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KOSMOS 2023 Helgoland mesocosm study on ocean alkalinity enhancement: phytoplankton and microzooplankton abundance and biomass data

This dataset contains species-resolved phytoplankton and microzooplankton abundance and biomass data from the KOSMOS 2023 Helgoland mesocosm experiment conducted in the coastal waters off Helgoland Island in the North Sea, Germany. The experiment investigated the effects of Ocean Alkalinity Enhancement (OAE) on plankton communities during the development of a natural spring bloom. Six mesocosms (~6 m³) were subjected to an immediate dilution OAE scenario, establishing an alkalinity enhancement gradient ranging from ΔTA 0 to 1250 µmol kg⁻¹ in increments of 250 µmol kg⁻¹ through calcium-based alkalinity addition. The dataset includes taxonomically resolved phytoplankton and microzooplankton abundance (cells mL⁻¹), carbon biomass (µg C L⁻¹), functional group classifications, and World Register of Marine Species (WoRMS) taxonomic identifiers. Associated carbonate chemistry measurements, including total alkalinity (TA), dissolved inorganic carbon (DIC), pH, fugacity of carbon dioxide (fCO₂), salinity, temperature, and calculated ΔTA values are provided for each sampling event.

Freisetzung organischer Verbindungen durch planktische Primaerproduzenten - Folientankexperimente

Im Meer geloeste organische Substanzen (Aminosaeuren, Kohlenhydrate, Lipide) werden in Zusammenhang mit der Entwicklung des Planktons sowohl in mehreren cbm grossen abgeschlossenen Wasserkoerpern (Folientankexperimente) (1) als auch aus natuerlichen Oberflaechenfilmen und oberflaechennahen Wasserschichten (2) analysiert. Diese Analysen werden auch bei ozeanographischen Projekten wie FLEX 76 (3) durchgefuehrt. Neben den geloesten organischen Substanzen werden weitere oekologisch wichtige Parameter analysiert. Schwerpunkte hierbei sind z.B. Planktonsukzessionen (1); Stoffbilanzen fuer N und P (1, 3); raeumliche und zeitliche Variabilitaet chemischer und biologischer Parameter (1, 2). Im Rahmen dieser Oekosystemanalysen werden auch Stofffluesse und andere Wechselwirkungen untersucht.

Kurzfristige Variabilität von Klima und Ozeanographie des subtropischen Nordwest-Atlantik

Mit detaillierten paläo-ozeanographischen Zeitserien soll das Wechselspiel zwischen nord- und südatlantischen Wassermassen und die Veränderlichkeit des transäquatorialen Wärmestromes rekonstruiert werden. Über Passagen in den Kleinen Antillen fließt warmes Oberflächenwasser aus dem Nordatlantik durch das Tobago Becken in die Karibik. Dieses Wasser fließt weiter in den Golf von Mexiko, dem Ursprungsgebiet des warmen Golfstromes. Das hier beantragte Vorhaben konzentriert sich auf die mikropaläontologische Auswertung von Sedimentmaterial, das im Rahmen der fünften Expedition des internationalen IMAGES Projektes im Juni 1999 im Tobago Becken gewonnen wurde. Feinskalige Paläo-Oberflächentemperaturprofile sollen für die letzten 150.000 bis 200.000 Jahre mit Hilfe der statistischen Bearbeitung der Vergesellschaftung planktonischer Foraminiferen entlang eines 38 m langen Sedimentkernes erstellt werden. Damit sollen kurzfristige Variabilitäten im Warmwasserpool des subtropischen Nordatlantik nachgezeichnet und versucht werden, zeitliche und mechanistische Querbezüge zu den raschen Klimawechsel im nördlichen Nordatlantik abzuleiten.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Untersuchungen zur trophischen Bedeutung und Metapopulationsstruktur von Arten des gelatinösen Zooplanktons im Südpolarmeer über DNA-Metabarcoding

Gelatinöses Zooplankton (GZP), darunter pelagische Ctenophoren, Nesseltiere und Salpen, gelten als Gewinner des Klimawandels. In mehreren marinen Ökosystemen weltweit hat ihre Zahl in den letzten Jahrzehnten erheblich zugenommen. Diese so genannte "Gelierung" gilt auch für die sich erwärmende Region des Südpolarmeers mit ihrer bekannten Verschiebung von einem krillbasierten zu einem salpenbasierten Ökosystem. Abgesehen von den Salpen werden andere gelatinöse Zooplankter der Antarktis kaum untersucht, da diese schwer erfassbaren Vertreter des pelagischen Lebensraums aufgrund methodischer Beschränkungen mit den traditionellen Netzbeprobungen nicht bzw. kaum nachweisbar sind. Entsprechend wird die Vielfalt des GZPs bislang nicht erhoben, ihre Biodiversität und Abundanz unterschätzt. Wenn man bedenkt, dass das GZP einen großen Teil der pelagischen Biomasse ausmacht und noch zentraler im Kontext der Ozeanerwärmung wird, könnte ihre ökosystemare Bedeutung als Nahrungsressource für höhere tropische Ebene zunehmen. Bis vor kurzem galt GZP allerdings als "trophische Sackgasse". Diese klassische Sichtweise ist darin begründet, dass durch die schnelle Verdauung des wässrigen, weichen Gewebes von GZP, diese - ebenso wie in den Netzfängen - nicht mehr in den Verdauungsorganen von Beutetieren nachweisbar sind. Erste neuere Studien haben jedoch gezeigt, dass viele Taxa routinemäßig GZP im gesamten Weltozean konsumieren. Mit diesem DFG-Antrag wollen wir diesen Paradigmenwechsel für pelagische und demersale Ökosysteme des Südpolarmeers validieren. Zu diesem Zweck werden wir die räumlich-zeitliche Variation in der Nahrungszusammensetzung und das Auftreten von GZP-Räubern für Amphipoden- und Fischarten mit Hilfe eines DNA-Metabarcoding-Ansatzes untersuchen.Anschliessend wollen wir auf der Grundlage der Millionen von DNA-Messwerten, die mit dieser Methode und bioinformatischer Entrauschung gewonnen wurden, eine metaphylogeographische Studie durchführen. Damit wollen wir die genetische Struktur und die Populationskonnektivität der sonst schwer zu beprobenden gallertartigen Zooplanktonarten untersuchen.

Suivi biologique de l'etang de la Combe Chapuis (Geneve) (FRA)

Le suivi biologique de l'etang de la Combe Chapuis (Geneve) se poursuit depuis 1979, date du creusement de l'etang et a pour but principal de suivre la colonisation de l'etang par le phytoplancton, zooplancton, les algues, les macrophytes et les invertebres benthiques. (FRA)

Meer-Süßwasserunterschiede in der Strukturierung des mikrobiellen Nahrungsnetzes durch Räuber-Beute-Beziehungen - Teilprojekt 2 von 6 Anträgen im Rahmen eines Antragspakets 'Vergleich von Kontrollmechanismen in marinen und limnischen Nahrungsnetzen')

Es soll durch Mesokosmosexperimente und ergänzende Laborversuche mit Modellsystemen untersucht werden, welche Auswirkungen die unterschiedliche Zusammensetzung des Mesozooplanktons im Meer (überwiegend Copepoden) und im Süßwasser (überwiegend Cladoceren) auf die Struktur des mikrobiellen Nahrungsnetzes hat und inwieweit sich Prädationseffekte des Zooplanktons über die Protozoen bis zur Bakterienebene fortsetzen. Für diesen Vergleich stehen folgende Fragestellungen im Vordergrund: 1) Welchen Prädationseifluß haben limnische und marine Vertreter von cladoceren- und copepoden-dominiertem Zooplankton auf die verschiedenen funktionellen Gruppen heterotropher und mixotropher Protozoen? 2) Gibt es vom Mesozooplankton ausgehende direkte und indirekte (über die Protozoen) Wirkungen auf die Diversität, phänotypische Ausprägung und die Aktivitätsmuster des Bakterienplanktons? 3) Gibt es Unterschiede in den phänotypischen Anpassungen (z.B. Morphologie, Oberflächeneigenschaften, Exopolymere) planktischer Bakterien an Protozoenfraßdruck im limnischen und marinen Bereich?.

Schwermetalle im Bodensee und in seinen Zufluessen

Die Untersuchungen erfassen zahlreiche, umweltrelevante Metalle in See- und Flusswasser, See- und Flussschwebstoffen, Seeorganismen (Plankton), Seesedimenten. Die analytische Bestimmung erfolgt mit Hilfe der AAS. Ziel der Untersuchung: 1. Beobachtung kurz- und langfristiger Konzentrationsschwankungen von Metallen, die durch besondere Schadwirkung (Toxizitaet) gekennzeichnet sind (Cd, Cr, Cu, As, Pb, Zn; Stichproben von Hg, Se, Tl). 2. Metalle als Indikatoren wichtiger limnischer Prozesse: a) Redoxverhaeltnisse (Mn, Fe); b) Aufnahme durch Primaerproduzenten; c) Kreislaeufe im See; 3. Charakterisierung besonderer Wasserkoerper durch ihr Metallspektrum.

Neusiedler See: Monitoring Fischerei

Zielsetzung: Die Maßnahmen und Eingriffe, die im Rahmen der Realisierung eines fischereilichen Managementplanes zur Durchführung kommen, müssen in ihrer Wirkungsweise überprüft werden. Zu diesem Zwecke ist ein Monitoring unerlässlich. Die Ziele eines solchen Monitorings sind: - Semiquantitative/qualitative Bestandserhebung: CPUE (catch per unit effort) - Fänge mittels Kiemennetzen unterschiedlicher Maschenweiten (10, 15, 18, 20, 24, 30 mm); 1 x pro Monat (April - Oktober) in der Bucht der Biologischen Station und im freien See. Elektrobefischung (4 x pro Jahr) an ausgewählten Punkten im Schilfgürtel (in Übereinstimmung mit jenen aus der vorangegangenen Managementstudie). - Ringwadenbefischung (Methodenabstimmung mit Echolotung). - Erfassen der Populationsstruktur: Vermessen der Fische, Altersbestimmung, Gonadenanalyse. - Trophische Einmischung: Nahrungsanalysen; Erfassen der planktischen und benthischen Nährtiere. - Quantitative Erfassung des Fischbestandes mittels Echolotung. Zwischenergebnisse: Die Dichte der Freilandtermine erlaubte für die meisten Arten eine Analyse der Fortpflanzungsstrategie, der Populationsentwicklung im Jahresverlauf und eine Unterscheidung verschiedener Altersklassen. So weisen die Längenverteilungen der YOY (young of the year) den Zander und Flussbarsch als 'single spawner/Einmallaicher mit einer vergleichsweise kurzen Laichzeit aus, während Laube, Blaubandbärbling und Sonnenbarsch 'multiple spawner/Mehrfachlaicher sind, d.h. mehrmals und über einen längeren Zeitraum ablaichen. Die Dauer der Laichzeit von Rotauge, Rotfeder und Güster liegt dazwischen. Für Rotauge und Rotfeder konnten markante Wachstumsunterschiede zwischen den verschiedenen Untersuchungsjahren aufgezeigt werden. Zur Beurteilung der trophischen Einnischung der Fischarten des Schilfgürtels wurden detaillierte Nahrungsanalysen von Sonnenbarsch, Blaubandbärbling, Flussbarsch, Rotauge und Rotfeder sowie einer geringeren Zahl von Giebel, Karpfen und Schleie durchgeführt. Die Ergebnisse deuten auf eine Überlappung der Nahrungsansprüche von Karpfen, Giebel und Schleie hin. Bei Betrachtung der Großgruppen der aufgenommenen Beutetiere scheinen Sonnenbarsch, Flussbarsch und die drei übrigen Cypriniden die gleichen Nahrungsquellen zu nutzen. Die Analyse der Beutetiere auf Artniveau offenbarte jedoch teilweise deutliche Unterschiede in der Wahl der Nahrungsgründe. Die Echolotung (Horizontalbeschallung) erfuhr ihren Ersteinsatz im Sommer 1996. Seither wird Ende August/Anfang September der Fischbestand der Freiwasserzone des Sees mit dieser Methode erhoben. Die gewonnenen Verteilungsbilder (z.B. Abb.1) lassen einen deutlichen Zusammenhang zwischen Strukturen im See (Schilfinseln, Makrophyten) und höherer Fischbiomasse erkennen. Im offenen See findet man vor allem kleinere Fische und die Fischbiomasse ist gering. Mehr und größere Fische werden in windgeschützten und/oder strukturierten Bereichen des Sees gefunden.

Nahrungsketten und Naehrstoffumsatz

Die Rolle der Fische beim Energie- und Naehrstoffumsatz soll einerseits im Hallwilersee (z.B. Grazing-Effekt) und andererseits in der Glatt (Forschungs-Schwerpunkt 'Fliessgewaesser') untersucht und quantitativ erfasst werden. Dabei geht es in erster Linie um die Frage, welchen Einfluss die Fische auf Zusammensetzung und Abundanz der jeweiligen Futterorganismen wie Zooplankton oder Benthos ausueben und welchen Beitrag sie an die Remobilisation von Naehrstoffen leisten. Die Arbeiten sollen in enger Zusammenarbeit mit der Fachabteilung Hydrobiologie/Limnologie durchgefuehrt werden.

An integrated multiple driver mesocosm experiment reveals the effect of global change on planktonic food web structure

We conducted a mesocosm experiment with an integrated multiple driver design to assess the impact of future global change scenarios on plankton, a key component of marine food webs. The experimental treatments were based on the RCP 6.0 and 8.5 scenarios developed by the IPCC, which were Extended (ERCP) to integrate the future predicted changing nutrient inputs into coastal waters. The mesocosm experiment was conducted over three weeks in late-summer (August-September) 2018. Seawater containing a natural plankton community was collected from the coastal North Sea. At the onset of the experiment, CO2 saturated seawater was added to the ERCP scenario mesocosms to adjust pCO2 and pH levels for each scenario. To create a realistic environment, we also manipulated the atmospheric pCO2 in the enclosed mesocosm tanks throughout the experiment. Seawater temperature was adjusted daily according to the current North Sea temperature measured at the Helgoland Roads for the Ambient, and 1.5°C and 3.0°C warmer for the ERCP 6.0 and ERCP 8.5 scenarios, respectively. Dissolved nutrient concentrations were determined at the onset of the experiment and adjusted to reach the desired N:P ratios. Samples were taken in an interval of 1-3 days depending on the phytoplankton bloom development, and community composition, except for the large mesozooplankton, was monitored throughout the experiment period.

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