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.

Distribution of sponge spicule types, Goniothecium odontella and Diploneis cf. bomboides in selected spicule clusters from ODP Leg 112 holes (Table 1)

Clusters of sponge spicules found in Quaternary deep-water sediments at Sites 685 and 688 off Peru represent single individuals of small sponges or fragments of larger sponges. The spicule assemblages constituting these clusters probably represent a few demosponge species of the subclass Tetractinomorpha and order Astrophorida, because triaenes and microscleric euasters, as well as abundant monaxons, are present. As proved by incorporated Neogene diatoms, these spicule clusters are allochthonous. The sponge individuals probably inhabited deeper neritic environments during late Neogene time.

Culture experiments to evaluate CO2 effects on growth and morphology of the coccolithophore Pleurochrysis cf. pseudoroscoffensis

In the framework of the Italian project CO2 Monitor, two culture experiments were carried out in vertical closed photobioreactors with Pleurochrysis cf. pseudoroscoffensis Gayral & Fresnel 1983, a coccolithophore isolated from the Gulf of Trieste (North Adriatic Sea). The aim of this study was to investigate the effects induced by pH variations due to CO2 emissions on its growth and morphology. Two experiments were carried out with two different CO2 concentrations (1 and 2%). Growth and cell size in light microscopy, morphology and coccolith size in scanning electron microscopy, particulate nitrogen (PN) and particulate inorganic and organic carbon (PIC and POC) content of the coccolithophore were investigated during the light and dark phases. Dissolved inorganic nutrient (nitrate and phosphate) concentrations and pH of the medium and the presence of heterotrophic prokaryotes (HP) were monitored as well.

Impact of ocean acidification and warming on respiration, heart rate and acid-base status of Mytilus edulis from the North Sea

Anthropogenic climate change confronts marine organisms with rapid trends of concomitant warming and CO2 induced ocean acidification. The survival and distribution of species partly depend on their ability to exploit their physiological plasticity during acclimatization. Therefore, in laboratory studies the effects of simulated future ocean acidification on thermal tolerance, energy metabolism and acid-base regulation capacity of the North Sea population of the blue mussel Mytilus edulis were examined. Following one month of pre-acclimation to 10 °C and control CO2 levels, mussels were exposed for two weeks to control and projected oceanic CO2 levels (390, 750 and 1120 µatm) before being subjected to a stepwise warming protocol between 10 °C and 31 °C (+ 3 °C each night). Oxygen consumption and heart rates, anaerobic metabolite levels and haemolymph acid-base status were determined at each temperature. CO2 exposure left oxygen consumption rate unchanged at acclimation temperature but caused a somewhat stronger increase during acute warming and thus mildly higher Q10-values than seen in controls. Interestingly, the thermally induced limitation of oxygen consumption rate set in earlier in normocapnic than in hypercapnic (1120 µatm CO2) mussels (25.2 °C vs. 28.8 °C), likely due to an onset of metabolic depression in the control group following warming. However, the temperature induced increase in heart rate became limited above 25 °C in both groups indicating an unchanged pejus temperature regardless of CO2 treatment. An upper critical temperature was reached above 28 °C in both treatments indicated by the accumulation of anaerobic metabolites in the mantle tissue, paralleled by a strong increase in haemolymph PCO2 at 31 °C. Ocean acidification caused a decrease in haemolymph pH. The extracellular acidosis remained largely uncompensated despite some bicarbonate accumulation. In all treatments animals developed a progressive warming-induced extracellular acidosis. A stronger pH drop at around 25 °C was followed by stagnating heart rates. However, normocapnic mussels enhanced bicarbonate accumulation at the critical limit, a strategy no longer available to hypercapnic mussels. In conclusion, CO2 has small effects on the response patterns of mussels to warming, leaving thermal thresholds largely unaffected. High resilience of adult North Sea mussels to future ocean acidification indicates that sensitivity to thermal stress is more relevant in shaping the response to future climate change.