ALBERT

Description: Für diese Arbeit wurden im Rahmen einer multidisziplinären Pilotstudie am Senghor-Seeberg (Kapverdische Inseln, tropischer nordost-Atlantik) mit einem Mehrfach-Schließnetz mit 335 μm Maschenweite bis in einer Tiefe von 250 m Zooplanktonproben genommen. Mit dem Mehrfach-Schließnetz ist es möglich definierte Tiefenstufen zu beproben und so neben dem Vergleich von Stationen zusätzlich die Vertikalverteilung des Zooplanktons zu untersuchen. Ziel dieser Arbeit war es zu untersuchen, ob der Senghor-Seeberg einen Effekt auf die Abundanz und Vertikalverteilung des Zooplanktons auf Großgruppen-Ebene hat. Die Gesamtabundanz war am Hang des Seeberges geringer als an den ozeanischen Referenzstationen. Auch zeigten einige Taxa am Seeberg andere Vertikalverteilungen als an den Referenzstationen. Unter anderem die Fischlarven, welche als einzige Gruppe bis zur niedrigsten taxonomischen Ebene bestimmt wurden. Mittels der durchgeführten multivariaten Analyse konnten jedoch keine Effekte des Senghor-Seeberges auf die Zooplanktonzusammensetzung herausgestellt werden. Zur Untersuchung der trophischen Interaktionen innerhalb des Zooplanktons wurden von ausgewählten Taxa die stabilen Isotopenverhältnisse von 815N und 813 C gemessen. 15N und 13 C reichem sich in Organismen mit Erhöhung der trophischen Ebene in charakteristischer Weise an. Somit ist die Trophiestufe umso größer, je höher der Anteil des schweren Isotopes im Vergleich zum leichten ist. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass die Isotopensignatur über das ganze Leben eines Organismus aufgebaut wird, während z.B. Mageninhaltsanalysen nur eine Momentaufnahme ermöglichen. Die Isotopensignaturen fielen bei den meisten Taxa wie erwartet aus, stellten aber bei einigen die allgemein bekannte Ernährungsweise in Frage.

Description: S. latissima-Populationen treten in der Ostsee nur im Übergangsbereich zur Nordsee - Kattegat bis in die Region um die Darßer Schwelle - auf. Diese auffällig eingeschränkte Verbreitung von S. latissima-Populationen in der Ostsee deutet auf eine physiologische Ausbreitungsbarriere hin. Eine denkbare Erklärung dafür wäre, dass die oxidative Pathogenabwehr - ein essentielles Element der natürlichen Resistenz von Phaeophyceen der Ordnung Laminariales (Küpper et al. 2002) - aufgrund der geringen Salinitäten der inneren Ostsee von der Alge nicht aufrechterhalten werden kann. In der vorliegenden Arbeit wurde in zwei Experimenten an S. latissima-Sporophyten aus der Ostsee die lnduzierbarkeit einer oxidativen Pathogenabwehr durch a-1,4-L-Guluronsäure-reiches Oligoalginat und deren Einfluss auf die Photosynthese untersucht. Darüber hinaus wurden in einem dritten Experiment die Auswirkungen von salinitätsinduziertem Stress auf die oxidative Pathogenabwehr sowie deren Beitrag zur Kontrolle des bakteriellen Aufwuchses untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass durch a-1,4-LGuluronsäure eine Induktion der oxidativen Pathogenabwehr erfolgt, die in Bezug auf den Elicitor eine Struktur- sowie Konzentrationsabhängigkeit aufweist. Eine lokale negative Beeinflussung der Photosynthese durch die Elicitierung konnte ebenfalls nachgewiesen werden. Überraschenderweise reagierten die Algen im letzten Versuch nicht mit einem „oxidative burst" auf die Elicitierung, was auf ihren schlechten physiologischen Zustand zurückzuführen sein könnte. Die Untersuchung, ob die Sporophyten mit Hilfe des „oxidative burst" ihren bakteriellen Aufwuchs kontrollieren und ob dies durch geringe Salinitäten beeinträchtigt wird, führte zu keinem signifikanten Resultat. Das Ergebnis deutet aber daraufhin, dass die H2O2-freisetzende Reaktion durch die Fitness der Algen beeinflusst wird. Die Resultate dieser Arbeit sprechen nicht dagegen, dass die eingeschränkte Verbreitung von S. latissima in der Ostsee auf eine Reduktion der oxidativen Pathogenabwehr zurückzuführen ist. Allerdings kann eine solche Reduktion nicht sicher bestätigt werden. Weiterführende Untersuchungen sollten demnach darin bestehen aufzuklären, ob die oxidative Pathogenabwehr tatsächlich durch die geringen Salinitäten eine Reduktion erfährt und ob dies einen Einfluss auf die natürliche Resistenz der S. latissima-Populationen in der Ostsee hat.

Description: In den Jahren 2005 und 2006 wurden wöchentliche Zooplankton- und Fischlarvenfänge mit einem WP2-Netz (200µm Maschenweite) und einem Bongo-Netz (500µ Maschenweite) an der Station "Wittlingskuhle" in der Kieler Förde durchgeführt. Aus den WP2 Fängen wurden Copepoden nach Art, Geschlecht und Copepoditen bestimmt, weiteres Zooplankton wurde in Gruppen unterteilt ( Ciripedia, Cladoceren, Bivalvia, Gastropoda, Polychaeten). Aus den Bongo Fängen wurden Quallen (Aurelia sp. und Pleurobrachia pileus), Fischeier, Fischlarven und Jungfische (hauptsächtlich Clupeidae und Gobiidae) bestimmt. Die Abundanzen der untersuchten Gruppen schwankte erheblich im zeitlichen Verlauf, dennoch konnten Trends festgetellt werden. Die Copepodengemeinschaft wurde von dem Calanoid Pseudocalanus elongatus dominiert, gefolgt von dem Cyclopoid Oithona similis. Sie bildeten mit Temora longicornis und Eurytemora affinis eine Frühjahr-Sommer Gemeinschaft. Darauf folgte eine Sommer-Herbst Gemeinschaft mit Centropages hamatus und Acartia sp.. Die Zusammensetzung der Fischeier im Jahr 2006 war durch die der Plattfische geprägt. Sie zeigten ihr Maximum im Juni. Fischlarven wurden von Hering und Grundeln dominiert und von Mai bis Juli nachgewiesen, wobei sie im Jahr 2006 später auftraten. Fischlarven und Copepoden traten in ihren Maxima in beiden Jahren gemeinsam auf. Pleurobrachia pileus trat im Jahr 2005 in geringen Konzentrationen auf, im Jahr 2006 hingegen war sie mit hohen Abundanzen im Winter und Frühjar, bis 7°C Wassertemperatur, nachzuweisen. Um einen möglichen Einfluß der Hydrographie auf die Saisonalität des Zooplanktons zu untersuchen, wurden der zeitliche Verlauf von Chlorophyllgehalt, Sauerstoffsättigung, Temperatur, Salzgehalt und Pegelstand begleitend untersucht. Es konnte die Annahme bestätigt werden, dass das Zooplankton durch windinduzierte Strömungsereignisse in der Förde fleckenhaft verteilt war. Anhand der Pegelstandsänderungen konnten Austrom- und Einstromereignisse beschrieben werden, die Einfluß auf die Artenzusammensetzung des Zooplanktons hatten. Außerdem wurden sowohl erhebliche Abundanzschwankungen in den Fängen festgestellt als auch eine zeitliche Verschiebung des Auftretens typischer Arten. Ein übergeordneter saisonaler Rhythmus war dennoch erkennbar. Damit konnte der Einfluß von Ströumungsereignissen auf die Zooplanktongemeinschaft in der Kieler Förde verifiziert werden.

Description: Between the years 2003 - 2006, a total of 247 cephalopod specimens were collected by means of bottom trawling from depths between O and 600 m in the waters around East-, South- and West Greenland. In addition to the known resident Arctic cephalopods Teuthowenia mega/ops, Cirroteuthis mulleri, the sepiolids Rossia moelleri, Rossia palpebrosa, Rossia megaptera, the boreoatlantic armhook squid Gonatus fabricii, the spoonarm octopus Bathypolypus bairdii, Bathypolypus arcticus and Bathypolypus pugniger, three species were reported in this area for the first time: Mastigoteuthis agassizi were encountered east, Todarodes sagittatus and Brachioteuthis riisei west of Greenland. The most abundant species was Rossia moelleri, followed by Gonatus fabricii and Bathypolypus bairdii. New information was gathered about horizontal and vertical distribution of the most common cephalopods, as well as data on their population structure and reproductive biology. Further, this study provides new relationships of beak size to mantle length and body mass for the most common species. Additional hydrographical measurements of ambient temperature and salinity above the bottom were sampled in these areas in order to discuss distributional characteristics of the newly found cephalopod species. This document also provides a maturity scale for the cephalopods Rossia and Bathypolypus, which are common in this area.

Description: Biological invasions can markedly influence the biodiversity of marine fouling communities and cause considerable economic damage. Ship hulls and ballast water tanks are possible vectors for the dispersal of invasive species. The number of invasions facilitated by these vectors is expected to increase due to the expansion of shipping routes and an increase in the number of ocean-going ships. In this context, little is known about the invasion ecology of entire fouling communities consisting of macroalgae and macroinvertebrates. It is also not fully understood how the age of a community influences its stability towards environmental change. The longer introduced communities persist after a transport, the more likely it is that single species reproduce and release propagules, which could initiate a new invasion. To investigate this subject, an experiment was conducted using natural fouling assemblages. I translocated fouling assemblages, differing in species richness and composition, between two shallow, sub-tidal habitats on the north-east coast of England. In this study, assemblage age was experimentally manipulated at two levels: I let fouling organisms establish on settlement panels for 2 months and 8 months, respectively. The same experiment was repeated during a different season with 2 month and 4 month old assemblages. The community dynamics were observed over a period of 18 weeks after translocation. At the one site, Bugula angustiloba, Ascidiella aspersa, Ciona intestinalis, Botryllus schlosseri and Didemnum spp from the introduced assemblages temporarily invaded the resident assemblages, despite high levels of environmental stress. I assume that a low productivity of the recipient site and large amounts of available settlement substrata present in the resident communities, the species identity of the introduced species (e.g. short larval dispersal), their repeated introduction during the second experiment were responsible for facilitating the transient establishment of the introduced species. At the other site, the introduced assemblages underwent a process of structural convergence towards resident assemblages after transplantation. Based on the data obtained from the experiment, I calculated the convergence rates between resident and translocated communities. Generally, older, species-rich assemblages showed slower rates of convergence than younger, less rich assemblages. Intrinsic characteristics of the assemblages at the time of transplantation, such as diversity, species identity and the amount of available settlement substrata were considered as possible determinants of the convergence rate. In this context, the influence of diversity on community stability has been controversially discussed for several years. Different diversity measures (Species Richness, Shannon- Weaver index, and functional diversity) were correlated with the convergence rate i.e. community stability towards environmental change. Shannon Weaver index was the only diversity measure that was significantly negatively correlated with the convergence rate of both experiments. This correlation between Shannon Weaver index and community stability may be considered as a “sampling effect”. The more species are present in a community the higher is the probability that species that stabilise the community are present. The availability of settlement substrata was significantly positively correlated with the convergence rate. In conclusion, species identity, diversity and available settlement space are good stability predictors. As a practical implication for the control of bio- invasions I recommend the frequent cleaning of ship hulls and cleaning of oil platforms before transport as fully matured fouling communities have a high potential to initiate invasion.

Description: The stock size of the European Eel (Anguilla anguilla) has decreased for decades, and this development has assumed alarming propotiions. Considered reasons for this decline are high fishing pressure, the loss of accessible habitats, the global climate change and, particularly, the bad health conditions of spawners. Due to the widespread infections with the swimbladder nematode Anguillicola crassus and several viruses (e .g. EVEX, Herpesvirus anguillae) and the contamination from various pollutants, many spawners seem to be unable to reproduce successfully. The dioxin-like polychlorinated Biphenyls (PCBs) are considered to be particularly harmful to the success of reproduction, because of their reproduction and embryo toxicity. The identification of unpolluted habitats, in which healthy spawners could develop, would be of great importance to restore the eel stock in Europe. Such habitats could produce spawners with big spawning capacities, which could strengthen the stock with the help of profitable reproduction. lt is necessary to gain a comprehensive knowledge of coplanar PCB levels in eels of European waters in order to identify such habitats. However, due to the difficult analysis of coplanar PCBs, this knowledge is still fragmentary. The analysis of differential gene expression could provide a relatively uncomplex alternative method and facilitates large-scale PCB monitoring. This study investigated if PCB levels of the European eel could be detected by using the inductive potencies of coplanar PCBs on the cytochrome P4501A-system (CYPlA). Therefore, the transcription activity of the cytochrome P450 lA 1-gene (CYP lA 1) was determined at different PCB levels by using a RT-PCR. Furthermore, it was tested if the coplanar PCBs had an influence on the transcription of a glyceraldehyde-3-phosphatedehydrogenase gene (GAPDH). This was carried out in order to examine if it could be used as a reference gene to standardise quantitative and semiquantitative expression analyses in PCB contaminated eels. After the intraperitoneal injection of a single 〈lose of different amounts of 3,3 ',4,4' -tetrachlorobyphenyl (PCB No. 77) into young eels (14 - 22 cm), the expression activities of both genes were determined in liver and gills. This study showed that the CYPlAl-expression is induced in liver and gills of the European eel by the intraperitoneal injection of PCB No. 77. The expression in gills was dose dependent, which is a basic requirement for quantitative gene expression analyses. Consequently, according to this study, the use of differential gene expression analyses for PCB-monitoring is possible. The GAPDH expression was affected by the PCB-injection, as well. High PCB concentration led to an elevated GAPDH transcription in the liver, but not in the gills. This study suggests that GAPDH shouldn't be used as a reference gene in quantitative gene expression analyses after high PCB exposures, because it is not expressed independently of high PCB concentrations.

Description: Makroalgen sind wichtige Primärproduzenten in den euphotischen Zonen derKüstenbereiche. Durch anthropogene Einflüsse werden diese Ökosysteme starkbedroht, so kommt es vielerorts zu einer zeitweiligen oder permanenten Wassertrübung durch z. B. erhöhte Sedimentation oder Eutrophierung. Beides führtdazu, dass die Eindringtiefe des Sonnenlichts verringert wird und somit die Algen weniger Licht zur Verfügung haben. Durch diesen Lichtmangel können Algen gestresst werden und sind somit anfälliger gegenüber Fraßfeinden oder Epibionten aller Art. Meine Diplomarbeit beschäftigt sich damit, inwiefern sich die Verteidigung von Makroalgen mit zunehmendem Lichtmangelstress verändert. Der Hintergrund war die Annahme, dass die Bildung besonders von chemischen Fraßschutzmitteln energieaufwendig für Pflanzen ist. Die Folge daraus ist, dass der Alge mit zunehmendem Stress weniger Energie für ihre Verteidigung zur Verfügung steht, da sie die ihr verbleibende Energie in den Erhalt ihrer Biomasse investieren muss. Um dies zu überprüfen, wurden Algen durch Lichtmangel gestresst und anschließend auf ihre Attraktivität auf Konsumenten bzw. auf eine chemische Aktivität gegenüber Makro- und Mikroepibionten untersucht. Einzelne Algenindividuen wurden unter verschiedenen Lichtintensitäten gehältert um anschließend zu testen, ob die Stärke der Verteidigung eine Funktion des Lichtmangels ist. Untersucht wurden 2 Braunalgen: Zonaria turneriana (Dictyotales) und Carpoglossum confluens (Fucales). Mit Algenmaterial beider Arten wurden nach der Stressinduktion folgende Versuche durchgeführt: Fraßversuche mit Paridotea ungulata (Isopoda), Antifoulingtests mit Mytilus edulis (Bivalvia) und bakterielle Inhibitionsversuche. Bei keiner der beiden Arten konnte jedoch ein signifikanter Zusammenhang zwischen den verwendeten Lichtintensitäten und der Verteidigung gegen Konsumenten oder Epibionten festgestellt werden. Auch der Vergleich der Mittelwerte der verschiedenen Antwortvariablen zeigte keine signifikanten Unterschiede zwischen den Lichtintensitäten auf. Bei Z. turneriana wurde das Vorhandensein einer Verteidigung gegen alle drei Organismengruppen festgestellt, jedoch war diese nicht abhängig von den Lichtbedingungen, unter denen die Algen gehältert wurden. Die Versuche mit C. confluens zeigten hingegen keinen Hinweis auf eine chemische Verteidigung und es wurden keine Unterschiede bezüglich der Verteidigungsfähigkeit zwischen den Algen aus den unterschiedlichen Lichtintensitäten gefunden. Die Ergebnisse meiner Arbeit unterstützen nicht die Theorie, dass die Bildung von chemischer Verteidigung energieaufwendig ist.

Description: The emissions of carbon dioxide into the atmosphere have risen strongly since the beginning of the industrialisation. About 48% of the anthropogenic C02 emissions are taken up by the world's oceans. The excess carbon dioxide interferes with the ocean's capacity to buffer changes in pH, the carbonate system, and causes the acidification of the seawater. A decrease in the pH value ofthe ocean has negative consequences for calcifying metazoans, e.g. bivalves, because their calcification process may be negatively influenced. Larval stages are more sensitive to declining pH values than adults, but still there are only few studies on larvae. In the present study, the effects of acidified seawater on growth, survival, and shell calcium content of larvae of the European oyster (Ostrea edulis L.) were investigated. The seawater was acidified by addition of HCI, and five pH values below the recent pH were created, decreasing in steps of 0.25 units. One treatment was left at the natural condition, another treatment was alkalised to simulate a pre-industrial pH value. The experiment was performed in 2 liter glass bottles with separate aeration for each treatment. Air from the headspaces of the bottles was pumped into the water, thus a mixing with outside air was prevented. Acidified seawater had a significantly negative effect on larval shell length. The smallest shells and slowest growth were found in larvae cultivated at the lowest pH value. Survival rates were not significantly affected by the pH value, although larvae in the alkalised treatment survived seven days longer than in all the other treatments. An effect of the pH value on the calcium content as an indicator of shell calcification could not be proven, although this may be due to the processing of the samples.

Description: During the last decades, marine ecosystems have experienced an increasing amount of bioinvasions mediated by human activities, which have often caused irreversible changes in the affected environment. Recent studies have revealed ship traffic as a major anthropogenic pathway and source for introductions. However, the role of sessile epibenthic communities attached to ship hulls, i.e. fouling communities, as a source of species’ invasion after transport to a new environment has hardly been investigated. The first obstacle for a transported species to become invasive is its survival in the new habitat. For a transported organism, the probability to establish successfully should increase with the stability of the community it is part of. Controversially discussed concepts predict the ability of a transported community to resist against environmental changes and recruitment by the local, non-indigenous species based on its diversity. The present study aims to investigate the mechanisms that determine the stability of marine fouling communities after transport into a new environment. Assemblages of two different successional stages (2-months and 4-months old) were transplanted from a port site to a lagoon site, and vice versa, in the inner Tokyo Bay, Japan. Their stability was measured as the rate at which they converged to local communities of the same successional stage in terms of community composition. In all cases, older transplanted fouling communities converged slower towards their native counterparts than younger ones. Subsequent analyses on community diversity and available settlement substratum – the most important resource in hardbottom communities – and the convergence rate did not detect any significant relationship between them. Instead, the identity and life strategy of species present in the transplanted communities as well as the species present in the environment were the most important factors determining the persistence of the introduced communities. More precisely, bivalves and a serpulid worm strongly enhanced the stability of fouling communities in the new environment, while Molgula manhattensis and Polydora cornuta accelerated the convergence process by rapid recruitment from the local environment into the introduced communities and as well by mortality after transport of the second species. The importance of key species and their life strategies does not support the diversity-stability hypothesis and should lead to a concept that predicts community stability from the life strategy of component species. Moreover, as a practical implication of this study, the establishment of fouling communities on mobile substrata should be controlled in order to reduce the risk of marine bioinvasions caused by matured fouling communities.