English Title: Taxonomy and growth forms of laminar encrusting bryozoans from Japan and New Zealand in latitudinal comparison

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Abstract

In der vorliegenden Arbeit werden 3 Teilgebiete der Bryozoologie bearbeitet: (1) Systematisch-taxonomischer Teil: Darin werden Bryozoen aus japanischen und neuseeländischen Gewässern beschrieben. Während die Bryozoenfauna Neuseelands durch diverse Arbeiten von GORDON aus neuerer Zeit (1984, 1986, 1987, 1989) ausgezeichnet dokumentiert ist, sind die meisten Arbeiten aus Japan sehr alt (ORTMANN 1890; OKADA 1934; OKADA & MAWATARI 1938; MAWATARI 1956, 1963, 1974) und enthalten deshalb auch kein rasterelektronenmikroskopisches Bildmaterial. Besonders aus den subtropischen Arealen wurde in dieser Arbeit eine hohe Artenvielfalt dokumentiert. Aus Japan wurden 71 Arten aus 47 Gattungen und 33 Familien beschrieben, aus Neuseeland liegen 52 Arten aus 34 Gattungen und 22 Familien vor. 18 der beschriebenen Arten konnten zum ersten Mal aus japanischen Gewässern dokumentiert werden. Chorizopora n. sp. wird beschrieben und in einer weiteren Publikation als neue Art aufgestellt. (2) Ausprägungen der Interaktionen zwischen Bryozoen und Mikroorganismen: 40 Kolonien wurden nach dem Kritisch-Punkt-Verfahren getrocknet und die Formenvielfalt der vorgefundenen Mikroorganismen mit dem Rasterelektronenmikroskop dokumentiert. Dabei konnten 3 Kategorien mit mikroorganismischer Beteiligung unterschieden werden: (I) durch extrapolymere Substanzen gebundener Detritus, (II) Biofilme und Mikrobenmatten, sowie (III) Biofilme, die von einzelnen Mikroorganismen dominiert werden. In der vorliegenden Arbeit wird die Vielfalt der Biofilme abgebildet und morphologisch beschrieben. Dabei konnte die Rolle von Biofilmen als Substratbesiedler und somit Konkurrenten für sessile Organismen, die bis vor kurzem nicht bekannt war, mit zahlreichen Beispielen belegt werden. (3) Relative Abundanz der Wachstumsformen laminar-inkrustierender Bryozoen: Die Häufigkeit von 8 verschiedenen Wachstumsformen inkrustierender, laminarer Bryozoen wurde entlang eines latitudinalen Temperaturgradienten untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, daß die geographische Breite und die damit verbundene Temperaturänderung Auswirkungen auf die bevorzugte Wachstumsform einer Bryozoenkolonie und die Morphologie des Wachstumsrandes hat. Während Z- und M- Laminae in kühl temperierten Gewässern dominieren, steigt der Anteil an S- und C- Laminae in subtropisch beeinflußten Gebieten deutlich an. Vergleichende Studien von den Philippinen und aus Aquaba zeigen, daß der Konkurrenzdruck um freies Substrat in niedrigeren Breiten vermutlich durch Biofilme und Mikrobenmatten erhöht wird. Da die S- und C-Laminae das höchste Potential besitzen, sich erfolgreich gegen andere sessile Konkurrenten zu behaupten, gewinnen sie in warmen Gewässern zunehmend an Bedeutung. Durch die Sammlung von saisonalen Proben konnte zudem gezeigt werden, daß die Häufigkeitsverteilung der genannten Wachstumsformen nicht von der Artenverteilung abhängig ist. Da Bryozoen durch ihr verkalkendes Skelett fossil hervorragend erhalten bleiben, kann dieses Ergebnis für paläoklimatische Interpretationen herangezogen werden.

Translation of abstract (English)

The following study engages with three aspects of bryozoology: (1) Systematic-taxonomical part In this part, bryozoans collected in Japan and New Zealand are described. While the bryozoan fauna of New Zealand is excellently documented by several studies from GORDON (1984, 1986, 1987, 1989), the most taxonomical studies concerning Japanese bryozoans are quite old (ORTMANN 1890; OKADA 1934; OKADA & MAWATARI 1938; MAWATARI 1956, 1963, 1974), and therefore, they contain no scanning-electronmicrographs. Now it has been possible to document a great number of species especially from subtropical-influenced areas. From Japan, 71 species from 47 genera and 33 families have been described. From New Zealand, 52 species from 34 genera and 22 families have been documented. 18 of the described species are first records from Japanese waters. Chorizopora n. sp. is introduced and will be characterized in a separated publication. (2) Specifications of the interactions between bryozoans and microorganisms 40 colonies have been dried following the critical-point-method, and were examined under a scanning-electron-microscope to document the diversity of the occurring microorganisms. Within this scope, 3 biofilm types were distinguished: (I) detritus bounded by extrapolymer substances, (II) biofilms and microbial mats, and (III) biofilms dominated by individual taxa in colonial order. In this study the diversity of biofilms and microbial mats has been mapped and morphologically described. Their role as competitors for free substrate, which has not been evident before, has been demonstrated with several examples. (3) Relative abundance of growth types of laminar-encrusting bryozoans The frequency of 8 different growth types of laminar-encrusting bryozoans has been analysed along a latitudinal temperature gradient. It became evident, that the geographical latitude and the change in temperature interfere with the favoured growth type of a bryozoan colony, especially the morphology of the growth margin. While in cooler temperated waters Z- and M-laminae dominate, the ratio of S- and C-laminae increases in subtropical influenced areas significantly. Comparative studies from the Philippines and Aquaba show that the competition pressure for free substrate is higher in lower latitudes, which is probably caused by biofilms and microbial mats. S- and C-laminae have the highest potential to stand up to other sessile opponents, and they become more important in warmer temperated waters. Collection of seasonal material shows that the frequency distribution of the mentioned growth types is not dependent on species distribution. Because of their calcareous skeletons, bryozoan are well preserved in the fossil record, and this result can be used as a tool for paleoclimatic interpretations.