescent dyes to visualize biochemical processes using confocal and multiphoton scanning microscopy, which are increasingly employed as non-invasive approach to physiological in-vivo and ex-vivo studies. Here we report application of LIT to bivalve gills for ex-vivo analysis of gill physiology and mapping of reactive oxygen (ROS) and nitrogen (RNS) species formation in the living tissue. Our results indicate that H2O2, HOO. and ONOO- radicals (assessed through C-H2DFFDA staining) are mainly formed within the blood sinus of the filaments and are likely to be produced by hemocytes as defense against invading pathogens. The oxidative damage in these areas is controlled by enhanced CAT (catalase) activities recorded within the filaments. The outermost areas of the ciliated epithelial cells composing the filaments, concentrated the highest mitochondrial densities (MTK Deep Red 633 staining) and the most acidic pH values (as observed with ageladine-a). These mitochondria have low (depolarized) membrane potentials (D psi m) (JC-1 staining), suggesting that the high amounts of ATP required for ciliary beating may be in part produced by non-mitochondrial mechanisms, such as the enzymatic activity of an ATP-regenerating kinase. Nitric oxide (NO, DAF-2DA staining) produced in the region of the peripheral mitochondria may have an effect on mitochondrial electron transport and possibly cause the low membrane potential. High DAF-2DA staining was moreover observed in the muscle cells composing the wall of the blood vessels where NO may be involved in regulating blood vessel diameter. On the ventral bend of the gills, subepithelial mucus glands (SMG) contain large mucous vacuoles showing higher fluorescence intensities for O2.- (DHE staining) than the rest of the tissue. Given the antimicrobial properties of superoxide, release of O2.- into the mucus may help to avoid the development of microbial biofilms on the gill surface. However, cells of the ventral bends are paying a price for this antimicrobial protection, since they show significantly higher oxidative damage, according to the antioxidant enzyme activities and the carbonyl levels, than the rest of the gill tissue. This study provides the first evidence that one single epithelial cell may contain mitochondria with significantly different membrane potentials. Furthermore, we provide new insight into ROS and RNS formation in ex-vivo gill tissues which opens new perspectives for unraveling the different ecophysiological roles of ROS and RNS in multifunctional organs such as gills.

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.