ALBERT

Beschreibung: In a 5x3 factorial crossing experiment paternal and maternal influences on early life history traits of haddock (Melanogrammus aeglefinus) were investigated. Female effects on egg size, dry weight, lipid content, survival and hatch rate were revealed. Paternal influence on egg traits was only evident through interaction with mother animal. Larvae on first and on fifth day post hatch were sampled to determine parental effects on morphometric traits (standard length, somatic area, yolk/yolk sac area, eye diameter, body depth and jaw length). From differences in somatic and yolk area between day O ph and day 5 ph yolk utilization efficiency was computed. For all morphometric traits maternal influences were evident, whereas paternal effects could only be demonstrated for body size related traits (standard length, somatic area, body depth). Coefficients of variation were largest for yolk related traits, possibly indicating an artefact attributable to preservation, as the shrinkage effect due to formalin preservation was most profound on yolk area. Growth rates for larval standard length were significantly influenced by both parental sides. Yolk utilization efficiency showed no direct parental effect, but a significant interaction between maternity and paternity was detected. Evidence for compensatory growth during the first five days of larval stage was not found, suggesting that size compensation demonstrated by other authors might take place during later life stages. Correlations between larval fitness determined as time to starvation and larval morphology were only significant for standard length.

Beschreibung: Ziel dieser Arbeit war es, mit Hilfe eines hochauflösenden Ozean-Modells die Dynamik des Subpolaren Wirbels und die damit verbundene Bildung von Wassermassen näher zu untersuchen. Im Vordergrund standen dabei die zwischenjährlichen langperiodischen Schwankungen im westlichen Randstrom und deren Mechanismen. Schließlich sollte der Einfluss dieser Schwankungen auf die meridionale Umwälzbewegung aufgezeigt werden. Da die durch Anomalien in den Antriebsfeldern hervorgerufenen Veränderungen im Subpolaren Wirbel im Mittelpunkt des Interesses standen, wurde auf den mittleren Zustand nur kurz eingegangen. Hierzu wurden zuerst die Modellergebnisse dahingehend untersucht, ob die Wassermassen des Subpolaren Wirbels im Nordatlantik nachvollziehbar wiedergegeben werden. Zu diesen Wassermassen gehört insbesondere das Labradorseewasser (LSW), das durch tiefreichende winterliche Konvektion in der Labradorsee gebildet wird und damit per se von den Anomalien in den Antriebsverh¨altnissen abhängig ist [The Lab Sea Group, 1998, Eden and Willebrand, 2001]. Wie sich jedoch zeigte, führen die verwendeten Randbedingungen des Modells zu veränderten Wassermasseneigenschaften [Dorow, 2001]. So sind die Salzgehalte im Nordatlantik zu hoch, was zu einer zu hohen Dichte führt. Die klassische Wassermasseneinteilung anhand von reinen Dichtekriterien [Mertens, 2000, Morsdorf, 2001] war somit nicht möglich. Ein Ausweg bot der direkte Vergleich der Salz- und Temperaturprofile mit den umgebenden Wassermassen und die Freonkonzentration, die im Modell als Tracer mitgerechnet wurde und stark von den Bildungsprozessen des LSW abhängt. Auch die Konvektion mit ihrer Deckschichtvertiefung selbst half, grobe Dichtebereiche festzulegen. Diese Bereiche unterteilen die Wassersäule in drei Schichten: Die obere Schicht mit dem leichten Wasser des Nordatlantischen Stroms und der Grönland- und Labrador-Ströme; die mittlere Schicht, die vornehmlich das Labradorseewasser repräsentiert und schließlich die unterste Schicht für das Tiefenwasser. Veränderte Modellkonfigurationen weisen indess eine bessere Darstellung des Salzgehaltes auf (Lars Czeschel, pers. Mitt.). So kann über die Schichtdickendiffusion der Wirbeltransport im Inneren der Labradorsee und durch einen offenen Nordrand die Randströme verbessert werden. Voraussichtlich wird hiermit eine noch genauere Untersuchung der Modell-Wassermassen im Subpolaren Wirbel möglich sein...

Beschreibung: In dieser Arbeit wurde die hydraulische Natur der Austausches in einer ideallisierten Meeresstraße unter dem Einfluss von Vermischung beschrieben. Alle Modelläufe zeigten in Übereinstimmung mit der theroretischen, reigungsfreien Lösung eine kontrollierte Strömung, bei geeigneter Berechnung der Froudezahl. Das System liess sich vereinfachen auf die Betrachtung eine einzige aktive Schicht, nämlich der unteren Wasserschicht. Es wurde untersucht, welche der vertikalen Vermischungsmodelle wieviel Vermischung verursachen. Die Vermischungsparamerisierung von Mellor-Yamada generiert im Vergleich zu Pakanowski-Philander den höheren Vemischungsgrad im Reservoir und an der Schwelle. Bei Pakanowski-Philander sieht man, dass eine unterschiedliche horizontale Vermischung den Vermischungsgrad stark ändern kann: die horizontale Vermischung auf Geopotentialflächen erzeugt am Bergabhang mehr Vermischung als die horizontale Vermischung auf Sigmaflächen. In allen Fällen werden die unteren, kalten Schichtdicken stromabärts der Schwelle durch Einschischung warmen Wassers aus der oberen Schicht, sehr viel dicker als die theroretische, vermischungsfreie Lösung vorhersagt. Die untere Schicht mischt bis über 50% (5° C) warmen Wassers ein, was die untere Schicht von 2° C auf teilweise bis zu 4° C erwärmt. An Hand der hydraulischen Theorie wurden die theoretischen, kontrollierten ransportraten an der Schwelle berechnet und auf die Schichtdicke der unteren Wasserschicht bezogen. Entdeckt wurde überraschenderweise, dass die Modelltransporte an der Schwelle trotz des hohen Vermischungsgrades von den theoretischen Transportwerten nicht sehr stark abweichen. Die grösste Abweichung der maximalen kontrollierten ransporte von den theoretischen Werten tritt bei dem Modell von Mellor-Yamada auf. Es wurden Volumentransporte und Schichtdicken an der Schwelle für unterschiedlichen Reservoirhöhen mit den theoretischen Werten verglichen. Es zeigte sich, dass die Modellvolumentransporte für Reservoir höhen grösser als 450m (die Höhe der Schwelle ist 350m) sehr ähnlich den kontrollierten theoretischen Transporten sind, d.h. es gilt die gleiche einfache Beziehung zwischen Transport auf der Schwelle und Reservoirhöhe wie in der Theorie. Die Beziehung zwischen Schichtdicke auf der Schwelle und Reservoirhöhe zeigte dieselbe lineare Abhängigkeit wie in der Theorie, allerdings mit einem gewissen konstanten Offset. In den Fällen mit Reservoir höhen kleiner als 420m (theoretische untere Schichtdicken von weniger als ca. 50m an der Schwelle) sind die Bedingungen für Stationarität und hydrostatische Kontrolle wegen der teilweisen Blockierung der Strömung am Unterwasserberg nicht mehr gegeben.

Beschreibung: Durch die Konstruktion eines mittleren Jahresganges für den Salzgehalt und somit für den Frischwassergehalt der zentralen Labradorsee anhand historischer und aktueller Daten konnte eine erstmals zeitliche Aufschlüsselung der Einträge in die Labradorsee erfolgen. Durch Vergleiche mit den berechneten Jahresgängen der Frischwassertransporte in den Randströmen konnte der Ursprung des Frischwasserjahresgangs gut erklärt werden. Die Frischwasserschichtung, die sich jährlich in der zentralen Labradorsee ausbildet, hat auf die Labradorsee als Konvektionsgebiet deutliche Auswirkungen. Die anfängliche Ausbildung unterbindet weitere Konvektion und die Stärke der Ausprägung im Laufe eines Jahres beeinflusst die Menge an Auftrieb, die der Wassersäule im Winter entzogen werden muss, bevor wieder Konvektion eintreten kann. Es wurde gezeigt, dass die Dichteschichtung in den oberen 300 m im Wesentlichen durch die Frischwasserschichtung bestimmt wird. Bei Untersuchung des mittleren Jahresgang für die zentrale Labradorsee zeigte sich, dass der Frischwassergehalt sich vorwiegend in zwei voneinander klar getrennten Einträgen aufbaut. Der erste Eintrag im Mai macht nur 20 % des gesamten Frischwassers am Ende des Sommers aus, sein Auftreten hängt jedoch direkt mit dem Beenden der Konvektion zusammen. Mehr als 60 % des Frischwassers, welches im September in der Labradorsee vorhanden ist, stammt aus dem zweiten Frischwasserimpuls zwischen Juli und August. Keine lokale Quelle ist groß genug, um für diese Einträge der Ursprung sein. Der Jahresgang des Frischwassertransports für den WGC, sowie Annahmen aufgrund von Drifterdaten (CUNY ET AL., 2002), zeigten, dass der WGC der Ursprung für den zweiten deutlich stärkeren Frischwassereintrag in die Labradorsee ist und somit auch für die Stärke der Ausprägung der Frischwasserschichtung. Der größte Teil des WGC dringt nicht in die Davis Strait ein, sondern speist zusammen mit dem BIC und dem Hudson Strait Ausstrom den LC. Über die Variabilitäten des BIC und des Hudson Strait Ausstroms ist bisher nur sehr wenig bekannt, doch speisen sie den LC mit einer wesentlich größeren Menge an Frischwasser als der WGC. Der Jahresgang im Frischwassertransport des LC zeigt ab Mai einen sprunghaften Anstieg und einen weiteren kleineren Anstieg im August. Der zweite Anstieg entspricht in der Größenordnung genau dem Frischwassertransport, die dem LC aus dem WGC zufliessen. Der erste stärkere Frischwasserimpuls im LC stimmt zeitlich gut mit dem Einsetzen der dünnen Frischwasserschicht in der zentralen Labradorsee überein. Dieser Frischwassereintrag kann mit der Annahme erklärt werden, dass etwa 7 % des Frischwassers den LC zwischen der Hudson Strait und Hamilton Bank verlassen. Dieses ist eine realistische Größenordnung, da aufgrund der Eisschmelze am Eisrand im Mai der LC mehr Frischwasser seewärts seines Kerns mit sich trägt als in den übrigen Monaten. Die Zuordnung des Ursprungs des Frischwassers der zentralen Labradorsee im September - 60 % WGC-Wasser und 20 % LC-Wasser - widerspricht der anderer Autoren, die ihre Berechnungen auf interannuale Variationen stützen. So schließen z.B. HOUGHTON UND VISBECK (2002) den WGC als Hauptquelle für interannuale Variationen des Salzgehalts in der zentralen Labradorsee aus. KHATIWALA ET AL. (2002) sehen, nach Analyse eines mittleren Jahresgangs, eher Schmelzwasser aus der Baffin Bay, Hudson Bay Region verantwortlich für die jährliche Versüßung der Labradorsee; doch untersuchen sie nur den Unterschied zwischen Winter und Sommersalzgehalten und schenken dem genaueren Jahresgang keine weitere Beachtung. Diese hier vorgenommenen genaueren Untersuchungen des Jahresgangs lassen zumindest für 60 % des Frischwassers der zentralen Labradorsee keine andere Quelle als den WGC zu. Für die interannualen Variationen lässt sich, bei dem Wissen über die sehr große Variabilität der Frischwasserquellen des WGC, auch eine deutliche Abhängigkeit vom WGC vermuten und interannuale Abhängigkeiten aus anderen Regionen als unwahrscheinlicher erscheinen. So wurde deutlich, dass für die anfängliche Ausprägung der salzarmen Deckschicht in der Labradorsee nur Frischwasser mit dem Ursprung in der Baffin Bay, Hudson Bay und im Meereis des LC verantwortlich ist. Eine Korrelation der Frischwassermenge im Sommer mit der Meereisschmelze in diesem zusammenhängenden Gebiet - welches die entscheidende Frischwasserquelle für die zentrale Labradorsee im Mai ist - kann jedoch nicht erwartet werden, da der Frischwassergehalt der zentralen Labradorsee nur zu einem Fünftel aus diesem Gebiet stammt. Da jedoch die Frischwassermenge der Labradorsee am Ende des Sommers zu zwei Dritteln aus dem WGC und dieser zu sehr großen Anteilen aus Schmelzwasser gespeist wird, ist eine Korrelation der Meereisschmelze östlich von Grönland mit dem Salzgehalt der zentralen Labradorsee zu erwarten.

Beschreibung: Aufgrund der Ergebnisse aus der Beschreibung der „Suit-Matrix" 2002 konnten Indizien gegen die gängige Meinung im ICES gefunden werden, dass sich die Größenselektionstheorie von Andersen und Ursin (1977) zur künstlichen Generierung einer „Suit-Matrix" eignet. Bei allen im Modell berücksichtigten Räuberarten wurde ein Anstieg des am meisten präferierten Räuber-Beute-Gewichtsverhältnisses mit dem Alter des Räubers in der „Suit-Matrix" 2002 beobachtet. Dies spricht gegen die Größenselektionstheorie von Andersen und Ursin. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die derzeitigen Annahmen in der MSVPA und MSFOR über Räuberpräferenz und Verfügbarkeit von Beuteorganismen in Form zeitlich konstanter Suits falsch sind. Die Suits weisen zwischen dem Magendatenjahr 1981 und 1991 große Unterschiede auf. Die Änderungen in den Suits scheinen dabei nicht nur zufällig zu erfolgen. Es sind wahrscheinlich systematische Prozesse dafür mitverantwortlich, die in der derzeitigen MSVPA nicht berücksichtigt werden (z.B. Prey-switching, variabler Overlap). Als weiterer Unsicherheitsfaktor für die Ergebnisse der MSVPA und von MSFOR konnte die Behandlung von „Other Food" identifiziert werden. In Sensitivitätsanalysen konnte im weiteren Verlauf dieser Arbeit dargestellt werden, dass die Ergebnisse der MSVPA und von MSFOR stark von der Wahl des Magendatensatzes abhängig sind. Das beweist, dass durch die falsche Annahme konstanter Suits die Ergebnisse der MSVPA sowie die Bestands- und Ertragsprognosen von MSFOR sehr unsicher sind. Auch der im derzeitigen Assessment praktizierte Kompromiss, nur den Mittelwert aus den in der MSVPA berechneten Koeffizienten der Prädationsmortalität in das „Single Species Assessment" zu übernehmen, erweist sich als gefährlich. Gleichzeitig ko,nnte am Beispiel des „Gadoid Recovery Plan" dargestellt werden, dass in der Zukunft das „Single Species Assessment" zu einem „Multi Species Assessment" erweitert werden muss. Das derzeitige „Single Species Assessment" kann durch das Ignorieren von dynamischen Veränderungen bei Räuber-Beute-Interaktionen falsche Prognosen über die Entwicklung der Fischbestände liefern. Es muss demnach ein vornehmliches Ziel sein, die MSVP A und MSFOR so zu verbessern, dass sichere Prognosen möglich sind. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass dafür ein prozess-basiertes dynamisches Nahrungswahlmodell die derzeitige Implementierung einer konstanten „Suit-Matrix" im Modell ersetzen muss.

Beschreibung: Die oberflächennahe Zirkulation des nördlichen tropischen Atlantiks wird anhand von hydrographischen und direkten Strömungsmessungen, die während der Fahrt Meteor 55 im Herbst 2002 entlang 10±N gewonnen wurden, sowie klimatologischer Daten untersucht. Die Auswertung der Strömungsdaten, die mit dem Schiffsadcp gemessen wurden, zeigt, dass die Datenqualität stark beeinträchtigt ist. Die Ursache hierfür liegt wahrscheinlich in einer sehr inhomogenen vertikalen Verteilung der Rückstreuer auf dem Schnittes. Daher ergibt sich eine eingeschränkte Einsatzmöglichkeit dieses Gerätes in solchen Gebieten. Durch einen Vergleich der Daten auf Station und während der Fahrt wurde eine bestmögliche teifenabhängige Korrektur der Daten durchgeführt. Die berechneten Ekmantransporte aus verschiedenen Winddatenquellen zeigen einheitlich eine nordwärtige Komponente von etwa 9 Sv. Der kumulative Transport wächst dabei monoton über das Becken an, mit einer abnehmenden Steigung zum östlichen Rand hin. Aus den Schiffsmessungen wird der ageostrophische Transport in der Deckschicht berechnet. Er ergibt sich aus der Differenz zwischen ADCP-Transport und geostrophischem Transport. Der kumulative Transport der ageostrophischen Strömung beträgt über das Becken 5,3 Sv und erklÄart nur teilweise den Ekmantransport, der aus Winddaten bestimmt wird. Die mittleren Pfade und Volumentransporte in der Sprungschicht werden für das Salzgehaltsmaximumwasser, das aus den Subtropen stammt und in die Tropen strömt, aus limatologischen Daten bestimmt. Im Mittel ergibt sich ein südwärtigen Transports über 10±N hinweg von 2,2 Sv. Im Jahresverlauf zeigt dieser Transport ein Maximum von 3,9 Sv im Sommer und ein Minimum von 1,1 Sv im FrÄuhjahr. Auch die Pfade, über die dieser Transport nach Süden erfolgt, zeigen saisonale Schwankungen. Für die zweite Jahreshälfte ereignet sich dieser Transport im Wesentlichen im Westteil des Beckens bis etwa 35°W. Für die erste Jahreshälfte zeigt sich auch östlich davon ein signifikanter Transport. Der Volumentransport, der sich für diese Schicht aus den ADCP-Messungen ergibt beträgt 4,3 Sv in Richtung Süden.

Beschreibung: Copepoden spielen im marinen Nahrungsnetz eine bedeutende ökologische Rolle. Bei der Nahrungsaufnahme ergreifen und zerkleinern sie die Nahrungspartikel mit den Gnathobasen ihrer Mandibeln. Die vorliegende Arbeit sollte die Bedeutung der Morphologie und der Stabilität dieser Mandibel-Gnathobasen für die Ernährungsweise antarktischer Copepodenarten klären. Dafür wurde die Morphologie der Mandibel-Gnathobasen von acht Copepodenarten aus dem Südpolarmeer detailliert untersucht. Es konnte ein Zusammenhang zwischen der Gnathobasen-Morphologie und der Ernährungsweise gezeigt werden. Calanus propinquus, Calanoides acutus und Ctenocalanus citer haben Gnathobasen mit relativ kurzen und sehr kompakten Zähnen. Sie fressen überwiegend Bacillariophyceen und können deren Silikatschalen mit ihren Mandibel-Gnathobasen durch gezielten Druck zerbrechen. Im Gegensatz dazu haben die Mandibel-Gnathobasen von Paraeuchaeta antarctica sehr lange spitze Zähne. Die Nahrung dieser Art setzt sich vorwiegend aus anderen Copepoden zusammen. Die bewegliche Beute kann durch Aufspießen mit den Gnathobasen festgehalten und anschließend zerkleinert werden. Paraeuchaeta antarctica hat im Vergleich zu den anderen untersuchten Copepodenarten besonders viele kleine Borsten an den Gnathobasen, die vermutlich mit Rezeptoren assoziiert sind und dem Orten der Beute dienen. Rhincalanus gigas und Metridia gerlachei ernähren sich sowohl von pflanzlichen als auch von tierischen Organismen. Sie besitzen eine Gnathobasen-Morphologie, die eine Übergangsform zwischen der von Paraeuchaeta antarctica und der von Calanus propinquus, Calanoides actutus und Ctenocalanus citer darstellt. Bei den Untersuchungen zeigte sich, daß Microcalanus pygmaeus überraschend lange und spitze Gnathobasen-Zähne besitzt und deshalb neben Phytoplankton mit großer Wahrscheinlichkeit auch tierische Organismen frißt. Auch für die Copepodenart Stephos longipes, in deren Magen-Darm-Trakt bisher ausschließlich Phytoplankton, vor allem Eisalgen, gefunden wurden, muß aufgrund der Gnathobasen-Morphologie angenommen werden, daß neben Phytoplankton auch tierische Organismen gefressen werden. Bei Fraßexperimenten mit Calanus propinquus und Metridia gerlachei während der „Polarstern"-Expedition ANT XIX/6 fraßen beide Arten die acillariophyceenart Fragilariopsis kerguelenis, die sehr stabile Silikatschalen besitzt. Untersuchungen der Kotballen zeigen, daß diese Silikatschalen von Metridia gerlachei im Vergleich zu Calanus propinquus beim Ingestieren nicht zerbrochen wurden. Dementsprechend konnte Metridia gerlachei wahrscheinlich die Fragilariopsis kerguelensis-Zellen nicht effektiv verwerten. Stabilitätsberechnungen an einem Finite-Elemente-Modell einer Mandibel-Gnathobase von Paraeuchaeta antarctica zeigen bei Simulationen theoretischer Belastungen der Gnathobase mit Fragilariopsis kerguelenis-Schalen, daß im ventralen Zahn theoretische Zugspannungen von bis zu 65 N mm-2 entstehen. Solche Werte liegen im für biologische Materialien kritischen Bereich und würden sehr wahrscheinlich zu Brüchen in den Zähnen der MandibelGnathobasen führen. Im kürzeren zweiten zentralen Zahn entstehen theoretische Zugspannungen, die deutlich niedriger sind. Es ist deshalb wahrscheinlich, daß Copepoden mit Mandibel-Gnathobasen wie denen von Calanus propinquus sehr viel stabilere Strukturen zerbrechen können als mit Mandibel-Gnathobasen, die denen von Paraeuchaeta antarctica ähnlich sind. Die Gnathobasen-Zähne von Calanus propinquus, Calanoides acutus, Rhincalanus gigas, Ctenocalanus citer, Stephos longipes, Microcalanus pygmaeus und Paraeuchaeta antarctica bestehen aus einem anderen Material als die restlichen Teile der Gnathobasen. Dabei handelt es sich sehr wahrscheinlich um Silikat, dessen Einlagerung in die Gnathobasen-Zähne vermutlich deren Härte erhöht. Bei Metridia gerlachei scheint kein Silikat in die Gnathobasen-Zähne eingelagert zu sein. Es ist vorstellbar, daß die Mandibel-Gnathobasen mit ihren komplexen Strukturen zusammen mit den Nahrungsorganismen eine Koevolution durchlaufen haben und dementsprechend gut an die Ernährungsweise der jeweiligen Copepodenarten angepaßt sind.