Source regions and transport paths of iron in the Antarctic Circumpolar Current

C. Hanfland

During ANT XVIl3, our aim had been to identify the sources and transport

mechanisms of the iron into the Atlantic Sector of the Southern Ocean. Principle iron sources are: aeolian inputs from southern South America and the Antarctic

Peninsula, advective in uts from their respective continental shelves, and upwelling of deep water. We use " ' ~ a as a tracer for input frorn the continental shelves and

^Th, AI and Nd for aeolian input.

The aim of ANT XVIl4 was mainly to continue and finish sample processing and measuring of samples from the previous cruise. Samples taken during ANT XVIl3 for the analysis of dissolved radium were processed by the '''Th ingrowth method.

For detailed objectives, sampling strategy and sample processing See chapter 19.

As a completion of the surface water sampling of suspended particles during ANT XVI/3 to estimate today's role of aeolian input into the S-Atlantic Ocean (described in detail in chapter 19), six additional samples of particulate matter from surface waters have been taken off Namibia and off the Sahara. Aeolian material deposited in these regions should carry a strong fingerprint from the old African craton. Its Nd isotopic composition should therefore be much less radiogenic than expected for the aeolian component of particulate material taken in the Southern Ocean, where the influence of a young volcanic component (high ^/^Nd) should be dominant. Analyses of the suspended particles will show whether it is indeed possible to elucidate the origin of their aeolian component from their Nd isotope signature.

particles will show whether it is indeed possible to elucidate the origin of their aeolian component from their Nd isotope signature.

Fig. 1 : Surface water sample locations of particulate matter for the analysis of the Nd isotopic composition. Samples have been taken bv a continuous flow centrifuae.

H. Bio-optik und Bio-chemie von Eisalgen und Phytoplankton T. Mock , U. Westernstroer

Die währen des dritten Fahrtabschnittes der Expedition ANT XVI angefangenen Chemostat- Experimente mit planktonischen Algen (Chaetoceros spp.,

Thalassiosira spp.) und Eisalgen (Fragilariopsis spp., Pseudonitzschia spp.) wurden währen des vierten Fahrtabschnittes erfolgreich beendet. Die Bestim- mung von biophysikalischen und biochemischen Unterschieden zwischen beiden Algengruppen war Ziel dieser Untersuchung. Durch die Laborexperimente an nährsalzgesättigt und nitratlimitierten Kulturen wurde der Effekt unterschiedlicher Lichtintensitäte (3 pmol Photonen m"2 s" und 20 pmol Photonen m'2 s") auf die Photosynthese und die biochemische Zusammensetzung untersucht. Zudem wurden fü beide Algengruppen Nitrataufnahmekinetiken durchgeführt Alle Ver- suche fanden in einem Kühlcontaine bei

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1 OC statt.

Erste Ergebnisse aus den Fluoreszenz-lnduktionskurven und den P (photo- synthesis) / 1 (irradiance)

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Kurven, die mit Hilfe eines puls-amplituden-modulierten Fluorometers durchgeführ wurden, deuten darauf hin, da die Eisalgen photo- physiologisch dynamischer reagieren können als die planktonischen Algen, ob- wohl die Eisalgen in einem stabileren Habitat leben, Im Meereis findet eine ver- tikale Durchmischung so gut wie niemals statt. Z.B. war der Quanten-Yield der Eisalgen unter optimaler Nährstoffversorgun sowohl bei 3 pmol Photonen m" s"' als auch bei 20 pmol Photonen m'2 s" größe als der der planktonischen Algen.

Währen der Wachstumslimitation durch Nitratmangel wurde allerdings sichtbar, da die planktonischen Algen unter beiden Lichtintensitäte höher Quanten- Yield's aufwiesen. Das Reoxidationsverhalten von QA scheint bei beiden Algen- gruppen und unter den verschiedenen experimtellen Bedingungen sehr konstant zu bleiben. Eine weitere Besonderheit der Eisalgen, die ausschließlic unter aus- reichender Nährstoffversorgun beobachtet wurde, ist das Auftreten der Chloro- respiration nach längere Zeit (4 Stunden) im Dunkeln. Ein Nachweis hierfü konnte fü die pelagischen Algen nicht gefunden werden. Desweiteren deuten die Nitrat- aufnahmekinetiken der Eisalgen auf einen sehr effizienten und schnellen Aufnahme- mechanismus durch die Zellwand hin. Die Aufnahmeraten sind sehr ähnlic zu denen von Algen aus temperierten Regionen. Die Aufnahmeraten der plank- tonischen Algen liegen etwas unter denen der Eisalgen. Inwieweit sich die bio- chemische Zusammensetzung der beiden Algengruppen unter den genannten experimentellen Bedingungen unterscheidet, kann erst nach der Analyse der ge- wonnenen Proben im Institut gesagt werden,

I. Bio-optics and bio-chemistry of ice algae and phytoplankton T. Mock , U. Westernströe

Chemostat experiments with antarctic phytoplankton (Chaetoceros spp.,

Thalassiosira spp.) and ice algae (Fragilariopsis spp., Pseudonitzschia spp.)which were established during ANT XVI/3 were successfully completed during the fourth leg of the cruise ANT XVII4. The aim of this study was to determine biophysical and biochemical differences between both groups of algae with regard to the different environmental conditions. The effects of different light intensities On bio- physical processes at photosystem II and the biochemical composition of the algae were investigated during nitrate limited growth. Additional experiments On nitrate uptake kinetics were conducted for both algal groups. All the experiments were carried out in a culture container at

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1 'C.

First results from fluorescence induction curves indicated that the ice algae had a higher photophysiologically action spectrum than the planktonic algae despite the fact that they live in a more stable environment were there is no mixing. At 3 pmol photons m" s" and 20 pmol photons m'* s" for instance, the quantum yield under replete nutrient concentrations was higher for ice algae. However, under nitrat limited growth the planktonic algae had a higher quantum yield under both light intensities.

The reoxidation of Qi seems to be very similar and stable for both algal groups and for all applied experimental conditions. Another peculiarity of the ice algae is the onset of chlororespiration after 4 h darkness. The nitrat uptake of the ice algae is very efficient and similar to that in algae living in more temperate regions. Chemical analyses of the biochemical compositions and pigments as well as the activity of the carboxylation enzymes will be conducted in the home laboratory.

K. Participants / Fahrtteilnehmer ANT XVI/4

Im Dokument of the Research Vessel ,,POLARSTERNu in 1999 (Seite 137-140)