Description: Riffe haben seit den Arbeiten DARWINS nichts von ihrer Faszination als Objekte biologischer und geologischer Forschung eingebüßt. So widmet sich der DFG-Schwerpunkt "Riff-Evolution und Kreide-Sedimentation" der Erforschung von Steuerungsprozessen in diesen bedeutenden Ökosystemen an ausgewählten fossilen und rezenten Fallbeispielen. Das Riff, das in dieser Untersuchung vorgestellt wird, wächst in einem vor wenigen Jahrtausenden noch vergletscherten Gebiet in Nordnorwegen nördlich des 70° Breitengrades. Es stellt sich daher vorrangig die Frage nach dem Faktorengefüge, welches eine Riftbildung unter hochboreal-subarktischen klimatischen Bedingungen ermöglicht. Die Beantwortung dieser wichtigen Frage umschlieBt eine Analyse von geologischen und biologischen Prozessen, die sich in unterschiedlichen zeitlichen Maßstaben abspielen: von den intra-annualen Zyklen (Fortpflanzung, Stürme, etc.) bis hin zu MILANKOVITCH-Zyklen in der Größenordnung von 104 bis 105 Jahren. Das untersuchte Riff hat eine Ausdehnung von 125000m2 und existiert seit mindestens 200 Jahren. Obwohl die Kalkalgen nur ca. einen Millimeter pro Jahr wachsen, liegen die Karbonatproduktionsraten von durchschnittlich 1400g m-2 Calziumkarbonat pro Jahr in etwa in der Größenordnung tropischer Kalkalgen. Die Ursache liegt im außerordentlich hohen Konkurrenzvermögen der langsamwachsenden Kalkalgen gegenüber anderen schnellwüchsigen sessilen Karbonatproduzenten, z.B. Balaniden, Bryozoen, Serpuliden und Spirorbiden. Der weitgehende Ausschluß dieser sessilen Invertebraten von der lebenden Kalkalgenoberfläche führt zu einem geringdiversen, jedoch außerordentlich dicht besiedelten Kalkalgen-Ökosystem. Die Steuerung ist das Ergebnis komplexer co-evolutiver Wechselwirkungen zwischen Kalkalgen, Bakterien und den Larven herbivorer Organismen. Diageneseprozesse beginnen in vivo, beschränken sich jedoch auf die Zementation intrapartikularer Zellhohlraume der Algenthalli. Dadurch erfahren die Algen frühzeitig eine interne Stabilisierung. Neben der Bioerosion kontrollieren Stürme das Sedimentationsgeschehen im Riff. Die-Riff-assoziierten Sedimentstrukturen lassen sich auf Sturmereignisse zurückführen. Dabei entstehen in Abhängigkeit von der Küstentopographie charakteristische sedimentäre Fazies. Sturmumlagerungen vor einer geschlossenen Küstenlinie erzeugen parallele Fazieszonen um das Riff. Die Masse des umgelagerten Riffschutts wandert in Richtung Strand. Algen-Bioherme in einem Sund weisen eine einsinnig gerichtete Faziesabfolge auf. Hier kommt es zu episodiscben Dislokationen bis in die Fjordtröge. Bedingt durch die glazio-isostatische Hebung Fennoskandiens erlauben großflächige Landaufschlüsse eine hohe zeitliche Auflösung der Etablierung der Karbonatfazies nach dem Ende des letzten Glazials. Karbonatsedimente sind seit dem Atlantikum (8000-5000 J.v.h.) vorhanden. Die Karbonatproduktion wurde auch im Holozän von Kalkalgen dominiert. Jedoch belegen die 14C-Alter autochthoner subtidaler Kalkalgen-Bivalven-Gemeinschaften episodische Produktionsphasen um 6000 bis 5500 J.v.h und 4800-3800 J.v.h. In diese Zeitintervalle fallen auch bedeutende Umlagerungsereignisse, die durch weitläufige Strandwall-Ablagerungen dokumentiert sind. Jüngere Strandwälle, die den sukzessiven Rückzug des Meeres von den sich hebenden Küstenplattformen belegen, wurden vor 3400-2600 J.v.h. und 1800-900 J.v.h. angelegt. Das Auftreten der Produktionsphasen der subtidalen Karbonatproduzenten und die massiven Umlagerungsphasen stehen im Einklang mit den hochfrequenten Meeresspiegelfluktuationen, die seit 6000 Jahren im Untersuchungsgebiet nachzuweisen sind. Biogene Karbonatproduktion durch Kalkalgen ist immer dann bedeutend, wenn die insgesamt regressive Tendenz, bedingt durch die Hebung des Untergrundes, durch eustatische Transgressionen kompensiert wird. In diesen Zeiten herrschen 'stabile' hydrographische Umweltbedingungen hinsichtlich des Meeresspiegelniveaus vor. Während dieser Phasen können Sturmereignisse große Strandwallsysteme im Intertidal aufbauen. Die Untersuchungen zeigen, daß bereits wenige Tausend Jahre nach dem Rückzug der Gletscher bedeutende Karbonatproduktion bis hin zur Bildung von Riffen einsetzen kann.

Description: This thesis is a contribution to the GOLDFLOS project, which analyses the varying influence of near bottom currents on recent sediments and benthic communities in the southern Florida Straits. This study focuses upon grain size analysis and the development of an age model for core S016417-2. The recent current regime and the regional environment is depicted by grain size analyses. Surface sediments along a transect from the North Cay Sal Bank to the Florida slope demonstrate the predominant sedimentary and environmental conditions with their grain size distribution. There is a notable change in high sand content and mean sortable silt values on the Cay Sal slope to low sand content and lower mean sortable silt values at the bottom of the Florida slope. This difference in sediment composition is caused by near bottom current variations and lateral input of the Cay Sal carbonate platform. The analysis of planktonic oxygen isotopes of the late Pleistocene sediment core infers palaeoclimatologic and oceanographic conclusions. The core reaches the Ericson V Zone in a continuous sequence, with a basal age of 278900 calendar years, i.e. Oxygen Isotope Stage 8. The sand content shows an analogue pattern as in other cores from the Carribean. On the whole, the content is clearly smaller but during Marine Isotope Stadium 2-3 increases substantially. The Mean Sortable Silt in the interval 0-200cm (Isotope Stages 1-4) shows an increase of current velocities during Last Glacial Maximum. As there is no evidence for a change in provenance, a change in depth of the profile of the near-surface Florida current or, alternatively, an enhanced southward flow of North Atlantic Intermediate Water could be suggested as a possible cause. The Younger Dryas north Atlantic cold period and the meltwater spill at Temination lB is mirrored in variations of oxygen isotope values. In the Florida Straits, a slight warming is recognized during Younger Dryas and an approximate decrease in salinity of 2,5 %0 at Temination 1B is notable, probably caused by enhanced fresh water input from the Mississippi. Generally the sedimentation rate is higher during interglacial than in the glacial periods. Distinct maximum values are shown during transgressions and regressions.

Description: As contribution to post-cruise analytical work on R/V SONNE cruise SO 164 seafloor samples, analyses of grain size distribution and composition of the sand-sized fraction, and investigation of the sedimentary structures have described the recent depositional regime in the southern Florida Straits. The Cay Sal Bank, Bahamas, is the main supplier of carbonate sand whose influence decreased with distance from the platform. The medium and coarse sand contents of surface samples from the Cay Sal side can be related to bottom currents in the Florida Strait. The sample from the channel trough showed a higher amount of sand in general, but the influence of the platform was weaker as indicated by the high proportion of planctonic organisms of the coarse fraction. The sand content of samples from the Florida side was comparatively low. This difference and the low mean sortable silt value in samples from the trough and from the Florida Slope point to an antisymmetrical current profile. This evidence is corroborated by a previous hydrographical survey spanning the same transect across the southern Florida Strait. With reference to the morphology and setting of the study area, the depositional environment of the Florida Straits well compares to a fluviatile meander system. This way, the Florida slope with its accumulation of finegrained sediment can be interpreted as point bar, and the platform of the Cay Sal Bank with its steep slopes and the apron of coarse, washed debris can be seen as chute bar. The carbonate content of the samples was high as expected with the Florida Ramp of calcareous muds on one side, and the Cay Sal carbonate platform on the other side. There was, however, a pervasive terrigenous proportion in the surface samples of up to 17 %. This component was most likely of clay or fine silt in size, because neither in the analysis of the sand-sized particles, nor in the SEM investigations of the silt fraction terrigenous compounds were found. The short piston core SO 164-15-2 from the trough center showed at least one coarse-grained carbonate turbidite. A positive grading in the base of the layer can recognize this turbidite. According to the oxygen isotope stratigraphy, this may have been deposited during Termination I and thus during a transgressive phase. The turbidite mainly compose of platform detritus, which is mobilized during the flooding of the platform. The turbidite buried glacial, probably autochthonous, pelagic foraminiferal sands.

Description: Der hier sedimentologisch bearbeitete Sedimentkern 21906-2 wurde im Sommer 1990 während der POLARSTERN-Ausfahrt ARK VII/1 an der NW-Flanke der Grönland-BruchZone (76° 50'N, 2° 09'W) aus einer Wassertiefe von 2939 m gewonnen. Der 652 cm lange Kern reicht mit seiner Basis bis in das O-Isotopenstadium 12 und läßt eine Rekonstruktion der paläo-ozeanographischen Verhältnisse der Grönlandsee während der letzten ca. 423.000 Jahre zu. Im Laufe der Laboruntersuchungen wurde der Kern durchgehend alle 5 cm beprobt. Die angewendeten Methoden umfassen Messungen des Kalziumkarbonatgehaltes, eine Analyse der Grobfraktion, eine Komponentenanalyse und an einigen Proben eine Siltfraktionsanalyse. Durch die Messung und Auswertung der stabilen Sauerstoff- und Kohlenstoffisotope konnte der Kern stratigraphisch eingordnet werden. Die Sedimente konnten in verschiedene Lithofaziestypen eingeteilt und diese unterschiedlichen Ablagerungsbedingungen zugeordnet werden. Im O-Isotopenstadium 12 kam es zur Ablagerung sehr glimmerhaltiger Sedimente, deren Quelle bislang ungeklärt ist. Der Kern zeigt über seine gesamte Länge hinweg, Sandlagen und Foraminiferensande, die mit erosiven Kontakt an der Basis in die normale Sedimentation eingeschaltet sind. Das Auftreten dieser, als Konturite gedeuteten Horizonte, beschränkt sich weitgehend auf Glazialzeiten. Sie werden als Indiz für eine Tiefenwassererneuerung gesehen, die demnach auch in Glazialzeiten auftrat. Die Übergänge von Kalt- zu Warmzeiten sind weitestgehend durch Abschmelzvorgänge geprägt und weisen hohe Sedimentationsraten von bis zu 6,75 cm/ky auf. Die Glaziale der O-Isotopenstadien 2, 6 und 10 weisen Merkmale eines sehr kalten Klimas auf, während die Glaziale der O-Isotopenstadien 4 und 8 schwächer ausgeprägt waren. Die Interglaziale der O-Isotopenstadien 5, insbesondere 5e, und 11 geben Hinweise auf ein Ablagerungsmilieu, das dem rezenten ähnlich war. In den Interglazialen kommt es immer wieder zu Klimaverschlechterungen von unterschiedlich langer Dauer. Der Umschwung zu rezenten Verhältnisse vollzog sich rasch.

Description: Das Europäische Nordmeer, wie die kontinentale Eisbedeckung der angrenzenden Gebiete zeigen eine starke gegenseitige Beeinflussung. Die Wassermassen in den hohen Breiten reagieren sehr empfindlich auf quartäre Klimaschwankungen. Als Folge der Klimaschwankungen führen Veränderung der Strömungssysteme zu einer Anderung in der Sedimentation. Glaziale Verhältnisse im Europäischen Nordmeer wurden modellhaft von KELLOGG (1975, 1976, 1977, 1980), KELLOGG et al. (1978), BELANGER (1982), STREETER et al. (1982) und HENRICH et al. (1989) aufgrund sedimentologischer Untersuchungen und mit Hilfe von Isotopendaten rekonstruiert. Anhand der Arbeiten läßt sich zeigen, daß der Einfluß des warmen Atlantikwassers große Auswirkung auf die Sedimentationsverhältnisse im Europäischen Nordmeer hat. Während der quartären Warmphasen besitzen diese Wassermassen eine große Verbreitung und drängen damit die Polarfront weit nach Nordwesten zurück. Der kalte, zum Teil eisbedeckte Ostgrönland-Strom zeigt dagegen größte Ausbreitungen während der Kaltphasen. Der untersuchte Kern stammt aus der Islandsee (Abb.1) und liegt damit im Einflußbereich des Ostgrönland-Stromes. Die vorliegende Arbeit dient als weitere Ergänzung der sedimentologischen Daten in diesem Gebiet. Es wurde eine genaue Analyse der Grobfraktion, sowie der lithologischen und geochemischen Daten des Sediments vorgenommen, um aufgrund dieser Ergebnisse eine möglichst genaue Rekonstruktion dieses Zeitabschnittes zu erhalten. Von besonderer Bedeutung ist hierbei, wie stark die Ausprägung der Glaziale und Interglaziale war, und was für eine Auswirkung dies auf die Sedimentation hatte. Wichtig hierfür sind die Isotpenwerte und Karbonatgehalte, sowie die Intensität der Produktivität und der Eintrag an eistransportiertem Material. Daneben lassen sich auch Aussagen über die Ausbreitung des Ostgrönland-Stromes machen. Für einen methodischen Vergleich zwischen Siebanalyse und Sedimentationswaage wurde der gesamte GKG, sowie die ersten 350 cm des Kerns mit der Sedimentationswaage untersucht. Anschließend wurde eine Komponentenanalyse mit Hilfe des Separators durchgeführt. Die Ergebnisse sollen zeigen wo eine gute Übereinstimmung und wo Abweichungen zwischen beiden Analyseverfahren bestehen. Dabei wurde versucht, die Ergebnisse der Sedimentationswaage einzelnen Sedimenttypen zu zuordnen. Weiter stellte sich die Frage auf welcher Basis sich die Ergebnisse des Separators mit den lithologischen und geochemischen Daten vergleichen lassen.

Description: Die, an der Bohrung 35/3-05, durchgeführten Untersuchungen ließen eine detaillierte lithostratigraphische Gliederung zu. Korngrößenanalyse und Komponentenanalyse der Grobfraktion gliederten die Bohrung in eindeutige lithologische Intervalle, die mit den Ergebnissen bisheriger Untersuchungen in diesem Bereich (RUNDBERG 1991, WEINELT 1991) korreliert werden konnten. Dabei bildeten sich die folgenden, durch Subsidenz des Nordseebeckens und Hebung des Skandischen Schildes gesteuerten Sedimentationsphasen heraus: Deutliche Signale zeigen den Übergang zum Ende der Kreide von der hemipelagischen Sedimentation zu fast ausschließlich terrigener Sedimentation an. Die vorherrschende Sandschalerfazies im unteren Paläozän zeugt von einer einschneidenden Änderung im benthischen Lebensraum. Zu Beginn des Eozäns verstärkt sich die Hebung des Skandischen Schildes und führt zu verstärkt terrigenem Eintrag in die norwegischen Randbereiche des Nordseebeckens. Dies wird durch den drastisch ansteigenden Grobfraktionsanteil belegt. Die dabei reaktivierte Øygarden-Verwerfungszone ist Auslöser für mächtige Turbiditströme, die sich in der Lithologie als Sande mit Tonsteineinlagerungen abzeichnen. Die weitere Anhebung des Skandischen Schildes führte zum Ende des Tertiärs zu starker Regression und damit zu einer mächtigen Erosionsdiskordanz. Deutlich wird das in der bearbeiteten Bohrung durch die fehlenden miozänen und pliozänen Schichten. Vermutete Regressionsphasen innerhalb der tertiären Schichten konnten im Rahmen der Untersuchungen nicht nachgewiesen werden. Der geringe Anteil an organischem Material in den tertiären Schichten wird auf Karbonatlösung, hervorgerufen durch die C02-Produktion bei der Oxidation von großen Mengen organischen Materials, zurückgeführt.

Description: Using data from the Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) on the NOAA series of satellites, an increase in the area covered by cyanobacteria blooms in the Baltic Sea was detected. The time series of satellite data covers a period of 12 years from 1982 to 1993. The total area covered by surface-floating cyanobacteria (blue-green algae) has increased in the 1990s, reaching over 62 000 km in 1992. From 1992, visible accumulations appeared for the first time in the Gulf of Riga and reappeared, in the western Gulf of Finland, after being absent from 1984. Conspicuous surface blooms were also present in the early 1980s, coincident with a period of sunny and calm summers. However, when the influence of variable sunshine duration is taken into account, the increase in 1991-1993 is still distinct, indicating significant changes in the Baltic environment. The causal factors for the increased cyanobacteria blooms are still not clear.

Description: The Joint Global Ocean Flux Study (JGOFS) has completed a decade of intensive process and time-series studies on the regional and temporal dynamics of biogeochemical processes in five diverse ocean basins. Its field program also included a global survey of dissolved inorganic carbon (DIC) in the ocean, including estimates of the exchange of carbon dioxide (CO2) between the ocean and the atmosphere, in cooperation with the World Ocean Circulation Experiment (WOCE). This report describes the principal achievements of JGOFS in ocean observations, technology development and modelling. The study has produced a comprehensive and high-quality database of measurements of ocean biogeochemical properties. Data on temporal and spatial changes in primary production and CO2 exchange, the dynamics of of marine food webs, and the availability of micronutrients have yielded new insights into what governs ocean productivity, carbon cycling and export into the deep ocean, the set of processes collectively known as the "biological pump." With large-scale, high-quality data sets for the partial pressure of CO2 in surface waters as well for other DIC parameters in the ocean and trace gases in the atmosphere, reliable estimates, maps and simulations of air-sea gas flux, anthropogenic carbon and inorganic carbon export are now available. JGOFS scientists have also obtained new insights into the export flux of particulate and dissolved organic carbon (POC and DOG), the variations that occur in the ratio of elements in organic matter, and the utilization and remineralization of organic matter as it falls through the ocean interior to the sediments. JGOFS scientists have amassed long-term data on temporal variability in the exchange of CO2 between the ocean and atmosphere, ecosystem dynamics, and carbon export in the oligotrophic subtropical gyres. They have documented strong links between these variables and large-scale climate patterns such as the El Nino-Southern Oscillation (ENSO) or the North Atlantic Oscillation (NAO). An increase in the abundance of organisms that fix free nitrogen (N-2) and a shift in nutrient limitation from nitrogen to phosphorus in the subtropical North Pacific provide evidence of the effects of a decade of strong El Ninos on ecosystem structure and nutrient dynamics. High-quality data sets, including ocean-color observations from satellites, have helped modellers make great strides in their ability to simulate the biogeochemical and physical constraints on the ocean carbon cycle and to extend their results from the local to the regional and global scales. Ocean carbon-cycle models, when coupled to atmospheric and terrestrial models, will make it possible in the future to predict ways in which land and ocean ecosystems might respond to changes in climate.