ALBERT

Description: Vertical phytoplankton distribution, temperol fluctuations and sedimentation rates were studied in the central Baltic Sea during the "Baltic Sea Patchiness Experiment 1986" (PEX'86). Vertical particle flux was measured with free sediment traps deployed at 30 and 60m depth for ten April/May 1986 within the PEX grid (20 x 40 nautical drifting days in miles). In the vicinity of one drifting trap water samples were collected in 10-12 depths down to 70m and vertical profiles of temperature, salinity, beam attenuation and light intensity were measured at three hour intervals. Water samples were analyzed for Chl.a, POC and PON content, dry weight and nutrients. Particulate parameters including the activity of 137 Cs were measured in trap samples. Suspended and sedimented particulates were counted under an inverted microscope. Precision and accuracy of the microscopical counts are discussed and confidence limits are calculated for different spec1es and applied counting schemes. Errors in all cases were smaller than the observed in situ variability. A general description of spring blooms in the central Baltic is given and the particular situation of spring 1986 is summarized. Within the station grid of PEX'86 an anticyclonic eddy was observed in which this study was conducted. Here the phytoplankton had reached peak concentrations and mass sedimentation of diatoms was about to start. The bloom was dominated by Thalassiosira levanderi and Chaetoceros spp. (lOµm size). Achnantes taeniata, Mesodinium rubrum, Gonyaulax catenata and an autotrophic Gymnodinium species (26-30µm) were also abundant. Horizontal patchiness and advection caused greater variability in the distribution of phytoplankton biomass blooms as well as temperature and attenuation during the first days than during the latter half of the investigation period. In four different areas within the PEX grid different developed independently. On still smaller time and space scales, the phytoplankton species composition also changed. The degree of patchiness was different for different species. General concepts explaining vertical distribution patterns of phytoplankton by physical and biological mechanisms are discussed. The species-specific distribution of selected diatoms, dinoflagellates and of the funktionally autotrophic ciliate M.rubrum are described. None of the species were homogeneously distributed although no vertical density stratification was observed. Whereas the diatoms and M.rubrum were present within the whole trophogenic layer, the dinoflagellates were only found in the upper 30m. The vertical distribution was different for concentrations were encountered each at species and different maximum depths respectively. Mechanisms affecting species-specific distribution of mobile and non-mobile phytoplankters in isopycnal layers are discussed in light of the particular situation of this study. Diurnal vertical migration is shown for two dinoflagellates and the phytociliate and triggering factors are discussed. All three species migrated upwards during the day and downwards at night. In its detail, however, the migratory behaviour differed between species and also within single populations. Different strategies of adaptation of phytoplankton to changing environmental conditions are suggested: Wheras diatoms adapt to fluctuations of the light climate by physiological adaptations, mobile organisms have the possibility to stay in an isolume layer. The significance of turbulence, of chainformation and of resting stages in the life cycles of phytoplankton is also evaluated. Trap deployments reveiled that only T.levanderi and Chaetoceros spp. sedimented. Their daily relative sedimentation rates (losses as % of standing stocks) increased over time and were species-specific (for T.levanderi max. 50%). Since part of the T.levanderi population was actively dividing (20% of the standing stock was found as paired cells) their suspended concentration decreased slower than that of Chaetoceros spp., although the daily sedimentation of the latter species was only about 30% of the standing stock. T.levanderi occured in chains in the water column but only single cells were found in sedimented material and paired cells were never found in the trap samples. Chaetoceros spores were rare in the water column and only sporadically collected by the sediment traps. The relative sedimentation rate of all other species was less than 5% per day. The settling velocity of the cells was estimated in different independent ways to be about 40-60m/d. This high sinking speed was attributed to aggregate formation. The results indicate that aggregate formation is not only species-specific but also differs between life-stages within one species. Variability of sedimentation rates on a timescale of hours was high, suggesting a diurnal pattern. Sedimentation did not change the vertical distribution patterns, indicating that cells were sinking with similar rates from all depths. The advantages of a Lagrangian sampling strategy (time series measurements 1n the vicinity of a free drifting buoy) for investigating phytoplankton development in time are evaluated and compared to a sampling at a moored station (Eulerian approach). In an environment that exhibits an intense patchiness even at spatial scales of lOOm, as encountered in this study, the influence of advection and patchiness on a time-series with a resolution of hours to days can not be neglected even if the Lagrangian approach is followed. Furthermore, in this study the variability of var1ous parameters measured in an Eulerian mode was not generally higher than that following the Lagrangian one, as one would have expected.

Description: In vielen naturwissenschaftlich-technischen Disziplinen zeigt es sich immer wieder, daß es sehr lohnend sein kann, eine schon als abgeschlossen betrachtete Fragestellung mit neuen methodischen Ansätzen wieder aufzunehmen. So bemerkt man in den technischen Anwendungen eine regelrechte Renaissance der Variationsrechnung, da die damit durchgeführten Computersimulationen helfen, einen Teil der Entwicklungskosten für z.B. Automodelle im Maßstab 1:1 einzusparen. Die topographischen Reduktionsrechnungen, welche als geradezu klassisches Gebiet der Gravimetrie gelten, werden in dieser Arbeit analog dem oben angeführten Gesichtspunkt erneut diskutiert. Dabei werden in den einleitenden Betrachtungen diejenigen Verfahren in einem sehr kurzen historischen Abriß vorgestellt, die sich durch ihre Anwendungsbreite und ausreichende Genauigkeit auszeichnen. Der entscheidende Gesichtspunkt für die erneute Entwicklung von Reduktionsverfahren sind die gerade jetzt im Entstehen begriffenen Höhendatenbanken. Die dort in geeigneter Weise abgespeicherten Daten ersparen dem Gravimetriker in Zukunft die enorm zeitaufwendige Kartendigitalisierung. Ausführlich werden in der Arbeit die beiden neuesten Rechenschemata das • Sideris-Verfahren , das die schnelle Fourier-Transformation (FFT) benutzt, und • eine Methode, die auf der Basis einer Polyeder-Approximation des Geländes arbeitet, erläutert und an synthetischen Beispielen getestet. Eine kritische Gewichtung der Arbeitsresultate hinsichtlich der Verwendung dieser Verfahren und ihrer Weiterentwicklung ergibt folgendes Bild: • Die Verwendung der FFT nach Sider is liefert zwar ein überragend schnelles Verfahren, ist aber durch seine physikalische Äquivalenz zur Massenlinienmethode für die angewandte Gravimetrie zu ungenau. • Die Polyeder -Methode ist von einer exakten Darstellung des Geländes (zumindest in unmittelbarer Stationsumgebung) abhängig und erleidet bei der Anwendung auf Datensätze mit mittleren Höhen einen Genauigkeitsverlust. Die zukünftig verfügbaren Datenbanken, die so oder ähnlich wie das mit TIN bezeichnete Abspeicherungsschema auf gebaut sind, werden für die Polyeder -Methode in idealer Weise verwendbar sein. Denn diese Höhendatenbanken verwenden nicht nur exakte Punkthöhen zur Geländebeschreibung, auch die sehr rechen zeitaufwendige Dreiecksbildung würde damit entfallen. Bis zur Verfügbarkeit solcher Datenbanken kann man aber mit dem in der Arbeit als "kombiniertes System" vorgestellten Kompromiß arbeiten: Die Schnelligkeit der FFT-Methode wird für den Stationsfernbereich ausgenutzt und die Genauigkeit der Polyeder -Methode in der Stationsnähe. Mit diesem Verfahren lassen sich Fehler von weniger als einem Milligal mit durchaus vertretbarem Aufwand erzielen. In den Anwendungen der entwickelten Methoden auf reale Gegebenheiten werden im Falle des Westharzes die oben genannten Eigenschaften bestätigt. Dabei kann man als Ergebnis der Simulation eines TIN -Höhenmodells davon ausgehen, daß die Polyeder -Methode ohne Kompromisse auch auf sehr große Datensätze anwendbar ist, wenn die Dreiecksbildung entfällt. Das Beispiel aus Zimbabwe zeigt, daß man sich mit modernen digitalen Methoden solch ein TIN-Höhenmodell selbst erstellen kann (Digitalisiertablett und angeschlossener PC). Die dann im weiteren diskutierten, modellgebundenen Anwendungen der topographischen Massenreduktionen wurden in erster Linie durch die einfache morphologische Situation des Gebietes provoziert.

Description: In most natural sciences and technology it is sometimes profitable to tackle an old problem which seems to be solved once more with new powerful tools. In finite element computer simulations one can find optimization methods which are based on a very old mathematical discipline called variational calculus. These methods can be used in the automobile industry for instance, for reducing the costs in motor car development. Analogously, in this work, the classical subject of topographic reduction calculations has been tackled with modern algorithmic techniques. Firstly a brief historical overview gives insight into topographical algorithms which are precise enough in calculating and flexible to use. Some remarks about data bases of topographic heights serve as an introduction into geographical information systems. Such systems may be of great help in future topographical work, as they eliminate the time consuming digitalization of topographic maps by hand. The topographical reduction method of Sideris using the fast fourier transform algorithm and a new developed reduction scheme based on an exact polyhedron algorithm and a triangulization of the topography are discussed in detail and tested. The calculations of synthetic topographic models gave varied results: • The method of Sideris works with an enormous speed but as it is physically equivalent to the massline method it is not precise enough for applied gravimetry. • The algorithm using polyhedral bodies needs exact topographical point heights especially in the near surroundings of the gravimetrical station. In future there will be a data base of topographical heights stored in a triangular fashion (triangulated irregular network) called a TIN data base. With TIN the topographical reduction method using the polyhedron formula will be fast enough to handle even big topographical models. As such data bases are not available at present one can use a method developed in this work which combines the positive attributes of both algorithms: The heights far away from the station are calculated with FFT while those in the immediate surroundings with the algorithm using the polyhedron formula. This combined system gives results which are better than 1 mGal and take a considerable short CPU-time. All algorithms are tested with real topographical models of the Harz mountains of West Germany and the Zambezi escarpment of Zimbabwe.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: In der vorliegenden Arbeit wird das Schwerefeld in den südlichen zentralen Anden in Hinblick auf die Vorgänge an einem aktiven, konvergenten Plattenrand untersucht. Es können wesentliche Randbedingungen für die Strukturen und den Stoffbestand der Lithosphäre abgeleitet werden. Die Grundlage dieser Interpretationen bildet die Bearbeitung der gravimetrischen Meßdaten in drei Schritten: • Erstellung einer homogenen, regionalen Datenbasis unter besonderer Berücksichtigung der Vernetzung der Schweredaten und der topographischen Reduktion • Numerische Analyse des Schwerefeldes mit Hilfe von Filterungen, isostatischen Berechnungen und Massenabschätzungen • Durchführung 2-dimensionaler und 3-dimensionaler Modellrechnungen Die wesentlichen Ergebnisse der Bearbeitung des Schwerefeldes der andinen Subduktionszone sind in der Reihenfolge von den tieferen zu den höheren Stockwerken: • Die subduzierte Nazca Platte hat einen maximalen gravimetrischen Effekt von 55 mGal. • Thermische isostatische Prozesse nach Froidevaux ir Isacks (1984) haben einen minimalen Einfluß auf das Schwerefeld. • Die Berechnung regionaler isostatischer Modelle nach Banks et al. (1977) ergibt eine Biegesteifigkeit der Kruste von 1 ∙ 1023 Nm im W-E Segment zwischen 20° S und 22° S und 5 ∙ 1022 Nm im Segment zwischen 22° S und 26° S. • Die Kruste - Mantel - Grenze zeigt entlang der Hochkordillere einen strukturierten Verlauf mit einer maximalen Tiefe von 63 km bei 67.5° W, 23° S. • In dem Gebiet zwischen 23.5° S bis 24.5° S und 68.5° W bis 69.5° W wird im Bereich der Moho eine anomale Geschwindigkeit - Dichte Beziehung registriert. • Die kombinierte Interpretation seismologischer, refraktionsseismischer, gravimetrischer und petrophysikalischer Untersuchungen deutet auf eine Mächtigkeit der kontinentalen Kruste im küstennahen Bereich von 30 - 33 km und einer zunächst mit einem sehr geringen Abtauchwinkel subduzierten ozeanischen Lithosphärenplatte hin. • Die kontinentale Unterkruste zeigt im Untersuchungsgebiet eine geringe Änderung in der Streichrichtung der Anden. • Die Ostgrenze der aus refraktionsseismischen Messungen abgeleiteten, stark aufgegliederten Unterkruste mit sehr geringen Durchschnittsgeschwindigkeiten kann mit Hilfe des Schwerefeldes kartiert werden. Ihre Übereinstimmung mit der Ostgrenze des neogenen bis holozänen Vulkanismus deutet auf einen direkten Zusammenhang zwischen dieser Unterkrustenstruktur und dem rezenten Magmatismus hin. • Die gravimetrisch geforderte Mittelkruste mit Dichten um 2.9 g/cm3 unter der Hochkordillere könnte zum überwiegenden Teil aus Gesteinen einer präandinen Unterkruste bestehen. • Die gravimetrische Modellierung der Schichten mit schon oberflächennah sehr hohen Geschwindigkeiten im Bereich Küstenkordillere und Längstal in Kombination mit Massenabschätzungen zeigt, daß nur der obere maximal 5 km mächtige Teil der modellierten Körper für die Anomalien im Residualfeld verantwortlich ist. Die tieferliegenden Massen erzeugen zusammen mit der Unterkrustenstruktur im wesentlichen den regionalen Trend im Schwerefeld. • Die bedeutendste Struktur im residualen Schwerefeld, das langgestreckte Maximum südöstlich von Calama, ist vermutlich ein relativ einheitlicher, paläozoischer Gesteinskomplex in 10 bis 20 km Tiefe. • Modellrechnungen und Massenabschätzungen im Bereich des rezenten magmatischen Bogens lassen auch aufgrund des Schwerefeldes die Anwesenheit von kleineren, partiell geschmolzenen Magmenreservoiren in der oberen Kruste möglich erscheinen. • Im andinen Vorland ist im Schwerefeld deutlich zwischen dem SANTA BARBARA SYSTEM und dem fold and thrust belt zu unterscheiden. Auf der Basis des regionalen Schwerefeldes konnten bisher unbekannte Krustenstrukturen aufgezeigt werden. Trotz der Einschränkungen, die sich aus den mangelnden oder nicht existenten Randwerten ergeben, konnte ein plausibles Strukturmodell des Untergrundes des Andenorogens erstellt werden.

Description: The present work deals with the gravity field in the Southern Central Andes in regard to the processes at an active convergent margin. Substantial boundary conditions can be deduced for the structure and the material parameters of the lithosphere. This interpretation is based on the processing of the gravity data in three steps: • Preparation of a homogeneous, regional data base considering especially the connection of the different gravity networks and the topographic reduction. • Numeric analysis of the gravity field with the aid of filtering procedures, isostatic calculations and excess mass estimations. • Realization of 2-dimensional and 3-dimensional model calculations. The main results of the analysis of the gravity field at the Andean subduction zone considered from the lower to the higher levels are: • The subducted Nazca slab has a gravity effect not exceeding 55 mGal. • Processes of the thermal compensation model by Froidevaux fc Isacks (1984) have an insignificant effect on the gravity field. • The calculation of regional isostatic models according to Banks et al. (1977) results in a crustal flexural rigidity of 1 • 10 23 Nm in the W - E segment between 20° S and 22° S, and 5 • 10 22 Nm between 22° S and 26° S. • The crust - mantle boundary shows undulations along the High - Cordillera with a maximum depth of 63 km at 67.5° W, 23° S. • In the region between 23.5° S - 24.5° S and 68.5° W - 69.5° W a level with a anomalous velocity - density relationship exists near the M – discontinuity. • The combined interpretation of seismological, refraction seismic, gravimetric and petrophysical investigations points to a thickness of the continental crust near the coast of 30 - 33 km. There the dip of the subducted plate seems to have a very low angle. • In the area under investigation the lower continental crust shows only little variations in the general strike direction of the Andean orogen. • According to the seismic investigations the lower Andean crust is highly structured and has a small mean velocity. The easternmost limit of this lower crust can be mapped with the aid of the gravity field. Its agreement with the limit of the neogene to holocene volcanism points to a direct relation between this structured lower crust and the recent, magmatism. • The postulated crustal layer with densities about 2.9 g/cm 3 beneath the High - Cordillera, which is necessary for the gravity fitting, may consist mainly of rocks of a preandean lower crust. • The 3D - modelling of the layers with high velocities near the surface under the Coast Range and the Longitudinal Valley in combination with mass estimations shows, that only the uppermost 5 km of the modelled structure are relevant for the anomalies seen in residual gravity fields. The deeper masses produce, in combination with the structure of the lower crust, mainly the regional trend of the gravity field. • The most important feature in the residual gravity fields, the pronounced regional maximum southeast of Calama, is presumably a relatively homogeneous, paleozoic rock complex in the depth range of 10 to 20 km. • The results of modelling and mass calculations in the area of the recent magmatic arc could possibly account for smaller, partly molten magma reservoires in the upper crust. • The gravity field distinguishes well between the Santa Barbara System and the Bolivian fold and thrust belt along the Andean Foreland. Based on the regional gravity field new structures in the lithosphere were detected. Besides the restriction of the limited boundary constraints it was possible to establish a plausible structural model of the Andean orogen.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Es wurden moderne Methoden auf ihre Eignung zur Bestimmung von Fischlarven untersucht. Als Vorbereitung auf die Bestimmung wurden Formen und proportionales Wachstum von Fischlarven der Nordsee und angrenzender Gebiete untersucht. Dazu wurden an 831 Fischlarven aus 33 Arten und 18 Familien die folgenden Messungen durchgeführt: Standardlänge, Präanallänge, Präorbitallänge, Präpektorallänge, Augendurchmesser, Orbitalhöhe, Pektoralhöhe, Analhöhe, Pektoralbreite und Analbreite. Aus den Messungen wurde das Volumen der Larven errechnet. Die Formen von Larven mit einem Volumen zwischen 3 und 5 μl wurden verglichen. Es ergaben sich vier deutlich getrennte Formgruppen: "eel-like", "fusiform", "deep + compressed" und "tadpole-like". Bis auf die Gruppe "fusiform" zeigten alle Gruppen allometrisches Wachstum bei bestimmten Körperproportionen. Die mögliche ökologische Bedeutung dieser Gruppen wird diskutiert. Es wurden drei computergestützte Bestimmungssysteme entwickelt und getestet: Ein numerisches System, ein Expertensystem und eine moderne Datenbank. Als Beispiel einer Methode der numerischen Taxonomie wurde die Quadratische Diskriminanzanalyse untersucht. Dazu wurden aus den durchgeführten Messungen die Diskriminanzfunktionen errechnet und unbekannte Larven zunächst einer Formgruppe und dann einer Art innerhalb der Formgruppe zugeordnet. Die richtige Zuordnung bei dieser Methode betrug 82 % . Die numerische Taxonomie scheint damit zur Bestimmung von Fischlarven grundsätzlich geeignet zu sein. Allerdings ist zweifelhaft, ob genügend Fischlarven (30 - 100 pro Art) zum Aufbau des Systems erhältlich sind. Aufbauend auf dem HALBEISEN-Schlüssel zur Bestimmung von Fischlarven der Nordsee und angrenzender Gebiete wurde das Expertensystem IDEXSYS entwickelt. Es kann als moderne Form traditioneller Bestimmungsschlüssel betrachtet werden. Expertensysteme erweisen sich damit als gut geeignet zur Bestimmung von Fischlarven. Mit einem modernen Datenbankprogramm wurde ein Such- und Eingabeformular mit etwa 80 Merkmalen entwickelt. Alle in der Nordsee und den angrenzenden Gebieten vorkommenden 126 Fischlarvenarten wurden auf diese Merkmale überprüft und in die Datenbank eingegeben. Der Test des Systems ergab, daß durchschnittlich nur drei Merkmale zur Bestimmung einer Fischlarve erforderlich waren. Bei einem Vergleich der Methoden wird für die Bestimmung von Fischlarven dem Datenbanksystem der Vorzug gegeben.

Description: Die anthropogene Entwicklung vom Torf zum Moorboden führt in den eutrophen Niedermooren nach Entwässerung und Nutzung sehr schnell zu Degradationsstadien mit zunehmend unbefriedigender Wasser- und Nährstoffdynamik sowie unsicheren Erträgen. An die Erfolge der Rekultivierung gealterter Hochmoore mittels Besandung und Tiefumbruch anknüpfend, werden in zunehmendem Maße auch flachgründige Niedermoore analog melioriert trotz der ungünstigen Erfahrungen mit den alten RIMPAUschen Moordammkulturen. Durch neue Auflagen im Rahmen von Boden- und Gewässerschutz erhalten derartige bodentechnologische Maßnahmen aktuelle Bezüge. Durch torfkonservierende Tiefpflugsanddeckkulturen oder maschinelle Besandungen werden der weitere Torfschwund und die damit verbundene Nitratfreisetzung minimiert. Ein gemeinsames Forschungsprogramm im Rahmen der deutsch-deutschen Vereinbarung zur wissenschaftlich-technischen Zusammenarbeit mit der Akademie der Landwirtschaftswissenschaften, Forschungszentrum Bodenfruchtbarkeit, Müncheberg/Mark, DDR, wird dargestellt.

Description: After drainage and agricultural use of fens the anthropogeneous development of peat to humus soil leads very fast to degradation states with increasing unsatisfactory dynamics of water and nutrients. From the successful results gathered from recultivating older raised bogs with sand-covering and deep-ploughing, shallow fens are also increasingly improved in analogue fashion despite the unfavourable experiences made by the old fen-soil sand-cover cultivation according to von RIMPAU. Up to date such soil technological measures are becoming new restrictions in soil and water protection. Further peat losses and subsequent release of nitrate are minimized by means of fen peat-conservation deep-plough recultivation and mechanical sand-covering. A research programme since 1988 in co-operation with the Academy of Agricultural Sciences, Research Centre for Soil Fertility, Müncheberg/Mark, GDR, which run under a joint agreement of the two German States to collaborate on science and technology is presented here.

Description: research

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Am 10.04.1970, also vor nunmehr 20 Jahren, waren 38 Moor- und Torfexperten‚einer Einladung von Prof. LÜTTIG folgend,zur Gründungsversammlung der DGMT im Niedersächsischen Landesamt für Bodenforschung in Hannover zusammengekommen. Seit dieser Zeit hat Prof. LÜTTIG dieser wissenschaftlich-technischen Vereinigung bis zur letzten Mitgliederversammlung 1989 in Neuburg/Donau als ihr 1.Vorsitzender gedient. Einem inzwischen auch älteren DGMT-Gefährten seit dieser Zeit ist es deshalb mehr als eine Pflicht, diese Daten zum Anlaß zu nehmen, um im Namen aller inzwischen 284 DGMT-Mitglieder Herrn Kollegen LÜTTIG mehr als den üblichen Dank für diesen engagierten Einsatz im Organ unserer Gesellschaft auszudrücken und damit für eine Chronik festzuhalten. [...]

Description: editorial

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Vom 9. Juli bis zum 16. August 1987 wurden im Rahmen der "Polarstern"-Expedition ARK IV/3 zwischen 81°30'N und 86°N entlang zweier Schnitte durch das Nansen-Becken auf zwölf Stationen Vertikalfänge (500-0 m) mit einem Mehrfachschließnetz (Maschenweite: 300 μm) durchgeführt. Die Probennahme fand in dichtem Packeis statt. Das Untersuchungsgebiet umfaßte drei hydrographische Zonen: den 1) Bereich des atlantischen Randstromes im Süden, den 2) zentralen Beckenbereich und den 3) Bereich des nördlichen Randstromes an der Südflanke des Nansen-Gakkel-Rückens. Im zentralen Nansen-Becken befand sich auf 83°N eine ausgeprägte ozeanographische Front. Alle in den fixierten Fangproben enthaltenen Metazooplankter wurden soweit als möglich bestimmt. Neben den Abundanzen wurden mit Hilfe selbst erstellter Längen-Gewichts-Beziehungen für den größten Teil der Arten Biomassebestände und -konzentrationen berechnet. Bei vier dominanten Copepodenarten wurden alle Copepoditstadien einzeln erfaßt und Weibchen auf ihre Ovarienreife hin untersucht. Für nicht zu den Copepoden gehörende dominante Arten wurde die Längenverteilung innerhalb des Untersuchungsgebietes detailliert dargestellt. Anhand der Clusteranalyse und der Multidimensionalen Skalierung wurde die räumliche Zonierung der Planktonfauna und die Ähnlichkeit von Verteilungsmustern einzelner Arten untersucht. Insgesamt konnten 47 Arten und acht nicht bis zur Art bestimmte Taxa im Probenmaterial identifiziert werden. Die Mehrzahl der Organismen war mit Großen zwischen 0,5 und 20 mm dem Mesozooplankton zuzurechnen. Mehr als die Hälfte der Arten kam auf allen Stationen vor, die höchste Artenzahl (34-38 Arten/Station) wurde im Bereich der ozeanographischen Front bei 83°N festgestellt. Im Polaren Oberflächenwasser traten deutlich weniger Arten auf als in der Atlantischen Schicht, zwischen 500 und 200 m waren bis auf eine Ausnahme alle Arten vertreten. Knapp ein Drittel aller Arten gehörte der Arktischen Fauna an. Der durchschnittliche Individuen- und Biomasse-Gesamtbestand war auf den südlichsten, schelfnahen Stationen mit ca. 34000 n/m2 bzw. 5 g/m2 mehr als fünfmal bzw. dreimal höher als im nördlich von 83°N gelegenen zentralen Teil des Nansen-Beckens. Die höchsten durchschnittlichen Individuen- und Biomassekonzentrationen traten innerhalb der obersten 25 m auf, zwischen 500 und 200 m wurden nur noch 20 bzw. 10% dieser Werte festgestellt. Der Schwerpunkt der Biomasseverteilung verlagerte sich mit steigendem Abstand zum Schelfabhang der Barentssee in geringere Wassertiefen. Zwischen 81° 30'N und 82°N lag knapp die Hälfte des gesamten Biomassebestandes unterhalb von 200 m in der Schicht des Atlantischen Wassers vor, nördlich von 85°N konzentrierten sich zwei Drittel der Biomasse oberhalb von 50 m in der Schicht des Polaren Oberflächenwassers. Copepoden dominierten im gesamten Untersuchungsgebiet, ihr durchschnittlicher Anteil an der Artenzahl lag bei knapp 50%, die Anteile am Individuen- und Biomasse-Gesamtbestand erreichten 85%. Calanus finmarchicus übertraf mit einem durchschnittlichen Anteil am Individuen- und Biomassebestand von 20% bzw. 35% alle anderen Arten deutlich. Mehr als 90% aller Individuen hielten sich südlich von 83° N auf. Die drei Calanus-Arten C. finmarchicus, C. glacialis und C. hyperboreus stellten zusammen zwei Drittel des gesamten Biomassebestandes. Im nördlichen Teil des Nansen-Beckens herrschten Metridia longa und C. hyperboreus nach der Häufigkeit und Biomasse vor. Darüber hinaus nahm dort die Bedeutung bathypelagischer Arten erheblich zu. Chaetognathen und Ostracoden stellten nach der Häufigkeit und Biomasse die wichtigsten Tiergruppen auBerhalb der Copepoden dar. Bei vielen Arten zeigte sich mit steigender Entfernung vom Schelfabhang der Barentssee eine Abnahme des Anteiles an Jungtieren. C.finmarchicus kann sich im zentralen und nördlichen Nansen-Becken wahrscheinlich nicht erfolgreich fortpflanzen, junge Copepodite und reife Weibchen fehlten dort nahezu vollständig. Auch für die Ostracodenart Conchoecia elegans und die Chaetognathenart Sagitta elegans stellt das zentrale Nansen-Becken vermutlich nur noch ein steriles Zerstreuungsgebiet dar. Die Ergebnisse der Gemeinschaftsanalyse wiesen insgesamt auf eine graduelle Wandlung der Planktonfauna von Süden nach Norden hin, lediglich im Bereich der ozeanographischen Front bei 83° N machten sich deutlichere Veränderungen bemerkbar. Die Gemeinschaft des südlichen Nansen-Beckens stand unter dem Einfluß des Atlantischen Randstromes und glich in der Zusammensetzung dem Zooplankton der weiter östlich gelegenen Gebiete des eurasischen Kontinentalabhanges. Nördlich der Front prägte vorallem der Transpolare Driftstrom den Charakter der Gemeinschaft, die bereits eine nahe Verwandtschaft zur Planktonfauna des zentralen Nordpolarmeeres und des Ostgrönlandstromes erkennen ließ. Der Anteil subarktisch-borealer Arten am Individuen- und Biomassebestand war deutlich vermindert, omnivore Arten stellten mehr als die Hälfte aller Individuen. Zwischen 82 und 83° N überschnitten sich die Gemeinschaften des südlichen und nördlichen Nansen-Beckens. Die südliche Gemeinschaft erstreckte sich im Oberflächenwasser bis in den Frontenbereich, die nördliche Gemeinschaft war in größeren Tiefen auch südlich der Front nachweisbar. Anhand der horizontalen und vertikalen Verteilungsmuster der einzelnen Arten lieBen sich mit Hilfe der Clusteranalyse drei Hauptgruppen unterscheiden: 1) Arten mit einem im Süden gelegenen und flachen Verteilungsschwerpunkt, 2) Arten mit einem im Süden gelegenen und tiefen Verteilungsschwerpunkt sowie 3) Arten mit einem im Norden gelegenen und tiefen Verteilungsschwerpunkt. Subarktisch-boreale Arten gehörten vorwiegend den Gruppen 1 und 2 an, weitverbreitete und kosmopolitische Arten der Gruppe 3. Die arktischen Arten ließen sich dagegen keinem bestimmten Verteilungsmuster zuordnen. In der Diskussion wird die Verteilung arktischer, subarktisch-borealer und weitverbreiteter Arten wahrend ARK IV /3 mit Angaben zur Biologie und Verbreitung dieser Arten in anderen Teilen des Arktischen Ozeans und angrenzenden Meeresgebieten verglichen. Viele Arten, die sich im zentralen Nordpolarmeer bevorzugt innerhalb des Polaren Oberflächenwassers aufhalten, kamen im südlichen Nansen-Becken in größeren Tiefen vor und wiesen damit deutlich auf eine Beziehung zum Einstrom des Atlantischen Wassers hin. Ungewöhnlich hoch für die normalerweise von herbivoren Arten dominierten polaren Meeresgebiete war der Anteil omnivorer Arten am Individuenbestand. Die Individuen- und Biomassebestände des Mesozooplanktons im südlichen Nansen-Becken waren in der Größenordnung mit denen der östlichen FramstraBe vergleichbar. Die im zentralen und nördlichen Nansen-Becken festgestellten Biomassewerte lagen höher als die meisten der bisher bekannten Angaben für das Eurasische und Kanadische Becken. Eine auf den Flußraten des Ostgrönland- und Westspitzbergen-Stromes basierende Bilanzierung des Zooplanktonaustausches ergab, daß jährlich ca. 0,1-0,2 Millionen Tonnen Trockengewichtsbiomasse aus der Framstraße in das Nordpolarmeer (Netto-Import) transportiert werden, der Anteil dieses Eintrages am Gesamtbestand des Metazooplanktons im Nordpolarmeer liegt in der Größenordnung von 5-10%.

Description: Unter Einsatz eines Vielkammer-Dialysebrettes wurde im Friihjahr 1990 ein Porenwasserprofil eines ungestörten Elbwatt-Sediments gewonnen. Die Porenwässer wurden mit Hilfe von polarographischen, voltammetrischen und einigen weiteren chemischen Methoden bezüglich der Mobilität und Bindungsformen von Spurenmetallen untersucht. Die Durchführung thermodynamischer Gleichgewichtsrechnungen ermöglichte eine Abschätzung von Mineralisations- und Lösungsprozessen im Sedimentkörper. Aufgrund der Beobachtung von Fällungsprodukten am Dialysebrett und infolge der durchgeführten Messungen konnte eine Horizont-Differenzierung des Sedimentkörpers in oxisches Milieu, wechselnd oxisch / postoxisches Milieu und permanent postoxisches Milieu vorgenommen werden. Diese Milieu-Einteilung wurde durch die thermodynamischen Gleichgewichtsrechnungen bestätigt. Besonderes Augenmerk wurde auf die Bindungsformen und Mineralisationsprozesse im postoxischen Sedimentmilieu gerichtet. Das oxische Milieu beschränkt sich in den Sedimenten des Heuckenlocks auf den oberen cm. Indikatoren hierfür waren eine stark vermehrte Freisetzung der Spurenmetalle Cadmium, Kupfer und auch Blei aus der mineralisierten organischen Substanz sowie das Fehlen von Fe(II) im Porenwasser und die Ausbildung besonders kräftiger Oxidhydratkrusten am Dialysebrett. Die Spurenmetall-Konzentrationen werden in der oxischen Zone also durch die Freisetzung aus der organischen Substanz und die Adsorption an den frisch gebildeten Oxidhydraten kontrolliert. Das periodisch oxisch / postoxische Milieu ist während der sauerstoffbeeinflußten Phasen von starker Oxidhydratbildung gekennzeichnet. Diese werden unter anaeroben Bedingungen nicht vollständig wieder gelöst. Die Spurenmetall-Konzentrationen liegen unter denen der oxischen Zone. Die Kontrolle der Konzentration erfolgt über die Adsorption der Metalle (Cd, Cu) an den Oxidhydraten und die Bildung inerter Komplexe. Ebenso kann die Fällung von Metallsulfiden eine Rolle spielen. Die Sulfidgehalte liegen jedoch unter der Bestimmungsgrenze von ca. 100 nM und konnten trotz des Einsatzes sehr empfindlicher polarographischer Meßmethoden nicht detektiert werden. Die wechselnd oxisch / postoxische Schicht (und auch die oxische Schicht) sind an Fe-Sulfid und Eisenphosphat deutlich untersättigt. Gleiches gilt für Mangansulfid und -phosphat. Dies beruht auf der Oxidation des Sulfids und der Adsorption des Phosphat-Anions an den Oxidhydraten. Im permanent postoxischen Milieu zeigen die thermodynamischen Gleichgewichtsrechnungen, daß die Konzentrationen der Spurenmetalle über die Bildung von Metallsulfiden kontrolliert werden. Schon bei Sulfidkonzentrationen von 100 nM kommt es zur massiven Bildung von sulfidischen Mineralen. Die von WALLMANN (1990) in Suspensionsversuchen gemachte Beobachtung, daß im postoxischen Milieu bereits eine Fällung von Sulfidmineralen bei Sulfidkonzentrationen unter 1 μM (BERNER 1981) stattfindet, konnte erstmals in einem Geländeversuch verifiziert werden. Es gelang zusätzlich, die Bestimmungsgrenze für Sulfid in natürlichen Porenwässern mit Hilfe polarographischer Meßmethoden auf 0.1 μM zu senken. Die Konzentrationen der Spurenmetalle in der Lösung waren etwa vergleichbar mit denen der wechselnd oxisch / postoxischen Schicht. Die starke Übersättigung in den unteren Profilbereichen zeigt an, daß neben dem (steigenden) Sulfidgehalt vor allem inerte organische Komplexe und Kolloide die Spurenmetall-Konzentrationen in der Lösung kontrollieren. Die permanent postoxische Zone ist ebenfalls durch Sättigung an Eisenphosphat gekennzeichnet. Übersättigung gilt für das gesamte Profil an Eisen- und Mangankarbonat; die Bildung dieser Minerale ist offensichtlich kinetisch gehemmt. Ein weiterer Ansatz dieser Arbeit bestand darin, das Meßverfahren und die Meßparameter an der rotierenden Quecksilberfilmelektrode für Spurenmetall-Bestimmungen im unteren ppt-Bereich (ng/l) zu modifizieren. Die Rotel-Elektrode erwies sich als sehr leistungsfähig; so konnten die Bestimmunggrenzen für Cadmium und Blei unter den gegebenen Laborbedingungen auf 5-15 ppt gesenkt werden. Im Zuge der Messungen zeigten sich jedoch Metall-Konzentrationen in den Porenlösungen, die einen weiteren Einsatz der rotierenden Quecksilberfilmelektrode nicht ratsam erscheinen ließen. Dennoch ist der Einsatz dieser Methode bei entsprechender Einarbeitung des Benutzers und Qualität der Meßapparaturen als probates Meßverfahren in der Spurenanalytik zu betrachten.

Description: The Herdubreidartögl are a hyaloclastite ridge siruated in the northern branch of the Icelandic rift zone and extending for about ten kilometres from NNE to SSW south of the Herdubreid table mountain. In contrast to most of Icelandic tuff ridges, the Herdubreidartögl have an extremely complex structure and in parts they show a rock sequence typical of table mountains. Parallel to the longitudinal axis of the ridge in its top region a number of craters are aligned over a distance of about five kilometres. These craters most probably formed the main centre of eruption. With respect to the petrographic features. 12 lithologic series were distinguished in the region of the Herdubreidartögl. They can roughly be classified as "basalt lavas" (among others flood basalts, olivine-dolerites, pillow lavas), "dikes/subvolcanic intrusiva" and "pyroclastites" (especially hyaloclastites ). These rocks are, with rare exceptions, fresh or only very little altered. Their chemical composition is rather uniform and similar to that of quite primitive olivine-tholeiites. In general, the series cannot be seperated petrochemically, only a few samples show a slight tendency towards a further evolution of the petrochemistry. A large part of the hyaloclastites in the area of the Herdubreidartögl was redeposited by epiclastic processes, but there are also sediments which indicate primary pyroclastic processes such as base surges or pyroclastic flows. Basing on the petrologic, petrochemical and sedimentologic investigations a pattern is postulated subdividing the evolution of the Herdubreidartögl into four cycles of eruption. During the first and earliest cycle, the lower southern part of the ridge was developed in a subaerial environment. The second cycle occurred under subaquatic conditions and formed the basis of the northern part of HerdubreidartögL The major portion of the ridge resulted from the third and the fourth cycle the eruptions of which alternatingly took place in a subaquatic environment (mostly shallow water) and under subaerial conditions.