ALBERT

Beschreibung: In dieser Arbeit wurde fur einen Zeitraum von 49 Jahren das Auftreten von Starkniederschlagsereignissen untersucht. Einerseits wurde für diesen Zeitraum eine Analyse der Haufigkeiten der Großwetterlagen durchgeführt und andererseits wurden einzelne Starkniederschlagsereignisse anhand von Fallbeispielen untersucht. Desweiteren wurde an ausgewählten Starkniederschlagsereignissen ein Vergleich von beobachteten Niederschlagswerten mit vorhergesagten Niederschlägen des Lokal Modells des DWD durchgeführt um eventuelle orografische Verstärkungsfaktoren zu bestimmen. Dafür wurden Verteilungskarten des Niederschlags, der Niederschlagsquotienten u.a. für beide Datensätze angefertigt. Es ließ sich feststellen, dass zum Großteil die räumliche Verteilung der Niederschläge von dem Lokal Modell recht gut vorhergesagt wurde. Allerdings gibt es bei der Stärke der Niederschläge größere Defizite. Als letzte Betrachtung wurde mit den gemessenen Niederschlägen eine Höhenregression durchgeführt. Mit Hilfe dessen konnte die Höhenabhangigkeit des Niederschlags auf die Topografie des Lokal Modells übertragen werden. Es wurde deutlich, dass allein eine Beachtung der Höhenabhängigkeit nicht ausreicht um eine orografische Verstärkung durch die Mittelgebirge zu beschreiben. Es müssen zusätzlich die Abhängigkeiten von dem Luv-Lee-Effekt und der herrschenden Wetterlage sowie die Jahreszeit mit berücksichtigt werden.

Beschreibung: In dieser Arbeit wurde der Einfluss unterschiedlicher CO2-Konzentrationen, hergestellt durch Manipulation am Karbonatsystem des Meerwassers, auf die Kalzifizierung der Coccolithophoride Calcidiscus leptoporus untersucht. Die dabei entstandenen Rasterelektronenmikroskopaufnahmen zeigten deutlich, dass Calcidiscus leptoporus mit einem unterschiedlichen Grad an Missbildung und im Grad des Wachstums der Coccolithen auf den veränderten CO2-Gehalt in den Kulturflaschen reagiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Coccolithophoride Calcidiscus leptoporus in der Lage war, sich an die verandernden CO2-Bedingungen des Ozeans vom Glazial bis heute anzupassen, was sich an dem zunehmenden Anteil an normalen Coccolithen von 180 bis 280 ppm C02 erkennen lasst. Weiterhin wird durch die Ergebnisse deutlich, dass Calcidiscus leptoporus wahrend der Dauer des Laborkulturexperiments nicht in der Lage war, sich an hohe CO2-Bedingungen, also an die Verschiebung der Meerwasserkarbonatchemie zum Sauren hin, anzupassen. Dies wird durch einen hohen Anteil an nicht komplett gewachsenen und missgebildeten Coccolithen von 320 bis 700 ppm C02 deutlich. Leider konnte nicht die Frage beantwortet werden, ob sich die Morphologieveränderungen auf eine Anderung in der Kalzifizierungsrate zuruckführen lassen, da die im Versuch erhaltenen Daten fur die partikulare anorganische Kohlenstoffproduktion (PIC) nicht verwendet werden konnten.

Beschreibung: Marine Makroalgen stehen schon seit mehreren Jahrzehnten im Interesse der Wirkstoffund Antifoulingsuche, da sie verglichen mit amorphen Substraten, relativ frei von Aufwuchs sind. Trotz intensiver Forschung ist es bisher nur unzureichend gelungen, die Antifoulingfähigkeiten von Algen aufzuklären. Ein Grund dafür ist wahrscheinlich der überwiegend pharmakologisch geprägte Ansatz der Forschung, bei dem Algenextrakte meist in unnatürlichen Konzentrationen gegen Organismen getestet worden sind, mit denen sie normalerweise nie in Kontakt kommen würden. Um das Antifoulingpotential von Algen aufklären zu können, muss die Ökologie von Alge und Biofilm verstanden werden, denn Algen besitzen einen überwiegend bakteriellen Biofilm. Ich vermute, dass Algen sich negativ auswirkende Arten am Aufwachsen hindem und neutrale bzw. positive Arten tolerieren oder so gar anlocken und so ihren Aufwuchs steuem. Da jede Biofilmbildung nach der Entstehung des Konditionierten-Films, der durch die Anlagerung von Makromolekiilen entsteht, mit der Festsetzung von Bakterien beginnt, wird im Rahmen dieser Diplomarbeit die Zusammensetzung des bakteriellen Aufwuchses von Makroalgen mittels molekularbiologischer Methoden untersucht. Unterschiede in der bakteriellen Zusammensetzung verschiedener Algenarten konnten Hinweise auf eine differentielle Verteidigung sein. Hierbei kann es sich um Antifouling (bestimmte Bakterien werden abgehalten) oder Profouling (bestimmte Bakterien werden angelockt) handeln.

Beschreibung: In Experimenten zum Thema Biodiversität in Gemeinschaften wurde Variabilität in unabhän-gigen Variablen lange Zeit als Störfaktor betrachtet. Heute ist diese Variabilität jedoch immer mehr von Bedeutung, da ein vermehrtes Wissen in diesem Bereich bessere Vorhersagen über die Konsequenzen der globalen Erwärmung zulassen würde. In früheren Studien (Benedetti- Checchi 2003) wurde vorhergesagt gesagt, dass die Variabilität in Störungsregimen einen Effekt auf die Struktur und Diversität von Gemeinschaften hat. Diese These sollte in dieser Studie experimentell untersucht werden. Als Modellsysteme dienten makrobenthische Auf-wuchsgemeinschaften, die vor dem Start des Experimentes drei Monate Zeit hatten, sich na-türlich zu etablieren. Platz war in diesen Gemeinschaften der einzige limitierende Faktor. Als künstliche Besiedlungsflächen dienten mit Schleifpapier angeraute PVC- Platten. Jeweils zehn dieser Platten wurden in PVC- Ringen (den experimentellen Blöcken) befestigt. An je-dem der beiden Studienorte wurden fünf solcher Blöcke ausgebracht. Die Platten wurden, abgesehen von den Kontrollen, in 150 Tagen zehn Mal mit einer Intensität von 100% gestört, wobei jeweils 20% des Bewuchses, der zu störenden Gemeinschaften, entfernt wurden. Dabei wurden die Intervalle zwischen den Störungsereignissen so variiert, dass verschiedene Variab-litätslevel durch unterschiedliche Sequenzen gegeben waren. Am Ende des Experimentes (nach 150 Tagen) wurde, für die mit dem bloßen Auge erkennbaren Organismen (〉 1 mm), die Prozent Bedeckung geschätzt, wobei dieser Auswertung eine 15tägige störungsfreie Zeit voraus ging. Abgesehen von einem Aus einem Vergleich aller teilnehmenden Länder wurde deutlich, dass der Effekt von Variabi-lität in Störungsregimen systemabhängig ist.

Beschreibung: Natural heterogeneity in ecological parameters, like population abundance, is widely recognized and investigated, while variability in the processes that control these parameters has been underappreciated. Experimental ecologists have focused mainly on the mean intensity of predictor variables and ignored the potential of manipulating levels of variance as a treatment, which ought to be considered explicitly in experimental designs to explore linkages between process and pattern. To understand the extent to which the diversity and structure of marine fouling assemblages are influenced by a temporally variable disturbance regime, I conducted a field experiment at two sites at the north-east coast of New Zealand from September 2004 to April 2005. PVC-settlement panels, grouped in blocks, were submerged for 3 months to allow for colonization before the disturbance treatment started. Within an experimental duration of 150 days the communities on the panels were disturbed 10 times, while the intensity, the size of disturbed area and the frequency of disturbance events were kept constant. Two levels of temporal variability were defined by the deviation of the lengths of time intervals between disturbance events from the mean time interval, i.e. 15 days. A disturbance regime with constant time intervals of 15 days between disturbance events served as a control. Additionally, different sequences of time intervals were nested in the two levels of variability. Undisturbed settlement panels provided reference communities. Species density, evenness and abundances were analysed by a univariate analysis of variance (ANOVA), community composition and structure by the multivariate analysis of similarities (ANOSIM). Contrarily to expectations of increasing diversity and heterogeneity of communities with increasing variability and of differences among communities that experienced different sequences, no consistent effect of variability and sequence on the fouling communities was observed. Disturbance only affected species abundances but not diversity. The results of this study were confirmed by the outcomes of 6 identical, concomitant experiments carried out in three different regions on the southern hemisphere. Possible explanations for the absence of effects, implications of this finding, advantages and disadvantages of this novel experimental approach are discussed.

Beschreibung: Unimodal patterns of diversity along gradients of both disturbance and productivity rank amongst the most celebrated generalizations in ecology, known as the Intermediate Disturbance Hypothesis (IDH) and Productivity-Diversity Hypothesis. However, doubt about their generality has arisen from studies that have failed to confirm the predicted patterns. Models suggest the interactive effects of disturbance and productivity on diversity to be responsible for the variability of diversity patterns. I conducted a 2-factorial field experiment (7 disturbance frequencies, 3 nutrient levels) on a sub-tropical intertidal rocky shore to test the dependence of the IDH on productivity (i.e. nutrient level). Treatment responses varied between three distinct community types found at the two study sites. At one site, the turf-dominated communities showed no effect of disturbance on species richness, evenness, dry mass, biotic cover or community composition. Nutrient additions statistically decreased evenness, yielded trends of increased dry mass and biotic cover, and affected community structure. At the other site, where encrusting algae dominated, disturbance increased evenness and decreased biotic cover. Nutrient enrichment produced increased species richness and dry mass, a trend of increased evenness, and changed community structure. Under high enrichment, a third type of community of mixed turf-forming and encrusting algae was formed and disturbance and productivity interacted to produce the decreasing portion of the IDH curve. Background disturbances exerted by sand, waves and intertidal stress may have interfered with the disturbance treatment. Different mechanisms controlled species coexistence in different community types, some failing to fulfill all assumptions of the IDH. Generalizations about factors that affect diversity should therefore be based on mechanisms rather than patterns.

Beschreibung: Basalts from intraplate or hotspot ocean islands are found to have distinct geochemical signatures. In particular, at strong plumes like Hawaii, Iceland or Galapagos, there is evidence for at least three geochemically distinct components. This diversity in composition is generally believed to result from the upwelling plume entraining shallow mantle material during ascent, while potentially also entraining other deep regions of the mantle. In order to understand the geochemical message brought to the surface by plumes, this thesis presents a comprehensive study on the dynamics of plume entrainment using analogue laboratory experiments and 30 numerical modelling, with the focus on the following three questions: • Which regions of the mantle arc most efficiently sampled by mantle plumes? • Is the heterogeneous nature of mantle plumes inherited at the source, or does it develop through entrainment during plume ascent? • How are the plume and plume entrainment affected by mantle discontinuities? The analogue laboratory experiments are conducted using glucose syrup contaminated with glass beads to visualize fluid flow and origin. The plume is initiated by heating from below or by injecting hot uncontaminated syrup. Results from the laboratory experiments indicate the presence of a sheath of mostly unheated ma.t〈'riA.l Pnveloping the core thermal plume structure and rising along with the plume. This 'plume sheath' is chiefly made up from material of the lowermost plume source region. All entrainment into the plume head has its origin in the plume sheath, and all entrainment of ambient material happens between plume sheath and surrounding material. The plume sheath itself is too viscous and too cold to rise under its own thermal buoyancy, which suggests that it owes its rise to drag/pull of the fast ascending plume core material. Investigating the plume sheath model inferred from the laboratory experiments via numerical modelling, it is found that the numerical models readily reproduce plume sheath behaviour in the ascending plume. Furthermore, it is observed that there is little to no vorticity within the ascending plume core, and hence no lateral transport of material found within. Numerical models for mantle conditions introduce depth-dependent viscosity, which dramatically changes the dynamics of plume ascent and plume dynamics. Most notably, the passage of an ascending plume through sharp viscosity interfaces (attributed to mineral phase changes) lead to massive distortion and deformation of the plume head. This results in a remarkably complex compositional structure of the plume, and in increased sampling of specific regions in the mantle through entrainment. Still, despite the massive disturbance of plume shape and structure, there is little to no indication of lateral transport in either plume sheath or plume core. Applying a simple melting model to the numerical calculations, it is seen that deformation of the plume head during plume ascent may result in deep source and mid-source material being entrained into the plume head and ending up in the melting portion of the plume head, thus adding to the heterogeneity of the plume head melts. Lastly, the effects of plume deflection by a moving plate is investigated. It is found that a plume rising from a zonated source region exhibits characteristic patterns in the plume swell, thus potentially allowing for the drawing of conclusions on the composition and layout of the source region from the zonation of the plume track.

Beschreibung: Mid- to late-Miocene continental arc volcanism on the North Island of New Zealand is found in the Coromandel Peninsula, the Kiwitahi volcanic chain, and the Taranaki Basin (Kora volcano) offshore of the western margin of the North Island. Coeval oceanic arc volcanism is also found along the offshore Colville Ridge/Kermadec Ridge north of New Zealand. This Pb-Sr-Nd-Hf isotopic study aims to evaluate mantle sources and potential crustal contaminants along these sections of the Miocene arc system. The Colville/Kermadec Ridge and Kora lavas have the lowest Sr (0.7029–0.7045) and highest Nd (0.51305–0.51292) ratios; the Coromandel and Kiwitahi lavas overlap (Sr = 0.704–0.706; Nd = 0.51268-0.51296). The Colville/Kermadec Ridge, Kora, and Coromandel/Kiwitahi rocks form three distinct arrays on Pb-Pb plots, all above the NHRL, but none trend towards local Mesozoic basement greywackes. Isotopic and trace element ratio variations suggest that subducted sediments are a component in Coromandel/Kiwitahi mafic lava sources. The younger, southern Kiwitahi lavas have more depleted mantle source than that for the older, northern Kiwitahi chain. Evolved lavas commonly have interacted with Waipapa basement rocks. Kora rocks have compositions similar to back-arc lavas and have been emplaced as sills in a rift environment above a distinct subduction-modified mantle.

Beschreibung: The underlying basis for Mg/Ca paleothermometry is that the amount of magnesium in calcite precipitated from seawater is dependent on temperature. Here we review the state of the art of the Mg/Ca seawater paleotemperature proxy, summarized by the following: 1) Calcite, whether formed abiotically or biologically as foraminifera and ostracode shells, incörporates variable amounts of magnesium into the crystal structure. 2) Uptake of Mg varies positively with temperature. 3) The relationship between temperature and the amount of Mg in calcite has been quantified by experiments on synthetic calcite growth and by culture, core top, and sediment trap experiments using living organisms. 4) The most careful calibrations of the Mg/Ca paleothermometer have been done for planktic foraminifera, then benthic foraminifera; there are species-specific variations in the amount of Mg incorporated into foraminifera shells. 5) The Mg/Ca ratio of calcite from planktic foraminifera in deep-sea cores has been widely used to interpret sea surface temperatures. 6) Measurement of both Mg/Ca and δ18O in planktic foraminifera have been used to calculate δ18O in seawater, and after correction for global ice volume, salinity could be inferred. 7) Mg/Ca from benthic foraminifera have been used to reconstruct deep-sea temperatures and cooling of ~12°C over the last 50 million years. 8) One problem with the Mg/Ca seawater temperature proxy is partial dissolution of. foraminifer shells, which lowers the Mg/Ca, and leads to an underestimation of ocean temperature. Benthic foraminifers appear to be more resistant to partial dissolution. 9) Past changes in the Mg/Ca ratio of seawater are an important factor in determining the amount of Mg in fossil skeletal calcite, and thus add another variable to the Mg/Ca temperature proxy. All Mg/Ca paleotemperature studies on fossil calcite older than Pleistocene should take into account the Mg/Ca of the seawater from which it precipitated.