Stable isotope ratios of planktonic foraminifera from North Atlantic surface sediments

We measured the oxygen isotopic composition of the deep-dwelling foraminiferal species G. inflata, G. truncatulinoides dextral and sinistral, and P. obliquiloculata in 29 modern core tops raised from the North Atlantic Ocean. We compared calculated isotopic temperatures with atlas temperatures and defined ecological models for each species. G. inflata and G. truncatulinoides live preferentially at the base of the seasonal thermocline. Under temperature stress, i.e., when the base of the seasonal thermocline is warmer than 16°C, G. inflata and G. truncatulinoides live deeper in the main thermocline. P. obliquiloculata inhabits the seasonal thermocline in warm regions. We tested our model using 10 cores along the Mauritanian upwelling and show that the comparison of d18O variations registered by the surficial species G. ruber and G. bulloides and the deep-dwelling species G. inflata evidences significant glacial-interglacial shifts of the Mauritanian upwelling cells.

(Table 2) Chemical composition of Fe-Mn nodules and volcanic glass in sediments of the Atlantic Ocean

Distribution pattern of titanium in Quaternary sediments of the Atlantic Ocean are examined on the base of 750 Ti and Fe determinations, and several dozen of complete chemical analyses. Analyses of surface sediment samples and sediment cores up to 6 m long were made. Stratigraphic levels from Middle Pleistocene to Holocene were identified from planktonic foraminifera. Distributions of Ti in recent and Pleistocene deposits were mapped. High titanium contents were found in sediments containing products of basalt vulcanism and in iron-manganese nodules. To determine origin of titanium concentrations in sediments, Ti/Fe ratios were calculated. Maximal values of this ratio were found in areas of basaltic volcanism and of intensive terrigenous sedimentation.

(Table, page 351-359) Chemical composition of manganese nodules and crusts from the Pacific and Indian Ocean

Chemical and mineralogical analyses of manganese nodules from a large number of widely spaced localities in the Pacific and Indian Oceans have shown that their mineralogy and chemical composition varies both areally and with depth of formation. This is considered to result from a number of factors, important among which are: (a) their proximity to continental or volcanic sources of elements; (b) the chemical environment of deposition, including the degree of oxygenation; and (c) local factors such as the upward migration of reduced manganese in sediments from certain areas. Sub-surface nodules appear to share the chemical characteristics of their surface counterparts, especially those from volcanic areas where sub-surface sources of elements are probably important.

Biogenic components, major, trace and rare earth elements of equatorial Pacific Ocean surface sediments (Table 1)

We have analyzed the major, trace, and rare earth element composition of surface sediments collected from a transect across the Equator at 135°W longitude in the Pacific Ocean. Comparing the behavior of this suite of elements to the CaCO3, opal, and Corg fluxes (which record sharp maxima at the Equator, previously documented at the same sampling stations) enables us to assess the relative significance of the various pathways by which trace elements are transported to the equatorial Pacific seafloor. The 1. (1) high biogenic source at the Equator, associated with equatorial divergence of surface water and upwelling of nutrient-rich water, and 2. (2) high aluminosilicate flux at 4°N, associated with increased terrigenous input from elevated rainfall at the Intertropical Convergence Zone (ITCZ) of the tradewinds, are the two most important fluxes with which elemental transport is affiliated. The biogenic flux at the Equator transports Ca and Sr structurally bound to carbonate tests and Mn primarily as an adsorbed component. Trace elements such as Cr, As, Pb, and the REEs are also influenced by the biogenic flux at the Equator, although this affiliation is not regionally dominant. Normative calculations suggest that extremely large fluxes of Ba and P at the Equator are carried by only small proportions of barite and apatite phases. The high terrigenous flux at the ITCZ has a profound effect on chemical transport to the seafloor, with elemental fluxes increasing tremendously and in parallel with Ti. Normative calculations, however, indicate that these fluxes are far in excess of what can be supplied by lattice-bound terrigenous phases. The accumulation of Ba is greater than is affiliated with biogenic transport at the Equator, while the P flux at the ITCZ is only 10% less than at the Equator. This challenges the common view that Ba and P are essentially exclusively associated with biogenic fluxes. Many other elements (including Mn, Pb, As, and REEs) also record greater accumulation beneath the ITCZ than at the Equator. Thus, adsorptive scavenging by terrigenous paniculate matter, or phases intimately associated with them, appears to be an extremely important process regulating elemental transport to the equatorial Pacific seafloor. These findings emphasize the role of vertical transport to the sediment, and provide additional constraints on the paleochemical use of trace elements to track biogenic and terrigenous fluxes.

(Table 3) Grain size composition of Holocene deposits from the Kara Sea

A new generalized schematic map of distribution of recent sediments within Eurasian Arctic shelves is considered. The sediments have accumulated as a result of interaction of various factors and processes specific to high latitudes. They include input of terrigenous material by modern glaciers, ice transport, thermal abrasion, sedimentation controlled by many years of ice cover, and others. Characteristic regularity is marked over Arctic shelves: in seas with heavier ice cover, the most fine-grained deposits are distributed, they contain minimum amount of coarse-grained ice rafted debris; in seas with lighter ice cover mosaic distribution of various types of sediments is observed. Composition of surface sediments from the Arctic shelves corresponds to a relatively cool stage of the modern interglacial period. In the 21-st century a new warming is expected.

Sea-surface temperature reconstruction of sediment cores from the Skagerrak

We attempt a reconstruction of salinity levels of the central Baltic Sea based on diatom assemblages, the isotopic composition of organic matter and sedimentological expression of anoxia over the last 10 000 years. We use the data to investigate the dependence of salinity levels on climate evolution and isostasy. Changes in salinity of surface and deep waters were most pronounced from 8400 to approximately 5000 cal. BP. Density stratification between salty deep and fresher surface waters caused the frequent development of anoxic conditions and deposition of laminated sediments on large parts of the sea floor in the central Baltic Sea, and dramatic changes in organic carbon-accumulation rates. From 5000 to 3100 cal. BP, the salinity of the basin decreased, oxygenation of deep sea floors was improved, and fertility of the sea surface was significantly reduced. This is reflected by low accumulation rates of organic carbon in bioturbated sediments. Since 2800 cal. BP, salinity rose again and anoxic periods were more common. Even though the major steps in environmental evolution in the Baltic Sea coincide with known patterns of climatic change of the North Atlantic realm over the last 10 000 years, we find no conclusive evidence for synchronous changes or linear responses on submillennial timescales. However, we note that major variations in our salinity records agree with temporal patterns of reconstructed summer warmth and winter precipitation in southern Scandinavia. Both types of record suggest that climate in the mid-Holocene was far from stable. Our data also confirm that climate evolution over the late Holocene had significant impact on environmental conditions in the Baltic Sea.

Description and composition iron-manganese concretions from the Pacific

One the most interesting features of ocean sedimentation is the manganese formations on the surface of the ocean floor in some areas. These are especially widespread in the Pacific Ocean as concretions, grains, and crusts on rock fragments and bedrock outcrops. Iron-manganese concretions are the most abundant as they completely cover about 10% of the bottom of the Pacific Ocean where there are ore concentrations. The concretions occupy from 20-50% of the bottom and up to 80-90% on separate submarine rises. Such concretions are found in different types of bottom deposits, from abyssal red clays to terrigenous muds, but they occur most widely in red clays and quite often in carbonate muds. Their shape and their dimensions are very diverse and change from place to place, from station to station, varying from 0.5-20 cm. They may be oval, globular, reniform, or slaggy and often they are fiat or isometric concretions of an indefinite shape. The concretions generally have nuclei of pumice, basalt fragments, clayey and tuffaceous material, sharks' teeth, whale ossicles, and fossil sponges. Most concretions have concentric layers, combined with dendritic ramifications of iron and manganese oxides.

Sedimentology on surface sediments from Lake Ohrid

Lake Ohrid is likely of Pliocene age and thus commonly referred to as the oldest existing lake in Europe. In this study spatial variability of recent sediment composition is assessed using >50 basin wide distributed surface sediment samples. Analysis of biogeochemical bulk parameters, selected metals, pigment concentrations as well as grain size distributions revealed a significant spatial heterogeneity in surface sediment composition. It implies that sedimentation in Lake Ohrid is controlled by an interaction of multiple natural and anthropogenic factors and processes. Major factors controlling surface sediment composition are related to differences in geological catchment characteristics, anthropogenic land use, and a counterclockwise rotating surface water current. In some instances processes controlling sediment composition also seem to impact distribution patterns of biodiversity, which suggests a common interaction of processes responsible for both patterns.

Surface characteristics and metazoa occurrence at ice station PS67/006-1 during POLARSTERN cruise ANT-XXII/2 (Nov 2004-Jan 2005)

The surface and sub-ice layer habitats and their metazoan fauna were studied on a drifting pack-ice floe in the western Weddell Sea from 29 November 2004 to 1 January 2005 during the "Ice Station POLarstern" (ISPOL). Flooding of the floe occurred at some places, and the establishment of surface layers with a brownish colour due to growing algae was observed at several sampling sites. The average surface-layer temperature, brine salinity and brine volume were -1.4 °C, 25.3 and 54%, respectively. The temperature-salinity relationship in the surface layer was seldom at equilibrium conditions. Chlorophyll a (Chl a) concentrations in the brine varied between 1.0 and 53.5 µg /L. Surface-layer thickness, salinity, Chl a concentration and copepod abundances were generally higher at the edge of the floe than in the inner part. The sympagic copepod species Drescheriella glacialis/racovitzai and Stephos longipes, with abundances ranging between 0 and 3830 ind/L (median: 2 ind/L) and 0 and 1293 ind/L (median: 4 ind/L), respectively, were the dominant members of the surface-layer meiofauna. Their populations consisted mainly of adults and early naupliar stages, which points to an active reproduction of these species within the surface layer. Other taxa found in the surface layer were undetermined turbellarians, the gastropod Tergipes antarcticus, and, for the first time, the ctenophore Callianira antarctica, and the amphipods Eusirus antarcticus and Eusirus tridentatus. During the course of our study, slight melting at the ice underside took place, releasing sympagic organisms to the water column. Chl a concentrations in the sub-ice water layer were very low (0.1-0.5 µg /L), except for 25 December when the Chl a concentration at 0 m depth increased to 2.3 µg /L. The most dominant sympagic copepod species found in the sub-ice layer was Ectinosoma sp., with abundances ranging between 1 and 599 ind/m**3 (median: 25 ind/m**3). Other sympagic copepod species occurring regularly in this habitat were D. glacialis/racovitzai, Diarthrodes cf. lilacinus, Idomene antarctica and S. longipes. All of these sympagic species were generally found in higher abundances at 0 m depth underneath the ice than at 5 m depth, in contrast to pelagic copepod species that occurred more frequently at 5 m depth. Niche separation and probable life-cycle strategies of dominant sympagic metazoans are discussed.

Novel surface-tethered estrogen polymeric platforms in cardiovascular regenerative medicine

L’estradiol (E2) est une hormone femelle qui joue un rôle essentiel, à la fois dans la régulation et dans la détermination de certaines conditions physiologiques in vivo, telle que la différenciation et la prolifération cellulaire. Lorsque l’E2 est donné en supplément, par exemple dans le cas de thérapie hormonale, deux effets sont observés, un effet génomique et un effet non-génomique, de par son interaction avec les récepteurs à œstrogène du noyau ou de la membrane cellulaire, respectivement. L’effet non-génomique est plus difficile à étudier biologiquement parce que l’effet se produit sur une échelle de temps extrêmement courte et à cause de la nature hydrophobe de l’E2 qui réduit sa biodisponibilité et donc son accessibilité aux cellules cibles. C’est pourquoi il est nécessaire de développer des systèmes d’administration de l’E2 qui permettent de n’étudier que l’effet non-génomique de l’œstrogène. Une des stratégies employée consiste à greffer l’E2 à des macromolécules hydrophiles, comme de l’albumine de sérum bovin (BSA) ou des dendrimères de type poly(amido)amine, permettant de maintenir l’interaction de l’E2 avec les récepteurs d’œstrogène de la membrane cellulaire et d’éviter la pénétration de l’E2 dans le noyau des cellules. Toutefois, ces systèmes macromolécules-E2 sont critiquables car ils sont peu stables et l’E2 peut se retrouver sous forme libre, ce qui affecte sa localisation cellulaire. L’objectif de cette thèse est donc de développer de nouvelles plateformes fonctionnalisées avec de l’E2 en utilisant les approches de synthèses ascendantes et descendantes. Le but de ces plateformes est de permettre d’étudier le mécanisme de l’effet non-génomique de l’E2, ainsi que d’explorer des applications potentielles dans le domaine biomédical. L’approche ascendante est basée sur un ligand d’E2 activé, l’acide 17,α-éthinylestradiol-benzoïque, attaché de façon covalente à un polymère de chitosan avec des substitutions de phosphorylcholine (CH-PC-E2). L’estradiol est sous forme de pro-drogue attachée au polymère qui s’auto-assembler pour former un film. L’effet biologique de la composition chimique du film de chitosan-phosphorylcholine a été étudié sur des cellules endothéliales. Les films de compositions chimiques différentes ont préalablement été caractérisés de façon physicochimique. La topographie de la surface, la charge de surface, ainsi que la rhéologie des différents films contenant 15, 25, ou 40% molaires de phosphorylcholine, ont été étudiés par microscopie à force atomique (AFM), potentiel zêta, résonance plasmonique de surface et par microbalance à cristal de quartz avec dissipation (QCM-D). Les résultats de QCM-D ont montré que plus la part molaire en phosphorylcholine est grande moins il y a de fibrinogène qui s’adsorbe sur le film de CH-PC. Des cellules humaines de veine ombilicale (HUVECs) cultivées sur des films de CH-PC25 et de CH-PC40 forment des amas cellulaire appelés sphéroïdes au bout de 4 jours, alors que ce n’est pas le cas lorsque ces cellules sont cultivées sur des films de CH-PC15. L’attachement de l’estradiol au polymère a été caractérisé par plusieurs techniques, telles que la résonance magnétique nucléaire de proton (1H NMR), la spectroscopie infrarouge avec transformée de Fourier à réfraction totale atténuée (FTIR-ATR) et la spectroscopie UV-visible. La nature hydrogel des films (sa capacité à retenir l’eau) ainsi que l’interaction des films avec des récepteurs à E2, ont été étudiés par la QCM-D. Des études d’imagerie cellulaires utilisant du diacétate de diaminofluoresceine-FM ont révélé que les films hydrogels de CH-PC-E2 stimulent la production d’oxyde nitrique par les cellules endothéliales, qui joue un rôle protecteur pour le système cardiovasculaire. L’ensemble de ces études met en valeur les rôles différents et les applications potentielles qu’ont les films de type CH-PC-E2 et CH-PC dans le cadre de la médecine cardiovasculaire régénérative. L’approche descendante est basée sur l’attachement de façon covalente d’E2 sur des ilots d’or de 2 μm disposés en rangées et espacés par 12 μm sur un substrat en verre. Les ilots ont été préparés par photolithographie. La surface du verre a quant à elle été modifiée à l’aide d’un tripeptide cyclique, le cRGD, favorisant l’adhésion cellulaire. L’attachement d’E2 sur les surfaces d’or a été suivi et confirmé par les techniques de SPR et de QCM-D. Des études d’ELISA ont montré une augmentation significative du niveau de phosphorylation de la kinase ERK (marqueur important de l’effet non-génomique) après 1 heure d’exposition des cellules endothéliales aux motifs alternant l’E2 et le cRGD. Par contre lorsque des cellules cancéreuses sont déposées sur les surfaces présentant des motifs d’E2, ces cellules ne croissent pas, ce qui suggère que l’E2 n’exerce pas d’effet génomique. Les résultats de l’approche descendante montrent le potentiel des surfaces présentant des motifs d’E2 pour l’étude des effets non-génomiques de l’E2 dans un modèle in vitro.

Novel surface-tethered estrogen polymeric platforms in cardiovascular regenerative medicine

L’estradiol (E2) est une hormone femelle qui joue un rôle essentiel, à la fois dans la régulation et dans la détermination de certaines conditions physiologiques in vivo, telle que la différenciation et la prolifération cellulaire. Lorsque l’E2 est donné en supplément, par exemple dans le cas de thérapie hormonale, deux effets sont observés, un effet génomique et un effet non-génomique, de par son interaction avec les récepteurs à œstrogène du noyau ou de la membrane cellulaire, respectivement. L’effet non-génomique est plus difficile à étudier biologiquement parce que l’effet se produit sur une échelle de temps extrêmement courte et à cause de la nature hydrophobe de l’E2 qui réduit sa biodisponibilité et donc son accessibilité aux cellules cibles. C’est pourquoi il est nécessaire de développer des systèmes d’administration de l’E2 qui permettent de n’étudier que l’effet non-génomique de l’œstrogène. Une des stratégies employée consiste à greffer l’E2 à des macromolécules hydrophiles, comme de l’albumine de sérum bovin (BSA) ou des dendrimères de type poly(amido)amine, permettant de maintenir l’interaction de l’E2 avec les récepteurs d’œstrogène de la membrane cellulaire et d’éviter la pénétration de l’E2 dans le noyau des cellules. Toutefois, ces systèmes macromolécules-E2 sont critiquables car ils sont peu stables et l’E2 peut se retrouver sous forme libre, ce qui affecte sa localisation cellulaire. L’objectif de cette thèse est donc de développer de nouvelles plateformes fonctionnalisées avec de l’E2 en utilisant les approches de synthèses ascendantes et descendantes. Le but de ces plateformes est de permettre d’étudier le mécanisme de l’effet non-génomique de l’E2, ainsi que d’explorer des applications potentielles dans le domaine biomédical. L’approche ascendante est basée sur un ligand d’E2 activé, l’acide 17,α-éthinylestradiol-benzoïque, attaché de façon covalente à un polymère de chitosan avec des substitutions de phosphorylcholine (CH-PC-E2). L’estradiol est sous forme de pro-drogue attachée au polymère qui s’auto-assembler pour former un film. L’effet biologique de la composition chimique du film de chitosan-phosphorylcholine a été étudié sur des cellules endothéliales. Les films de compositions chimiques différentes ont préalablement été caractérisés de façon physicochimique. La topographie de la surface, la charge de surface, ainsi que la rhéologie des différents films contenant 15, 25, ou 40% molaires de phosphorylcholine, ont été étudiés par microscopie à force atomique (AFM), potentiel zêta, résonance plasmonique de surface et par microbalance à cristal de quartz avec dissipation (QCM-D). Les résultats de QCM-D ont montré que plus la part molaire en phosphorylcholine est grande moins il y a de fibrinogène qui s’adsorbe sur le film de CH-PC. Des cellules humaines de veine ombilicale (HUVECs) cultivées sur des films de CH-PC25 et de CH-PC40 forment des amas cellulaire appelés sphéroïdes au bout de 4 jours, alors que ce n’est pas le cas lorsque ces cellules sont cultivées sur des films de CH-PC15. L’attachement de l’estradiol au polymère a été caractérisé par plusieurs techniques, telles que la résonance magnétique nucléaire de proton (1H NMR), la spectroscopie infrarouge avec transformée de Fourier à réfraction totale atténuée (FTIR-ATR) et la spectroscopie UV-visible. La nature hydrogel des films (sa capacité à retenir l’eau) ainsi que l’interaction des films avec des récepteurs à E2, ont été étudiés par la QCM-D. Des études d’imagerie cellulaires utilisant du diacétate de diaminofluoresceine-FM ont révélé que les films hydrogels de CH-PC-E2 stimulent la production d’oxyde nitrique par les cellules endothéliales, qui joue un rôle protecteur pour le système cardiovasculaire. L’ensemble de ces études met en valeur les rôles différents et les applications potentielles qu’ont les films de type CH-PC-E2 et CH-PC dans le cadre de la médecine cardiovasculaire régénérative. L’approche descendante est basée sur l’attachement de façon covalente d’E2 sur des ilots d’or de 2 μm disposés en rangées et espacés par 12 μm sur un substrat en verre. Les ilots ont été préparés par photolithographie. La surface du verre a quant à elle été modifiée à l’aide d’un tripeptide cyclique, le cRGD, favorisant l’adhésion cellulaire. L’attachement d’E2 sur les surfaces d’or a été suivi et confirmé par les techniques de SPR et de QCM-D. Des études d’ELISA ont montré une augmentation significative du niveau de phosphorylation de la kinase ERK (marqueur important de l’effet non-génomique) après 1 heure d’exposition des cellules endothéliales aux motifs alternant l’E2 et le cRGD. Par contre lorsque des cellules cancéreuses sont déposées sur les surfaces présentant des motifs d’E2, ces cellules ne croissent pas, ce qui suggère que l’E2 n’exerce pas d’effet génomique. Les résultats de l’approche descendante montrent le potentiel des surfaces présentant des motifs d’E2 pour l’étude des effets non-génomiques de l’E2 dans un modèle in vitro.

Excitonic behaviour in polymeric semiconductors : the effect of morphology and composition in heterostructures

La compréhension des interrelations entre la microstructure et les processus électroniques dans les polymères semi-conducteurs est d’une importance primordiale pour leur utilisation dans des hétérostructures volumiques. Dans cette thèse de doctorat, deux systémes diffèrents sont étudiés ; chacun de ces systèmes représente une approche diffèrente pour optimiser les matériaux en termes de leur microstructure et de leur capacité à se mettre en ordre au niveau moléculaire. Dans le premier système, j’ai effectué une analyse complète des principes de fonctionnement d’une cellule photovoltaïque hybride à base des nanocristaux d’oxyde de zinc (ZnO) et du poly (3-hexylthiophène) (P3HT) par absorption photoinduite en régime quasi-stationnaire (PIA) et la spectroscopie PIA en pompage modulé dépendant de la fréquence. L’interface entre le donneur (le polymère P3HT) et l’accepteur (les nanoparticules de ZnO), où la génération de charges se produit, joue un rôle important dans la performance des cellules photovoltaïques hybrides. Pour améliorer le mécanisme de génération de charges du P3H: ZnO, il est indispensable de modifier l’interface entre ses constituants. Nous avons démontré que la modification d’interface moléculaire avec cis-bis (4, 40 - dicarboxy-2, 20bipyridine) ruthénium (II) (N3-dye) et a-Sexithiophen-2 yl-phosphonique (6TP) a améliorée le photocourant et la performance dans les cellules P3HT: ZnO. Le 6TP et le N3 s’attachent à l’interface du ZnO, en augmentant ainsi l’aire effective de la surface donneur :accepteur, ce qui contribue à une séparation de charge accrue. De plus, le 6TP et le N3 réduisent la densité de pièges dans le ZnO, ce qui réduit le taux de recombinaison des paires de charges. Dans la deuxième partie, jai introduit une matrice hôte polymérique de polystyréne à masse molaire ulra-élevée, qui se comporte comme un solide pour piéger et protéger une solution de poly [2-méthoxy, 5- (2´-éthyl-hexoxy) -1,4-phénylènevinylène- PPV] (MEHPPV) pour utilisation dans des dispositifs optoèlectroniques quantiques. Des travaux antérieurs ont montré que MEH-PPV en solution subit une transition de conformation, d’une conformation enroulé à haute température (phase bleue) à une conformation de chaîne étendue à basse température (phase rouge). La conformation de la chaîne étendue de la solution MEH-PPV favorise les caractéristiques nécessaires à l’amélioration des dispositifs optoélectroniques quantiques, mais la solution ne peut pas être incorporées dans le dispositif. J’ai démontré que la caractéristique de la phase rouge du MEH-PPV en solution se maintient dans une matrice hôte polymérique de polystyrène transformé de masse molaire très élevée, qui se comporte comme un solide (gel de MEH-PPV/UHMW PS), par le biais de la spectroscopie de photoluminescence (PL) dépendant de la température (de 290K à 80 K). La phase rouge du gel MEH-PPV/UHMW PS se manifeste par des largeurs de raie étroites et une intensité augmentée de la transition 0-0 de la progression vibronique dans le spectre de PL ainsi qu’un petit décalage de Stokes entre la PL et le spectre d’absorption à basse température. Ces approches démontrent que la manipulation de la microstructure et des propriétés électroniques des polymères semi-conducteurs ont un impact direct sur la performance de dispositifs pour leurs développements technologiques continus.

Microbial community composition and bacterioplankton at time series station Helgoland Roads, North Sea

A process of global importance in carbon cycling is the remineralization of algae biomass by heterotrophic bacteria, most notably during massive marine algae blooms. Such blooms can trigger secondary blooms of planktonic bacteria that consist of swift successions of distinct bacterial clades, most prominently members of the Flavobacteriia, Gammaproteobacteria and the alphaproteobacterial Roseobacter clade. This study explores such successions during spring phytoplankton blooms in the southern North Sea (German Bight) for four consecutive years. The surface water samples were taken at Helgoland Island about 40 km offshore in the southeastern North Sea in the German Bight at the station 'Kabeltonne' (54° 11.3' N, 7° 54.0' E) between the main island and the minor island, Düne (German for 'dune') using small research vessels (http://www.awi.de/en/expedition/ships/more-ships.html). Water depths at this site fluctuate from 6 to 10 m over the tidal cycle. Samples were processed as described previously (Teeling et al., 2012; doi:10.7554/eLife.11888.001) in the laboratory of the Biological Station Helgoland within less than two hours after sampling. Assessment of absolute cell numbers and bacterioplankton community composition was carried out as described previously (Thiele et al., 2011; doi:10.1016/B978-0-444-53199-5.00056-7). To obtain total cell numbers, DNA of formaldehyde fixed cells filtered on 0.2 mm pore sized filters was stained with 4',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI). Fluorescently labeled cells were subsequently counted on filter sections using an epifluores-cence microscope. Likewise, bacterioplankton community composition was assessed by catalyzedreporter deposition fluorescence in situ hybridization (CARD-FISH) of formaldehyde fixed cells on 0.2 mm pore sized filters.

Stable oxygen and carbon isotopic composition of foraminifera and sea water from the Arctic Ocean

O18/O16 data on a depth profile of water samples from the Arctic Ocean reveal that near surface water is depleted in O18 by about 4 per mil, but water at depths greater than 350 meters reaches near normal open ocean water composition. The O18 profile very closely follows the salinity profile, with deltaO18 changing by about 0.8 per mil per 1 per mil salinity change. The results of deltaO18 measurements on the pelagic species Globigerina pachyderma from a composite core show that the deltaO18 value has not changed since the latter part of the last glacial period. This constancy we take to indicate that the temperature and the deltaO18 value of the water in which these foraminifera grew have not changed significantly since that time. Such a conclusion seems to imply that the present ice coverage in the Arctic Ocean has remained unchanged during the last 25,000 years. However, the deltaO18 value of benthonic foraminifera shows a shift of 1.2 per mil between the end of the last glacial period and the present warm period. This shift is consistent with the idea that the deep water mass of the Arctic Ocean is formed outside the Arctic basin. The information on the deltaO18 value of the benthonic foraminifera from the top of the core was used in conjunction with the data on deltaO18 and temperature of the bottom water to establish the constant in the empirical equation relating deltaO18 values to temperature for the preparation procedure used in our laboratory. Based on this calibration, the data confirm A. W. H. Bé's contention (personal communication, 1960) that G. pachyderma incorporates about one-half of its CaCO3 below 300 meters.