ALBERT

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.

Beschreibung: The scleractinian coral Lophelia pertusa (Caryophylliidae) is the most common frameworkforming cold-water coral with a global distribution. L. pertusa bioherms are hot-spots of biodiversity because their three-dimensional framework provides niches and nursery grounds for a variety of species, including commercially important fish species. In contrast to shallowwater corals from the tropics, very little is known about the ecophysiology of cold-water corals such as L. pertusa and their sensitivity towards climate change. The present study intends to start filling this knowledge gap by examining a variety of L. pertusa’s ecophysiological responses (e.g. food uptake, respiration, growth, fitness, behaviour) under present-day (in the following referred as “ambient”) and experimentally manipulated environmental conditions. Living specimens of L. pertusa from two Norwegian cold-water coral locations (Oslofjord and Sula Reef Complex) were collected during two research cruises with the aid of the manned submersible JAGO and transferred into a newly established closed recirculating system at IFM-GEOMAR. Long-term analyses (〉3 years) of dissolved inorganic nutrients revealed the high tolerance of L. pertusa to rising concentrations of nitrate and phosphate. However, for the main toxic compound - ammonium - it could be demonstrated that the corals’ polyp behaviour alters if concentrations are increased to 〉 17 μmol L-1. Food availability is thought to be one of the most important factors determining cold-water coral distribution and growth. This study provides feeding rates for three live food organisms encompassing different sizes and qualities. It also describes the food uptake mechanism for mesozooplankton based on the first video documentation of the whole feeding process. The effect of rising temperatures (ocean warming) on the oxygen consumption, fitness, and behaviour was investigated through a combination of short-term and long-term aquarium experiments. This study shows that at ambient conditions of 7.5 °C L. pertusa exhibits low respiration rates of ~ 0.3 μmol O2 g-1 h-1 which may increase up to 58 % after a relatively small temperature change (+ 3.5 °C). High Q10 values of 3.7 ± 0.7 in these corals and significantly depressed RNA/DNA ratios in coral polyps maintained for 2 weeks under elevated temperatures (11°C) revealed that L. pertusa is sensitive to small temperature changes even though analyses of their behaviour may suggest some acclimatisation. L. pertusa exhibits relatively low bulk calcification rates that vary over time and applied measurement methods. On average calcification amounts to 8.7 x 10-3 % d-1 which is intermediate in the broad range of reported L. pertusa growth rates. Interestingly, corals fed under nearby ad libitum conditions showed no relationship between food quality/quantity and growth. This indicates a degree of regulation in the feeding mechanism and may suggest that calcification is rather dependent on a basic metabolic rate than on specific food supply. The impact of increasing concentrations of CO2 (ocean acidification) on L. pertusa growth rates and fitness was examined in a short-term (one week) and a long-term (8 months) experiment. This study shows for the first time that - when kept under long-term exposure to elevated CO2 levels - L. pertusa is capable to compensate for adverse effects as experienced during short-term incubations. Net growth is sustained even in waters undersaturated with respect to aragonite (ΩAr 〈 1). These results suggest that cold-water coral reefs, the majority of which will be exposed to undersaturated waters before the end of this century, may not suffer immediate wide-spread extinction as previously projected. However, the fact that even a temperature increase of about 3 °C seems to be of higher relevance in respect to fitness than a doubling of the pCO2 emphasises the problem of synergistic impacts between ocean warming and ocean acidification and the need for further long-term incubation experiments.

Beschreibung: We present a detailed field and petrological study of charnockites and ultra-high temperature (UHT) granulites from the Gruf Complex, eastern Central Alps. Charnockites occur as up to 0.5 km wide and 8 km long, internally boudinaged, opx-bearing sheet-like bodies within the regionally dominant migmatitic biotite-orthogneisses. Granulites occur as garnet–orthopyroxene–biotite–alkali feldspar-bearing schlieren (± sapphirine, sillimanite, cordierite, corundum, spinel, plagioclase, and quartz) within charnockites and as residual enclaves both in the charnockites and the migmatitic orthogneisses. Thermobarometric calculations, P–T pseudosections and orthopyroxene Al content, show that both charnockites and granulites equilibrated at metamorphic peak conditions of T = 920–940 °C and P = 8.5–9.5 kbar. Peak assemblages were subsequently overprinted by intergrowth, symplectite and corona textures involving orthopyroxene, sapphirine, cordierite and spinel at T = 720–740 °C and P = 7–7.5 kbar. We suggest that granulites and charnockites are lower crustal relicts preserved in the migmatitic orthogneisses. Garnet diffusion modelling shows that metamorphic garnet–opx ± sapphirine ± sillimanite peak assemblages and post-peak reaction textures always involving cordierite developed during two separate metamorphic cycles. Peak assemblages reflect UHT metamorphism related to post-Varican Permian extension, but post-peak coronae and symplectites formed during the mid-Tertiary, upper amphibolite facies, Alpine regional metamorphism. Fluid-absent partial melting of pelitic and psammitic sediments during the Permian UHT event lead to the formation of charnockitic magmas and granulitic residues. Intense melt loss and thorough dehydration of the granulites (although retaining biotite) favoured the partial preservation of peak mineral assemblages during Alpine metamorphism.

Beschreibung: This paper describes a Bayesian inversion of acoustic reflection loss versus angle measurements to estimate the compressional and shear wave velocities in young uppermost oceanic crust, Layer 2A. The data were obtained in an experiment on the thinly sedimented western flank of the Endeavor segment of the Juan de Fuca Ridge, using a towed horizontal hydrophone array and small explosive charges as sound sources. Measurements were made at three sites at increasing distance from the ridge spreading center to determine the effect of age of the crust on seismic velocities. The inversion used reflection loss data in a 1/3-octave band centered at 16 Hz. The compressional and shear wave velocities of the basalt were highly sensitive parameters in the inversion. The compressional wave velocity increased from 2547±30 to 2710±18 m/s over an age span of 1.4 million years (Ma) from the spreading center, an increase of 4.5±1.0%/Ma. The basalt shear wave velocity increased by nearly a factor of 2, from ∼725 to 1320 m/s over the same age span. These results show a decreasing trend of Poisson’s ratio with age, from a value of 0.46 at the youngest site closest to the ridge axis.

Beschreibung: Wissenschaftliche Untersuchungen haben gezeigt, dass einige invasive Arten bzw. Populationen gegenüber Umweltstress robuster sind als nicht invasive Arten bzw. Populationen derselben Art. Es wird vermutet, dass die Toleranz gegenüber abiotischen Stressoren wahrscheinlich eine Schlüsseleigenschaft von invasiven Arten darstellt. Während des Transports von Individuen in einen neuen Lebensraum oder durch Stressereignisse könnten widrige abiotische Bedingungen eine Selektion stresstoleranter Individuen hervorrufen, was die erhöhte Stresstoleranz von invasiven Arten bzw. Populationen erklären könnte. Um dies zu testen, habe ich in einem Laborexperiment ein Transport- bzw. Stressereignis simuliert. In zwei unabhängigen Experimenten habe ich in einer Gruppe von Individuen der Weißbeingarnele Penaeus vannamei durch erhöhte Temperaturen mindestens 50 % Mortalität erzeugt. Hierbei wurden die Individuen in unabhängigen Replikaten für 13 Tage 37°C (Langzeit-Stressexperiment) bzw. für 2 h 41°C (Kurzzeit-Stressexperiment) Wassertemperatur ausgesetzt. Nach dieser ersten Stressphase wurde ein Teil der überlebenden gleichzeitig mit einer gleichen Anzahl an bis dahin nicht vorgestressten Individuen sofort wieder denselben erhöhten Temperaturen ausgesetzt und die Überlebenskurven in beiden Gruppen verglichen. Den übrigen überlebenden der ersten Stressphase wurde vor der zweiten Stressphase eine 13 Tage (Langzeit-Stressexperiment) bzw. 6 Tage (Kurzzeit-Stressexperiment) lange Erholungsphase gewährt, damit etwaige physiologische Anpassungen an Stressbedingungen abklingen konnten. Der Vergleich der Überlebenskurven einer vorgestressten Gruppe, die nach der ersten Stressphase direkt wieder Stressbedingungen ausgesetzt wurde und einer vorgestressten Gruppe, der eine Erholungsphase gewährt wurde, sollte Aufschluss darüber geben, ob eine mögliche erhöhte Stresstoleranz der vorgestressten Gruppen auf eine Selektion stresstoleranter Individuen oder physiologischer Anpassungen an Stressbedingungen zurückzuführen war. In beiden Experimenten zeigten die vorgestressten Gruppen, unabhängig davon, ob ihnen eine Erholungsphase gewährt wurde oder nicht, stets höhere Überlebensraten als die Gruppen, die nicht vorgestresst waren. Meine Ergebnisse legen einerseits nahe, dass es durch Temperaturstress zu einer physiologischen Stressabhärtung und dadurch zu erhöhten Überlebensraten der vorgestressten Individuen kam. Da Literaturdaten darauf hinweisen, dass die Erholungsphasen wahrscheinlich lang genug waren, um die physiologische Stressabhärtung in den vorgestressten Gruppen, denen eine Erholungsphase gewährt wurden, abklingen zu lassen, kann man andererseits annehmen, dass es durch den Temperaturstress bei P. vannamei zu einer Selektion stresstoleranterer Individuen gekommen ist. Dies konnte im Rahmen meiner Diplomarbeit jedoch nicht direkt bewiesen werden.

Beschreibung: lm Zusammenhang mit den hydrographischen Untersuchungen in der Irminger See, welche im Juni 1955 auf dem Fischerei-Forschungsschiff "Anton Dohrn" ausgeführt wurden und deren Ergebnisse in der vorhergehenden Arbeit: Schichtung und Zirkulation in der Irminger See im Juni 1955 von G. Dietrich (1957) niedergelegt sind, wurden auch Untersuchungen über die Verteilung chemischer Faktoren in den verschiedenen Wassermassen angestellt. Das Gebiet der lrminger See ist gerade in dieser Beziehung von besonderem Interesse, weil, wie wir im einzelnen durch die Untersuchungen von G. Böhnecke, E. Hentschel und H. Wattenberg (1930) und G. Böhnecke, B. Føyn und H. Wattenberg (1931) wissen, hier die verschiedenen Wassermassen der Golfstrom-Ausläufer, des nordatlantischen Wassers und des Ostgrönlandstromes aufeinandertreffen und sich in einer großen Anzahl größerer und kleinerer Wirbel mitinander vermischen. Diese bewirken ihrerseits durch mit ihnen gekoppelten Hebungs- und Senkungsbewegungen eine recht verwickelte Verschiebung der Wassermassen in vertikaler Richtung. Die große Ausdehnung des befahrenen Gebietes im Verlauf der etwa 5 wöchigen Untersuchungsdauer gestattete nur, den chemischen Untersuchungen ein ganz weitmaschiges Stationsnetz zugrunde zu legen. Von den insgesamt durchgeführten 140 hydrographischen Stationen konnten daher nur 50 Stationen mit den vollen Tiefenserien chemisch bearbeitet werden. Bei der Wahl der Stationen wurde so verfahren, daß der Untersuchungsraum einigermaßen gleichmäßig durch Meßpunkte aufgeteilt wurde (Abb . 17). Auf Feinheiten im Chemismus der Wasserkörper mußte daher von vornherein verzichtet werden. Das Hauptgewicht liegt vielmehr auf der großräurnigen Verteilung und dem chemischen Aufbau der verschiedenen Wasserkörper im Untersuchungsgebiet. Untersucht wurden: der Phosphat-Gehalt, der Gehalt an gelöstem Sauerstoff sowie die Fluoreszenz und die optische Trübung in mit dem Wasserschöpfer in verschiedenen Tiefen dem Meere entnommenen Wasserproben. Der Phosphat-Gehalt wurde nach der in der Meereskunde seit langem üblichen kolorimetrischen Methode nach G. Denigès {1920) mittels Ammoniummolybdat-Schwefelsaure und Zinnchlorür (K. Kalle, 1934) an 25 ccm messenden Proben mittels des elektrischen Kolorimeters "Elko II" der Fa. C. Zeiß bestimmt. Zur Sauerstoff-Bestimmung diente die gleichfalls seit langem übliche Winkler'sche Methode an 50 ccm Meerwasserproben (K. Kalle, 1939). Die Fluoreszenzstärke wurde an 1 ccm Meerwasserproben nach der vom Verfasser entwickelten Methode (K. Kalle, 1951) mittels des Zeiß'schen Pulfrichphotometer gemessen, während für die optische Trübung der mit dem Farbfilter "S 72" (720 mμ) an 5 cm dicken Wasserschichten gewonnene Extinktionswert diente. Für diesen Zweck wurde wiederum das "Elko II"-Gerät benutzt, weil die Messung mit diesem Gerat nur 20 ccm Wasser benötigt und die Meßgenauigkeit trotz der verhältnismäßig geringen Schichtdicke extrem genau durchführbar ist (Fehlergröße = ± 0,000 2 E)1). Die Meßwerte für den Phosphat- und den Sauerstoff-Gehalt werden zusammen mit den zugehörigen Temperatur- und Salzgehaltswerten im Bulletin Hydrographique 1955 (Kopenhagen) erscheinen. Die entsprechenden Werte für die Fluoreszenzstärke und die optische Trübung sind in Zahlentafel 1 niedergelegt. An je drei Vertikalschnitten durch das Untersuchungsgebiet (A, B, C) (Abb. 1-12), deren Lage aus Abb. 17 hervorgeht, sowie an je 4 Horizontal-Schnitten in den Tiefen-Niveaus von O m, 200 m, 500 m und 1000 m (Abb. 13-16 und 18-28) soll versucht werden, die Verteilung der chemischen Faktoren im Untersuchungsgebiet in großen Zügen deutlich zu machen.