Inga Hense IHF Universität Hamburg, 15.01.2009 BSc-Themen Inga Hense IHF Universität Hamburg, 15.01.2009

BSc-Thema I: Hintergrund Einige blütenbildenden Phytoplanktonarten, wie z.B. Chaetoceros spp. bilden bei ungünstigen Umweltbedingungen Dauersporen, die aufgrund ihrer Dichte bis zum Meeresboden hinabsinken können. Im Sediment verbleiben diese dickwandigen Zellen solange bis entweder eine Verbesserung der Lebensbedingungen im Sediment (meistens im Frühjahr) die Keimung bewirkt oder eine tiefe, bis zum Meeresboden reichende Vermischung (ebenfalls im Frühjahr) die Dauersporen wieder in die Wassersäule transportiert. Beobachtungen haben gezeigt, dass auch dieser Prozess die Keimung der Dauersporen induziert. Die frei gewordenen Zellen können bis zur Oberfläche auftreiben und dort zur Blütenbildung beitragen. Da die Dauersporen mehrere Monate bis mehrere Jahre im Sediment überdauern können, bevor sie in die sogenannte vegetative Phase übergehen, können sie somit zur zwischenjährlichen Variabilität der Phytoplanktonblüte im Frühjahr beitragen. Phytoplanktondynamik

BSc-Thema I: Titel & Zielsetzung Titel: Zwischenjährliche Variabilität von Phytoplankton-Dauersporen in der südlichen Nordsee Betreuer: Prof Dr Inga Hense, Ko-Betreuer: Dr Justus van Beusekom, email: inga.hense@uni-hamburg.de Gebäude: GE 133, Raum: 102a, Tel.: 6641 Fragestellung und Zielsetzung: Ziel dieser Arbeit ist es existierende Daten aus einer Zeitreihe der südlichen Nordsee (Sylt) mit Schwerpunkt auf das Vorkommen von Dauersporen einzelner Phytoplanktonarten zu analysieren. Da bisher die Rolle der Dauersporen kaum betrachtet wurde, ist unklar, (1) ob die Abundanzen überhaupt eine deutliche Variabilität von Jahr zu Jahr aufweisen, (2) inwiefern Unterschiede in der Abfolge der Häufigkeit der Dauersporen zwischen den Arten ersichtlich sind und (3) ob ein Trend in der Häufigkeit der Dauersporenabundanz von Beginn der Aufzeichnungen bis heute auftritt.

BSc-Thema I: Material Arbeitsmaterial: Für die Analyse der Zeitreihe steht der Datensatz vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung der Station Sylt zur Verfügung. Arbeitsplan: 1/3 der Zeit: Einarbeitung in die Thematik (Lesen der Literatur, evtl. Fallstudie) 2/3 der Zeit: Sortieren der Daten, sowie Datenanalysen (graphische Darstellung) 1/3 der Zeit: Erstellen der Bachelorarbeit Literaturliste: Anderson, D. M. and K. Rengefors (2006): Community assembly and seasonal succession of marine dinoflagellates in a temperate estuary – the importance of life cycle events. Limnology and Oceanography, 51, 860-873. Montresor, M. and J. Lewis  (2006): Phases, stages, and shifts in the life cycles of marine phytoplankton. In: Algal cultures, analogues of blooms and applications. (Ed. by D.V. Subba Rao), Science Publishers, Enfield (NH) USA, 91-129. Nehring, A. (1995): Dinoflagellate resting cysts as factors in phytoplankton ecology of the North Sea. Helgoland Marine Research, 49, 375-392.

Thema II: Hintergrund In Ökosystemmodellen wird häufig entweder eine konstante minimale Primärproduktion oder eine minimale Phytoplanktonkonzentration im Winter vorgeschrieben. Diese Art der „Parametrisierung“ einer Saatpopulation kann erforderlich sein, um das Aussterben von Phytoplankton im Winter zu verhindern und den Zeitpunkt der Blüte in den Modellen mit den Beobachtungen in Einklang zu bringen. Unklar ist jedoch, wie sensitiv diese Parametrisierungen sind und welchen Einfluß die konstanten Parameter auf die zwischenjährliche Variabilität von Phytoplankton haben.

BSc-Thema II: Titel & Zielsetzung Titel: Untersuchungen zur Rolle der Phytoplankton-Winterkonzentration auf die Blütenbildung und zwischenjährlichen Variabilität in Modellen Betreuer: Prof Dr Inga Hense, email: inga.hense@uni-hamburg.de Gebäude: GE 133, Raum: 102a, Tel.: 6641 Fragestellung und Zielsetzung: Ziel dieser Arbeit ist es mit Hilfe von Parametereinstellungen im Modell die Sensitivität der Saatpopulationsparametrisierung zu untersuchen in Hinblick auf (i) Zeitpunkt der Blüte, (ii) maximale Konzentration und (iii) zwischenjährliche Variabilität.

BSc-Thema II: Material Arbeitsmaterial: Je nach Vorkenntnisse in der Modellierung und Programmiersprache Fortran, wird diese Fragestellung entweder mit Hilfe einer grafischen Benutzeroberfläche (keine Vorkenntnisse notwendig) oder im Modellprogramm direkt durchgeführt. Arbeitsplan: 1/3 der Zeit: Einarbeitung in die Thematik und in das Modell (Fallstudie+Projektarbeit) 1/3 der Zeit: Durchführung der Modelläufe, Auswertung der Ergebnisse 1/3 der Zeit: Erstellen der Bachelorarbeit. Literaturliste: Burchard, H., K. Bolding, W. Kühn, A. Meister, T. Neumann and L. Umlauf (2006): Description of a flexible and extendable physical-biogeochemical model system for the water column, Journal of Marine Systems, 61, 180-211. Hense I. and A. Beckmann (2006): Towards a model of cyanobacteria life cycle-effects of growing and resting stages on bloom formation of N2-fixing species. Ecological Modelling 195, 205–18. Kiirikki, M., A. Inkala, H. Kuosa, M. Kuusisto and J. Sarkkula (2001): Evaluating the effects of nutrient load reductions on the biomass of toxic nitrogen-fixing cyanobacteria in the Gulf of Finland, the Baltic Sea. Boreal Environment Research, 6, 131–146. Neumann, T., W. Fennel, and C. Kremp (2002): Experimental simulations with an ecosystem model of the Baltic Sea: A nutrient load reduction experiment, Global Biogeochemical Cycles, 16, 10.1029/2001GB001,450.

Thema III: Hintergrund Der Begriff „Patchiness“ wird in der biologischen Ozeanographie sehr häufig verwendet, wenn es um Verteilungsmuster von biologischen und physikalischen Größen geht. In der Literatur wird dieser Begriff leider sehr unspezifisch eingesetzt und es besteht eine Vielzahl unterschiedlicher Definitionen in wissenschaftlichen Lehrbüchern sowie Publikationen. Dieser unpräzise Gebrauch von „Patchiness“ erschwert den Vergleich von Ökosystemstudien und macht eine einheitliche Charakterisierung unmöglich. source: NIWA, National Institute of Water & Atmospheric Research (http://www.niwa.cri.nz/rc/prog/oceanecosystems/info/archive)

BSc-Thema III: Titel & Zielsetzung Titel: Patchiness – Was ist das? Betreuer: Prof Dr Inga Hense, email: inga.hense@uni-hamburg.de Gebäude: GE 133, Raum: 102a, Tel.: 6641 Fragestellung und Zielsetzung: Ziel dieser Arbeit ist eine Zusammenstellung verschiedener Definitionen von „Patchiness“ sowie eine Gewichtung der Patchiness-Konzepte, ihrer Anwendbarkeit und Bedeutung für die marine Ökosystemmodellierung.

BSc-Thema III: Material Arbeitsmaterial: Diese Arbeit wird eine Literaturrecherche beinhalten, daher ist kein weiteres Arbeitsmaterial nötig. Arbeitsplan: 2/3 der Zeit: Literaturrecherche 1/3 der Zeit: Erstellen der Bachelorarbeit. Literaturliste: Martin, A.P. (2003): Plankton patchiness: the role of lateral stirring and mixing. Progress in Oceanography, 57, 125–174. Mann, K. H. and J. R. Lazier (2000): Dynamics of Marine Ecosystems: Biological-Physical Interactions in the Oceans, Miller, C. B. (2006): Biological Oceanography. Lalli and Parsons: Biological Oceanography: An introduction. Pergamon Press