Benthische Prozesse

• an Felsküsten

• Steine und Geröll (Eiszeitliche Reste)

• an steilen Canyons und Tiefseebergen

• an mittelozeanischen Rücken

Sekundäres Hartsubstrat:

• Hartschalen von Tieren (zB Schale Einsiedlerkrebs)

• Bauwerke (zB Windkraftanlagen)

• Schiffe

• Treibholz

Euryhalin = unempfindlich gegenüber Schwankungen des Salzgehaltes

Eurytherm = unabhängig von Temperaturschwankungen

• in Gradienten-Systemen: intertidal zone (Nur zeitweise von Wasser bedeckt)

• Küstenerosion

• Flusseintrag (Erosion, Fächer, Delta)

• Aeolischer Eintrag, durch die Luft

• Sedimentation aus dem Pelagial (Diatomeenschalen)

• am Boden produzierte Partikel, biogene Sedimente

• je feiner, desto mehr Wassergehalt und desto mehr organisches Material

  • weniger Platz zwischen einzelnen Partikeln aber in Summe mehr oder

  • Organik ebenfalls fein

• Silikatschlamm:

  • Westküste Nord- und Südamerika

  • 60 Breitengrad auf der Südhalbkugel (um Antarktis)

    • Auftriebsgebiete: viele Diatomeen

• roter Tiefseeton:

  • vor allem im Pazifik und äquatorial

  • Am Grund oligotropher Meere, welche eine Tiefe von 4000m überschreiten

• Carbonat:

  • vor allem Atlantik

Einteilung zur Bezeichnung von Sedimentgrößen

Etwa 60 - 2000 micrometer

= 0,006 - 2 mm

• unterhalb photischer Zone keine Produktion

• Mehr Verbrauch als Produktion in Auftriebsgebieten, in Senken und bei Eutrophierung

• in Tiefsee Wasser v.a. vom global conveyor belt, Sauerstoff nach langer Strecke schon aufgebraucht

• Sauerstoff kommt nur über Strömung und Wellengang

• Feiner Ton: “House of Cards”

  • feine Filamente haften aneinander

  • Je feiner desto mehr Strömung benötigt

• Ab 100-200 micrometer aufwärts jedoch auch größere Strömung benötigt

  • schwerere Partikel

• bei Flachwasser Strömung zur Bewegung von Schlick nie hoch genug

• Wenn Schlick einmal dort sedimentiert: Falle

Meiofauna = Tiere die zwischen 32 und 1000 Micrometer groß sind, im Interstitial leben und in das Sandlückensystem passen müssen

• Lebensraum mit Sandkörner

• Anpassungen:

  • zurückgebildete Antennen (Copepoden)

  • Ertragen von hohen Turbulenzen (Tunnel graben)

  • Ertragen von Sauerstoffmangel

  • Wurmförmige Organismen

  • Filtrierer oder essen Sand

• gräbt sich in Sand, bildet halbe U-förmige Röhre und frisst dort Sand

• Kopfhöhle ist Fressbereich / Fresstasche

• Sand überhalb der Fresstasche “fließt” infolge der Sandingestion nach unten

• Es bildet sich ein Halo um den Gang: oxidierter Bereich durch den Sauerstoffeintrag ins Sediment

• Essen feine Körner, Kot wird nach oben abgegeben

  • Kot folglich auch fein

  • Sortierung des Sediments

Beispiele:

• Arenicola marina

• Hediste diversicolor

• Megadasys sterreri

• Gnathostomula paradoxa

• gräbt einen halben U-förmigen Gang und frisst feine Sandkörner

• Sand oberhalb der Fresstasche fällt folglich ab

• Kot der an die Oberfläche des Sediments abgegeben wird ist folglich fein

• Halo um den Gangschaft aufgrund Sauerstoffeintrag

Ökosystemingenieure = verändern Verfügbarkeit von Ressourcen für andere Organismen direkt oder indirekt durch Modifikation der physikalischen Randbedingungen

• gezielte Korngrößenselektion bei der Nahrung sortiert Sediment

• Reinigen Sediment durch Fressen

• Bringen Sauerstoff ins Sediment

• Bilden mit Gängen, Hügeln und Löchern biogene Strukturen

• Körperform und Spuren beeinflussen Hydrodynamik an Sedimentoberfläche

• Erhöhen Stoffaustausch am Meeresboden

Bioturbation aufgrund:

• Partikelvermischung (durch Essen und Faeces)

• Bioirrigation durch Tunnel (Wasser strömt ein)

• durch Belüftung am Rand des Tunnels werden Bereiche die normalerweise anoxisch sind temporär oxisch

Im Sand: viel O2, viel Turbulenz und wenig Organik

• durchspültes oxidiertes Sediment

• Arten, die hohe Turbulenzen ertragen:

  • Herzmuschel

  • Mya

  • Bathyporeia

  • Marenzelleria

Sandiger Schlick: alles mittig

• höchste Biomasse und Diversität:

  • Hediste

  • Hydrobia

  • Pygospio

Schlick: viel Organik aber wenig Sauerstoff und Turbulenzen

• Arten, die Sauerstoffmangel ertragen

• empfindliche Filtrierer

  • Sabelliden

  • Schlangensterne

  • Seefedern

  • Halicryptus

  • Arctica

• Schnelle Rückführung von Nährsalzen für Primärproduktion im Pelagial (Ammonium, Phosphat)

• Zusätzliche Austauschfläche zwischen Wasser und Sediment

  • Mehr Abbau von Kohlenstoffen durch Bakterien

• 2-7 m2 pro m2 zusätzliche Austauschfläche

Relevant, da:

• Sedimentschichten mit Sauerstoff und anderen Redoxäquivalenten (Nitrat, Sulfat) versorgt

• Nährsalze für Primärproduktion im Pelagial (Ammonium, Phosphat) schneller zurückgeführt

• Schadstoffe freigesetzt

Wechselwirkungen zwischen Tier und Sediment, bezieht sich darauf wie sich Meiofauna und die chemische und physikalische Zusammensetzung des Sediments in dem sie leben gegenseitig beeinflussen

zB

• Bioirrigation und Parikelvermischung

• durch zB Conveyor belt feeder (Arenicola marina, Lagis koreni)

Beeinflussen das Sediment in großem Maße:

• Sauerstoff, Nahrungspartikel und Redox-Äquivalente in tiefere Schichten

• Schnelle Rückführung von Nährsalzen für Primärproduktion im Pelagial

• Freisetzung von Schadstoffen

• Vergrößerung der Austauschoberfläche zwischen Sediment und Wasser

• Sediment wird weniger konsolidiert

• Störung der geologischen Ablagerung

• Permeables, sandiges Sediment mit ausgeprägtem Porenwasser

• Hydrodynamisch verursachter Partikel- und Wassertransport

• Druckunterschiede führen zu veränderter Durchströmung des Sediments mit Partikeln und Porenwasser

  • Obere Schicht zb tiefer geschoben

  • Schichtung entsteht

= Transport gelöster Stoffe und Flüssigkeiten durch belüftete Gänge

• Sauerstoffversorgung für tiefere Sedimentschichten

• Versorgung mit anderen Redox-Äquivalenten (z.B. Nitrat, Sulfat)

• schnellere Rückführung von Nährsalzen (Ammonium, Phosphat) für Primärproduktion im Pelagial

• Freisetzung von Schadstoffen

• Sediment wird weniger konsolidiert (Wassergehalt bleibt hoch; Erosion)

• Nahrungspartikel werden auch in tiefere Sedimentschichten transportiert; insgesamt mehr Abbau von Kohlenstoff durch Bakterien

• Partikel wandern durch oszillierende O2-Verhältnisse; Konsequenzen für Schadstoff-, Schwermetallfreisetzung

• Die geologische Ablagerung wird gestört („Lesen“ des geologischen Geschichtsbuches schwieriger)

• zwei Enden eines Kontinuums

• local mixing: diffusionsanaloger Prozess, ungerichteter Transport in kleinen Schrittlängen des Konzentrationsgefälles entlang

• Non local mixing: gerichteter Transport mit größeren, definierten Schrittlängen, gegen Konzentrationsgefälle möglich

Förderbandfresser

• Organismen die sich ins Kopfvoraus ins Sediment graben, dort Sediment essen und den Kot nach oben abgeben

• Führt zur Umschichtung des Sediments: sukkzessiv nach oben verlagert

• Lagis koreni

• Heteromastus filiformis

• Scoloplos armiger

• Arenicola marina

Mechanische Arbeit, die Tiere am und im Meeresboden leisten

• Partikelvermischung (reworking)

• Bioirrigation (ventilation, Flüssigkeit)

• Biodeposition (Absedimentieren durch zb Muscheln)

• Bioresuspension

• Strömung nimmt bodennah ab, wer weit aus dem Sediment reicht den erreicht eine größere Strömung und somit auch mehr Partikel pro Sekunden

• Sauerstoff

• Kohlenstoff (Organisches Material)

Bioresuspension beschreibt den Prozess, bei welchem absedimentierte Partikel wieder in die freie Wassersäule befördert werden.

• Beispielsweise schmeißen Crustacea wie Callianassa subterranea Abraum aus ihrem gegrabenen Gang im Sediment, wodurch feine Partikel von der Strömung aufgenommen werden

• oder Yoldia (Salzwassermuschel) schießt Pseudofaeces aus und bringt somit auch Partikel wieder in Suspension

Direkte Bioresuspensions- und -depositionseffekte sind biogen und von Organismen (Ansaugen, Fangen, Ausstoßen, …) abhängig, indirekte sind zurückzuführen auf Strömungen, die auf Unebenheiten und Strukturen im Sediment (Löcher, Berge, …) stoßen und dadurch abweichen und sind folglich abiotisch

Skimming flow beschreibt das Phänomen das durch das Gleiten einer Strömung durch eine Abfolge von Hindernissen (Stufen, Röhren etc.) entsteht. Durch die Zirkulation der Strömung die zwischen den ersten Hindernissen (sofern diese nah genug aneinander stehen) entsteht hebt die Strömung ab und gleitet über die Hindernisse hinweg.

• entsteht ab ca. 4% Bedeckungsgrad pro m2

• Bei 1,7%: interaktive Strömung (leichtes “Hüpfen” zwischen Hindernissen, aber noch kein gleiten)

• Darunter unabhängige Strömung

• durch Sedimentation 3,6 g pro m2 pro Tag

• Netto mit Biodeposition 13,29 g pro m2 pro Tag

• Biodeposition also ca. 10 g pro m2 pro Tag

• Extremwerte von Muschelbänken: über 100 g pro m2 pro Tag

Besonders hoch:

• Kaltes Wasser

• flaches Wasser (Primärproduktion!

• Süßwasser

Besonders niedrig:

• warmes Wasser

• tiefes Wasser (kommt wenig an)

• Salzwasser

• Regulator:

  • Kompensation, Regulieren Verhalten

  • zB Filtrationserhöhung, mehr Wasser in Tunnel pumpen, etc.

• Conformer:

  • regulieren Bedarf

  • Reduzieren Bedarf durch weniger Bewegung etc.

• Fluchtreaktion von Epifauna

• Herauskriechen von Infauna

• Aufsuchen von erhöhten Positionen

• Ausstrecken der Siphone in Richtung Freiwasser

• Arctica islandica kann durch Anaerobiose wochenlang ohne Sauerstoff überleben

• entstehen durch anaerobe Bedingungen während Entstehung

  • hoher Gehalt an organischem Kohlenstoff

  • Keine Bioturbation

  • Nicht oxidiert

• Fein laminierte Sedimente

Zeigt welche Makrofauna typisch und dominant ist je nach Größe des aeroben Sedimentanteils (bzw. Sauerstoffanteil des Sediments)