Description: Blue mussel individuals (Mytilus edulis) were cultured at four different salinities (17, 20, 29, and 34). During the course of the experiment, temperature was gradually increased from 6°C to 14°C. Mg/Ca and Sr/Ca ratios of the shell calcite portions produced during the 9 weeks of experimental treatment as well parts that were precipitated before the treatment phase were measured by laser ablation–multicollector–inductively coupled plasma–mass spectrometry. Mg/Ca ratios show a positive correlation with temperature for individuals cultured at salinity 29 and 34 (Mg/Ca (mmol/mol) ∼ (0.2–0.3)*T (°C)), while for individuals cultured at low salinities (17, 20) no trend was observed. Sr/Ca ratios were not affected by temperature but strongly by salinity. The data show very strong biological influence (“individual differences” and “physiological variability”) on elemental ratios (79% on Mg/Ca and 41% on Sr/Ca) in M. edulis calcite. The results challenge the use of blue mussel shell data as environmental proxies.

Description: Die Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (MSRL) will durch gezielte Maßnahmen bis 2021 den guten Umweltzustand in den europäischen Meeren erreichen. Dazu sind die Kosten und die Nutzen derartiger Schutzmaßnahmen zu ermitteln und abzuwägen. Die Ziele des Forschungsprojektes waren deshalb zweierlei: zum einen der Frage nachzugehen, welche ökonomischen Nutzen durch Maßnahmen zur Belastungsreduktion entstehen, und zum anderen zu untersuchen, wie die Nutzen einer Maßnahme zur Verbesserung der Meeresumwelt nach heutigem Wissensstand quantifiziert werden können. Mit der Kostenseiten befasst sich das Vorhaben nicht. Um die genannten Ziele zu erreichen, wurden im Projekt methodische Grundlagen und darauf basierend ein Mengengerüst zur Monetarisierung von ökonomischen Nutzen durch maritime Schutzmaßnahmen im Rahmen der MSRL-Implementierung entwickelt. Dieses methodische Vorgehen ist daraufhin in zwei Fallstudien (zur Müllreduzierung in der Nordsee und zur Eutrophierungsreduzierung in der Ostsee) auf seine Praktikabilität und Einfachheit hin getestet worden, um die Ergebnisse in die Entwicklung einer praktikablen Handlungsanleitung einfließen zu lassen. Flankierend wurde im Rahmen des Projekts eine Zahlungsbereitschaftsanalyse zur Eutrophierungsreduktion in der Ostsee durchgeführt, deren Ergebnisse in die Arbeiten des internationalen Forschungsnetzwerks BalticSTERN sowie in einer der o.g. Fallstudien eingeflossen sind. Die Ergebnisse des Vorhabens waren demnach eine Abschätzung der Nutzen durch Reduktionsmaßnahmen der Belastungen "Mariner Abfall" und "Eutrophierung", sowie eine Diskussion der damit verbundenen Unsicherheiten und Datenlücken. Außerdem ist über die Zahlungsbereitschaftsanalyse die Wertschätzung der deutschen Bevölkerung für eine Reduzierung der Eutrophierung der Ostsee erhoben worden. Die Erkenntnisse, die im Rahmen des Projektes gesammelt wurden, sind schließlich in die Handlungsanleitung eingeflossen.

Description: CO2-induced ocean acidification and associated decrease of seawater carbonate saturation state contributed to multiple environmental crises in Earth’s history, and currently poses a major threat for marine calcifying organisms. Owing to their high abundance and good preservation in the Phanerozoic geological record, brachiopods present an advantageous taxon of marine calcifiers for palaeo-proxy applications as well as studies on biological mechanism to cope with environmental change. To investigate the geochemical and physiological responses of brachiopods to prolonged low-pH conditions we cultured Magellania venosa, Terebratella dorsata and Pajaudina atlantica under controlled experimental settings over a period of more than two years. Our experiments demonstrate that brachiopods form their calcite shells under strong biological control, which enables them to survive and grow under low-pH conditions and even in seawater strongly undersaturated with respect to calcite (pH = 7.35, Ωcal = 0.6). Using boron isotope (δ11B) systematics including MC-ICP-MS as well as SIMS analyses, validated against in vivo microelectrode measurements, we show that this resilience is achieved by strict regulation of the calcifying fluid pH between the epithelial mantle and the shell. We provide a culture-based δ11B−pH calibration, which as a result of the internal pH regulatory mechanisms deviates from the inorganic borate ion to pH relationship, but confirms a clear yet subtle pH dependency for brachiopods. At a micro-scale level, the incorporation of boron appears to be principally driven by a physiological gradient across the shell, where the δ11B values of the innermost calcite record the internal calcifying fluid pH while the composition of the outermost layers is also influenced by seawater pH. These findings are of consequence to studies on biomineralisation processes, physiological adaptations as well as past climate reconstructions.