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: 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: In the Wadden Sea certain microbial mats occur in the sandy versicolored tidal flat sediments (e.g., SW' Mellum Island). Gradients of Fe, Cd, Cu and Pb in interstitial water indicate a succession of different bioinduced physicochemical environments from the surface to the buried mats, which causes a transfer of heavy metal species amongst different host minerals and carriers downcore.

Description: Cellbound and extracellular biosurfactants were detected by thin-layer chromatography, tensiometric measurements, blood agar lysis and their capability of stabilizing oil in water emulsions. Known trehalose lipids (RAPP et al. 1979, RISTAU et al. 1983) and one glucose lipid, formerly unknown, with excellent properties were isolated. Also emulsifying agents were found. They seemed to be high molecular weight substances. Mixtures of hydrocarbons containing aliphatics and aromatics were efficiently emulsified. Reduced activity after digestion by several proteases gives a first indication of the nature of the emulsifiers. Preliminary results with several marine microorganisms showed that most biogenic surfactants possess a good environmental compatibility (v. BERNEM 1984, LANG et al. 1986).

Description: Bacteria isolated from hypersaline microbial mats were tested for their ability to precipitate CaC03 under various growth conditions in artificial seawater. The amount of acetate transferred into CaC03 by bacterial metabolism was measured by acid base titration and Ca2+-determinations in liquid cultures. Addition of HC03- to sterile controls was used to estimate the contribution of abiogenic factors to CaCO:,-precipitation. In both cases, with bacteria or with HC03-, spindle, dumpbell, and spherical CaC03-aggregates were formed. The model derived from these experiments with and without bacteria can be used in more complicated systems to estimate the influence of other factors. The formation of CaC03 -particles in microbial mats in a saltern on Lanzarote ( Spain) not fitting into a general evaporation/precipitation pattern can be explained by this mechanism.

Description: An ultrastructural investigation was made of the symbiotic bacteria in the gills of the bivalve Thyasira sarsi from the Central Skagerrak. The bacteria were characterized by sulphur globules in the periplasmic space and by peripheral intracellular membrane stacks. Apart from the membrane system they were very similar to previously described sulphur-oxidizing symbionts of the same species from Bergen, Norway. Stable carbon isotope data and lack of C1 -metabolism enzymes gave additional evidence for sulphur-oxidizing symbionts in T. sarsi in the Skagerrak, too.

Description: Microbiological investigations of a marine, brackish sandy sediment area in a water depth of 10 to 12 m showed relatively high numbers of bacteria (4 x 108 - 2,4 x 109 bacteria g-1 dry weight of sediment). Benthic ciliates were estimated too. Their numbers varied between 1 and 87, with a mean of 21 individuals per gram dry weight of sediment. In general, the overwhelming part (80%), were small forms of about 30 µm length. 54% of the ciliates were predominantly bacterivorous. In feeding experiments using a fluorescent dye (DT AF), stained bacteria could be seen directly within the food vacuoles of the small ciliates, but this was the case only when free suspended bacteria were present. No uptake was visible if sand grains were added, which were colonized with stained bacteria. From these results, indications can be seen that small benthic ciliates cannot remove attached sediment bacteria. Taking into account that ciliates choose distinct size classes and certain strains of bacteria, less than a fraction of the total mass of bacteria is probably available as a potential food. This fact, together with a permanent reduction of ciliates by metazoa, ciliates themselves and hydrodynamic perturbations can explain the relatively low, but more or less constant number of the ciliate fauna at such locations.