Rezente benthische Foraminiferen im Bereich des Benguelastroms, Südwestafrika

Abstract

Diese Arbeit stellt die erste detaillierte Untersuchung zur Biodiversität rezenter benthischer Foraminiferen des Flachwasserbereichs der gesamten Südwestküste Afrikas dar. Dazu wurden die Foraminiferen der Südwestküste Afrikas aus 131 Flachwassersedimentproben vom Kap der Guten Hoffnung (34,4° S) bis Südangola (14,2° S) aus 0-200 m Wassertiefe neobiogeographisch erfasst und verschiedene Faktoren, die die Verbreitung der Foraminiferen in diesem Gebiet steuern, untersucht. Die Flachwasserbereiche der Südwestküste Afrikas wurden in bisherigen Arbeiten nur partiell bearbeitet und zudem als artenarm beschrieben oder vermutet, was durch die hier vorgelegten Ergebnisse widerlegt werden kann. So konnten insgesamt 129 Foraminiferenarten aus 59 Gattungen identifiziert, digital durch Rasterelektronenaufnahmen (REM) dokumentiert und auf 34 Tafeln zusammengestellt werden. Bei einigen Taxa (beispielsweise bei Cribroelphidium mirum und Pararotalia sp. 1) wurde dabei eine Reihe von ontogenetischen Wachstumsstadien festgehalten. Zudem stellen mehrere der hier identifizierten Taxa neue Arten dar oder werden erstmals im südlichen Ostatlantik dokumentiert und in offener Nomenklatur beschrieben.<br /> Hauptsächliche Zielsetzung dieser Arbeit ist, die bestehende Lücke in der Dokumentation der Foraminiferenflachwasserfauna Südwestafrikas zu schließen, und damit die bestehenden Arbeiten zur Diversität der Tiefwasserfauna des Südostatlantiks zu ergänzen. Darüber hinaus ermöglichen die Untersuchungen zur Diversität der Foraminiferen einen aufschlussreichen Vergleich zwischen den Flachwasserfaunen der Küstengebiete Südwest- und Südostafrikas, da die Küsten gemeinsam eine biogeographische Schlüsselposition einnehmen. So können die biogeographischen Faunenprovinzen, die durch den Temperaturgradienten zwischen dem warmen Indischen Ozean und dem kühlen Atlantik deutlich voneinander abgegrenzt sind, identifiziert und charakterisiert werden. Außerdem konnte festgestellt werden, dass das hier untersuchte Küstengebiet als Teil des Benguela-Ökosystems, einem der größten Auftriebsgebiete der Welt, durch mehrere einzigartige Eigenschaften Einfluss auf die Zusammensetzung und die Verbreitung von Foraminiferen zeigt. Abiotische Parameter, wie Wassertiefe Temperatur, Salinität, der Einfluss von Auftriebswasser und der häufig variierende Sauerstoffgehalt wurden hinsichtlich ihrer Auswirkung auf die Faunengemeinschaft und die Verbreitung benthischer Foraminiferen untersucht. Die Verifikation der Ergebnisse konnte durch verschiedene voneinander unabhängige Analysemethoden, wie die Erstellung von Verbreitungsmustern einzelner Taxa, Q- und R-Mode Clusteranalyse, Verteilungsmuster von spezifischen Morphotypen und ökologischen Gruppen und die Abschätzung des Sauerstoffgehalts mit Hilfe von spezifischen Morphotypen, gewährleistet werden.<br /> Als entscheidenden Faktor, der die Verbreitung der Foraminiferen an der Westküste Südafrikas hauptsächlich steuert, wurde die Verfügbarkeit von Sauerstoff in diesem Gebiet herausgestellt. Dabei spiegeln drei geographische und bathymetrische, fließend ineinander übergehende Subhabitate eine deutliche Abhängigkeit von der Sauerstoffverteilung wider: 1.Der gut durchlüftete Flachwasserbereich des gesamten Untersuchungsgebietes bis etwa 25 m Wassertiefe vom Kap der Guten Hoffnung (ca. 34° S) bis Südangola (ca. 14° S); 2.Der südliche, nur saisonal sauerstoffarme Tiefwasserbereich von 37-200 m Wassertiefe vom Kap der Guten Hoffnung bis nördlich von Dolphin Head (ca. 26° S); 3.Der nördliche, häufig dysoxische Tiefwasserbereich von Dolphin Head (ca. 26° S) bis Südangola (ca.14° S) von 37-200 m Wassertiefe. Zusätzlich bilden die Ästuare durch die dort stark schwankende Salinität ein viertes, durch eine eigene Fauna deutlich abgegrenztes Subhabitat. Es konnte bewiesen werden, dass jedes dieser Subhabitate durch spezifische Indikatortaxa charakterisiert ist. Mit Hilfe eines ermittelten Sauerstoffgehalts und der R-Mode Clusteranalyse konnten außerdem 18 Dysoxia tolerierende Indikatortaxa (Bolivina sp. 1, Brizalina cf. B. pseudopunctata, Brizalina sp. 1, Brizalina sp. 2, Brizalina sp. 3, Bulimina elongata, Bulimina sp. 3, Bulimina sp. 4, Buliminella elegantissima, Cassidelina sp. 1, Cassidelina sp. 2, Cassidelina? sp. 3, Glomospirella sp. 1, Nonionella cf. N. stella, Protoglobobulimina sp. 1, Stainforthia fusiformis?, Stainforthia sp. 1 und Virgulinella fragilis), die teils in der Literatur aus sauerstoffarmen Gebieten der Weltmeere bekannt sind, identifiziert werden. Diese Arbeit ist Teil des DFG-Projektes „Biogeographische Schlüsselregionen – Faunenprovinzen rezenter benthischer Foraminiferen im südlichen Afrika“.

<strong>Recent benthic Foraminifera in the Benguela Current region, South-West Africa - distribution patterns and their driving factors</strong><br /> This dissertation is the first detailed study on the biodiversity of recent benthic foraminifera in the shallow-water regions along the entire coast of Southwest Africa. For this, foraminifera of 131 shallow-water sediment samples from Cape Town (34.4 ° S) to South Angola (14.2° S) in water depths ranging from 0 to 200 m were recorded neobiographically and the driving forces, which control the distribution of foraminifera in this region, were investigated and discussed. Up to now the shallow-water regions off Southwest Africa have been poorly examined. In addition species diversity was previously described or assumed to be very low. However, a total of 59 genera and 129 benthic species were identified in this study which were documented with scanning electron microscope (SEM) and figured on 34 plates. Thereby ontogentic growth steps were recorded for some taxa (e. g. Cribroelphidium mirum and Pararotalia sp. 1). Several of the identified species were considered to be new or documented in the Southeast Atlantic for the first time and were therefore left in open nomenclature.<br /> The major aim of this study is to close the gap of taxonomic studies on the foraminiferal shallow-water fauna in order to complement previous studies about foraminiferal diversity of deep-water faunas of the Southeast Atlantic. Furthermore these investigations allow a detailed comparison between the faunal shallow-water communities off the southwest and the southeast coasts of southern Africa, which take up a biogeographic key position in the worlds oceans. Thus, biogeographic faunal provinces which are clearly restricted by the present-day temperature gradient between the warm Indian Ocean and the cool Atlantic Ocean could be identified and characterized. In addition it could be determined, that the here investigated coastal area as a part of the Benguela ecosystem, one of the largest upwelling zone in the world oceans, exerts influence on the composition and the distribution of Foraminifera with several unique characteristics. Abiotic parameters like water depth, temperature, salinity, the influence of upwelling and the often varying oxygen concentrations were examined with regard to their effects on faunal associations and on the distribution of benthic foraminifera. The verification of the results could be ensured by different and independent analysis methods like the examination of distribution patterns of single taxa, Q- and R-Mode Clusteranalyses, distribution patterns of specific morphotypes or ecologial groups and the estimation of the oxygen concentration with specific morphotypes.<br /> The availability of oxygen was shaped up as the most important factor, which controls the distribution of foraminifera off the west coast of southern Africa. Thus, three geographic and bathymetric zones reflect a clear dependance on different oxygen concentrations: 1.The well oxygenated shallow-water zone over the entire investigation area up to 25 m water depth from the Cape of Good Hope (34.4° S) to South Angola (14.2° S); 2.The southern deep-water zone with seasonal oxygen depletion from 37 to 200 m water depth from the Cape of Good Hope (34.4 °S) to north of Dolphin Head (ca. 26° S); 3.The northern deep water zone with often dysoxic conditions from 37 to 200 m water depth from north of Dolphin Head (ca. 26° S) to South Angola (14.2° S). Furthermore the estuaries form a fourth zone with an individual fauna due to the varying salinity concentrations in this habitat. Therefore it could be proved, that each zone is characterized by specific indicator taxa. Furthermore 18 dysoxic tolerant indicator taxa (Bolivina sp. 1, Brizalina cf. B. pseudopunctata, Brizalina sp. 1, Brizalina sp. 2, Brizalina sp. 3, Bulimina elongata, Bulimina sp. 3, Bulimina sp. 4, Buliminella elegantissima, Cassidelina sp. 1, Cassidelina sp. 2, Cassidelina ? sp. 3, Glomospirella sp. 1, Nonionella cf. N. stella, Protoglobobulimina sp. 1, Stainforthia fusiformis?, Stainforthia sp. 1 und Virgulinella fragilis) could be identified via calculated oxygen index and R-Mode Clusteranalysis. These taxa are partially known from other oxygen depleted regions of the world oceans. This study is a part of the DFG project on “Biogeographic Keyregions – Faunal provinces of recent benthic foraminifera off southern Africa”.