Description: During RV MS Merian expedition MSM75, an international, multidisciplinary team explored the Reykjanes Ridge from June to August 2018. The first area of study, Steinahóll (150–350 m depth), was chosen based on previous seismic data indicating hydrothermal activity. The sampling strategy included ship- and AUV-mounted multibeam surveys, Remotely Operated Vehicle (ROV), Epibenthic Sledge (EBS), and van Veen grab (vV) deployments. Upon returning to Steinahóll during the final days of MSM75, hydrothermal vent sites were discovered using the ROV Phoca (Kiel, GEOMAR). Here we describe and name three new, distinct hydrothermal vent site vulnerable marine ecosystems (VMEs); Hafgufa, Stökkull, Lyngbakr. The hydrothermal vent sites consisted of multiple anhydrite chimneys with large quantities of bacterial mats visible. The largest of the three sites (Hafgufa) was mapped, and reconstructed in 3D. In total 23,310 individual biological specimens were sampled comprising 41 higher taxa. Unique fauna located in the hydrothermally venting areas included two putative new species of harpacticoid copepod (Tisbe sp. nov. and Amphiascus sp. nov.), as well as the sponge Lycopodina cupressiformis (Carter, 1874). Capitellidae Grube, 1862 and Dorvilleidae Chamberlin, 1919 families dominated hydrothermally influenced samples for polychaetes. Around the hydrothermally influenced sites we observed a notable lack of megafauna, with only a few species being present. While we observed hydrothermal associations, the overall species composition is very similar to that seen at other shallow water vent sites in the north of Iceland, such as the Mohns Ridge vent fields, particularly with peracarid crustaceans. We therefore conclude the community overall reflects the usual “background” fauna of Iceland rather than consisting of “vent endemic” communities as is observed in deeper vent systems, with a few opportunistic species capable of utilizing this specialist environment.

Description: Accurate and reliable biodiversity estimates of marine zooplankton are a prerequisite to understand how changes in diversity can affect whole ecosystems. Species identification in the deep sea is significantly impeded by high numbers of new species and decreasing numbers of taxonomic experts, hampering any assessment of biodiversity. We used in parallel morphological, genetic, and proteomic characteristics of specimens of calanoid copepods from the abyssal South Atlantic to test if proteomic fingerprinting can accelerate estimating biodiversity. We cross-validated the respective molecular discrimination methods with morphological identifications to establish COI and proteomic reference libraries, as they are a pre-requisite to assign taxonomic information to the identified molecular species clusters. Due to the high number of new species only 37% of the individuals could be assigned to species or genus level morphologically. COI sequencing was successful for 70% of the specimens analysed, while proteomic fingerprinting was successful for all specimens examined. Predicted species richness based on morphological and molecular methods was 42 morphospecies, 56 molecular operational taxonomic units (MOTUs) and 79 proteomic operational taxonomic units (POTUs), respectively. Species diversity was predicted based on proteomic profiles using hierarchical cluster analysis followed by application of the variance ratio criterion for identification of species clusters. It was comparable to species diversity calculated based on COI sequence distances. Less than 7% of specimens were misidentified by proteomic profiles when compared with COI derived MOTUs, indicating that unsupervised machine learning using solely proteomic data could be used for quickly assessing species diversity.

Description: Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Populationscharakteristika und den populationsdynamischen Prozessen verschiedener Cladocerenarten im Finnischen Archipel. Die Probennahme fand im Sommer 2001 vom 10. Juli bis zum 18. September an einer Feldstation der Universität Turku ('Archipelago Research Institute') auf der Insel Seili an der Süd-WestKüste Finnlands statt. Der erste Teil der Arbeit befasst sich mit der Abundanz, der Biomasseverteilung und der Zusammensetzung der Populationen der auftretenden Cladocerenarten. Dafür wurde im Abstand von drei bis vier Tagen an der Untersuchungsstation Päiväluoto eine Planktonprobe von 10 Meter Tiefe bis an die Oberfläche mit einem 100 μm Handnetz gezogen. Im zweiten Teil wird auf populationsdynamische Prozesse wie Geburten-, Wachstums und Sterberaten eingegangen. Zusätzlich wird ein Zusammenhang der Populationen mit verschiedenen biotischen und abiotischen Faktoren untersucht. Im Finnischen Archipel sind vor allem die Cladocerenarten Bosmina longispina maritima, Pleopsis polyphemoides, Podon intermedius, Evadne nordmanni und Cercopagis pengoi abundant, während Arten wie Daphnia spp. und Leptodora kindti nur zeitweise erscheinen. Die zwei letzten Arten wurden deshalb in dieser Arbeit nicht untersucht. Bezüglich der Abundanz der verschiedenen Cladocerenarten zeigt sich ein zeitlich versetztes Auftreten. Während die maximaler Abundanz der Populationen von Pleopsis polyphemoides und Evadne nordmanni bereits vor dem ersten Beprobungstag erreicht war, zeigten Bosmina longispina maritima und Podon intermedius die höchste Populationsdichte Mitte Juli. Erst Ende Juli waren die ersten Individuen von Cercopagis pengoi in der Wassersäule zu finden. Die Abundanzmaxima der Arten lagen zwischen 386 Ind. m-3 bei Podon intermedius und 11767 Ind. m-3 bei Bosmina longispina maritima. Aufgrund der größten Länge besaß Cercopagis pengoi zum Zeitpunkt maximaler Abundanz mit 422 Ind. m-3 die höchste Biomasse mit 4,67 mg Kohlenstoff m-3, die maximale Biomasse der anderen Cladocerenarten im Beprobungszeitraum lag zwischen 0,93 und 3,35 mg Kohlenstoff m-3. Obwohl C. pengoi, E. nordmanni und P. intermedius ähnlich hohe Abundanzmaxima hatten, zeigte sich aufgrund starker Längenunterschiede eine große Variation in der Biomasse. Während die größten Individuen von C. pengoi bis zu 2,44 mm lang waren, erreichten E. nordmanni und P. intermedius maximal 1,22 und 1,03 mm. B. longispina maritima ist die kleinste aller untersuchten Cladocerenarten, es wurde kein Individuum größer als 0,57 mm gefunden. Pleopsis polyphemoides war die einzige Art, bei der kein Einfluss sexueller Reproduktion nachgewiesen werde konnte. Während der ganzen Zeit waren weder gamogenetische Weibchen mit Dauereiern noch Männchen in den Proben zu finden. Während bei Podon intermedius und Evadne nordmanni nur vereinzelt Männchen gefunden wurden, stieg der Anteil gamogenetischer Weibchen mit der Zeit bis auf maximal 20 % an. Bei Bosmina longispina maritima und Cercopagis pengoi konnten ab Anfang August in fast allen Proben gamogenetische Weibchen mit Dauereiern und Männchen nachgewiesen werden. Bei Cercopagis pengoi machte zusätzlich an allen Tagen der Anteil an Neonaten, Individuen, deren Geschlecht noch nicht bestimmt werden konnte, einen hohen Anteil aus. C. pengoi war mit bis zu 15 Eiern / Embryos die Art mit der höchsten Gelegegröße, während alle anderen Arten maximal 4-5 Eier im Brutraum trugen. Bei den populationsdynamischen Prozessen wiesen die verschiedenen Arten große Unterschiede in der Geburten-, Wachstums- und Todesraten auf. Cercopagis pengoi und Pleopsis polyphemoides zeigten die höchsten Todesraten mit 0,8 - 0,9. Im Gegensatz dazu waren die Todesraten bei Bosmina longispina maritima eher gering und lagen unter 0,4. Bei dieser Art konnte zusätzlich eine sehr gleichmäßig verlaufende geringe Geburtenrate unter 0,1 festgestellt werden. Bei C. pengoi und Bosmina longispina maritima wurde jeweils zu zwei Zeitpunkten ein Übersteigen der Wachstumsraten über die Geburtenraten nachgewiesen, der gerade bei Erscheinen der Population in der Wassersäule auf ein Schlüpfen der Individuen aus Dauereiern resultiert. Außer C. pengoi zeigten alle Arten Trends im Verlauf ihrer Populationsdynamik, welche teilweise durch den Einfluss von Salzgehalt und Temperatur erklärt werden konnten. So zeigten B. longispina maritima, C. pengoi und P. intermedius eine signifikante Korrelation der Wachstumsrate mit der Temperatur, bei Pleopsis polyphemoides war die Geburtenrate und bei Evadne nordmanni alle untersuchten populationsdynamische Prozesse mit dem Salzgehalt korreliert. Bosmina longispina maritima war die einzige Art, bei der eine signifikant negative Korrelation der log-transformierten Abundanz mit dem Salzgehalt gefunden werden konnte. Keine der untersuchten Arten zeigte eine signifikante Korrelation mit untersuchter potentieller Nahrung in Form der gemessenen Chlorophyll aKonzentration für B. longispina maritima, P. polyphemoides, P. intermedius und E. nordmanni. Zum Nahrungsspektrum von C. pengoi zählt unter anderem B. Zongispina maritima, ein Zusammenhang der Todesrate dieser Art und der Populationsdichte von C. pengoi konnte jedoch nicht nachgewiesen werden. Es wird vermutet, dass sich beeinflussende Faktoren auf die Cladocerenpopulationen oftmals überlappen, da Organismen auf ihre gesamte Umwelt reagieren und deshalb mögliche Korrelationen zwischen biotischen und abiotischen Faktoren und den Cladocerenpopulationen nicht immer nachgewiesen werden konnten, falls sie vorhanden waren. Zusätzlich sollte der Einfluss endogener Faktoren auf die Populationscharakteristika und -dynamik werden. In der vorliegenden Arbeit konnte das Wissen über kleinskalige populationsdynamische Prozesse und Charakteristika der untersuchten Cladocerenarten vertieft werden. Diese Erkenntnisse tragen zum besseren Verständnis der Ökologie dieser Arten bei.