Globaler Temperaturanstieg, Ozeanversauerung und Sauerstoffmangel (temperaturbedingte Stressoren), spielen eine wichtige Rolle während Klimawandel. Die kombinierten Auswirkungen wirken sich negativ auf marine Lebensgemeinschaften und Ökosystemen aus und verschärfen die Effekte anderer Stressoren. Es gibt für den aktuellen und vergangenen Erwärmungsphasen Belege für veränderte Artenverteilung, Lebensraumverlust, Artensterben und verminderte physiologische Leistungen von Organismen. Die spezifischen Mechanismen werden diskutiert. Umweltveränderungen in der Erdvergangenheit bieten die Gelegenheit, die Dynamik von Ökosystemkrisen vor, zu untersuchen. Diese Arbeit integriert verschiedenen Disziplinen um unser Verständnis der Rolle temperaturbedingter Stressoren für marine benthische Ökosysteme zu verbessern. Das Toarcian Event (Unterjura) wurde aufgrund seiner geologischen, geochemischen und paläontologischen Überlieferung ausgewählt. Hochaufgelöste quantitative taxonomische, paläoökologische und geochemische Daten von benthischen Makroinvertebraten wurden analysiert. Ziel ist es, die Mechanismen ökologischer Veränderungen unter Temperaturstress zu bewerten, mit Schwerpunkt auf Körpergrößenmuster sowie Veränderungen in der Zusammensetzung und Struktur von Lebensgemeinschaften, und die Rolle von Umweltstressoren als Ursachen der biotischen Krise abzuschätzen. Der Temperaturanstieg führte zu dem Verlust an biologischer Vielfalt und zu der Verringerung der Körpergröße der Organismen vor und während der biotischen Krise. Die Struktur der Gemeinschaften wurde in Bezug auf die taxonomische und ökologische Zusammensetzung neu organisiert. Die Reaktion auf Umweltstress war innerhalb und zwischen den taxonomischen Gruppen unterschiedlich, wobei Brachiopoden stark betroffen waren. Diese Ergebnisse verbessern unser Verständnis der biotischen Reaktionen auf temperaturbedingte Stressoren und können zur Vorhersage Veränderungen Ökosysteme bei den aktuellen Erwärmungstrends beitragen. / Global warming, oceanic acidification and deoxygenation (temperature-related stressors) play an important role during climate change. The combined impact of these stressors is known to negatively affect marine biota and ecosystems, often exacerbating the impact of other stressors. Under the current and past climate change, there is record of altered species distribution, habitat loss, extinctions and decreased physiological performance of organisms. Despite the increasing evidence, the specific mechanisms through which climate change influences ecological patterns are debated. Past environmental perturbations represent an opportunity to investigate the dynamics of ecosystem and biotic crises across Earth history. This work integrates different disciplines to increase our understanding on the role played by temperature-related stressors on marine benthic biota and ecosystems. The Toarcian Event (Early Jurassic) was chosen for its well-preserved geological, geochemical and palaeontological record. High-resolution quantitative faunal and geochemical data from benthic marine macroinvertebrates were investigated. The aims are to identify and evaluate the mechanisms of faunal and ecological shifts under a temperature-related stressor scenario, with focus on body size patterns and ecosystem change and recovery, and to estimate the role of environmental stressors as proximate causes of the biotic crisis. Temperature increase led to biodiversity loss and reduced body size of organisms during and possibly before the event. Moreover, the structure of marine communities was reorganized in terms of taxonomic and ecological composition. The response to environmental stress was variable within and between taxonomical groups, with brachiopods severely affected. These findings increase our understanding of biotic responses and ecosystem and biodiversity shifts under temperature stress, hopefully contributing to the prediction of ecosystem changes under the current warming scenario.

Aus Patagonien lagen bisher wenige Daten zu paläoökologischen Veränderungen und zur Paläobiodiversität an der Kreide-Paläogen (K/Pg)-Grenze vor. Um diese Lücke zu schließen, wurden in den argentinischen Provinzen Neuquén und Chubut zahlreiche Profile im Bereich der K/Pg-Grenze detailliert beprobt. Während einer Planktonkrise, wie sie für die K/Pg-Grenze angenommen wird, werden für benthische Mollusken folgende Entwicklungen erwartet: 1. eine Abnahme der Individuenzahlen der Benthosorganismen, 2. eine Abnahme der vom Plankton als Nahrungsquelle direkt abhängigen Organismen, 3. eine Abnahme der Benthonten mit planktotrophen Larvalstadien, 4. eine Abnahme der mittleren Körpergröße der Individuen benthischer Faunengemeinschaften und 5. eine Abnahme der Organismen mit hoher Stoffwechselrate bzw. aktiver, mobiler Lebensweise. Tatsächlich waren die hungerresistenten Gruppen der Nuculoida (flach-infaunale Depositfresser) und der Lucinidae (Chemosymbionten) im Danium signifikant häufiger als im Maastrichtium, während der Faunenanteil der Suspensionsfresser im Danium im Vergleich zum Maastrichtium signifikant niedriger ist. In den Faunengemeinschaften des Daniums von Bajo de Añelo konnten Abnahmen der Individuenzahlen, der mittleren Mobilität und der mittleren Größe festgestellt werden. Die beobachteten paläoökologischen Veränderungen zeigen somit eine Selektivität, die sich auch in der Paläobiodiversitätsdynamik widerspiegelt. Auch hier sind Suspensionsfresser, die direkt vom Planktonangebot abhängig sind, stärker betroffen als Chemosymbionten und flach-infaunale Depositfresser. Die Aussterberaten für Bivalven sind mit 28% moderat. Insgesamt sind die festgestellten Selektivitätsmuster konsistent mit den zu erwartenden Folgen einer Planktonkrise. Trotz einiger regionaler Unterschiede handelte es sich um ein globales Ereignis an der K/Pg-Grenze, das Nord- und Südhalbkugel gleichermaßen betroffen hat. / From Patagonia only a few data on palaeoecological changes and on palaeobiodiversity at the Cretaceous/Paleogene (K/Pg)-boundary are available so far. Therefore detailed samples in different K/Pg-sections in the Argentinian provinces of Neuquén and Chubut were taken to increase the data set for this region. The following trends are expected from a crisis of primary productivity in the aftermath of the K/Pg-boundary: 1. a reduction in the number of individuals of benthic organisms, 2. a decrease in the relative abundance of organisms which rely directly on photosynthesis, 3. a lower proportion of individuals with planktotrophic larval stages, 4. a reduction in the average body size of individuals within palaeocommunities and 5. an increased abundance of organisms with low metabolic rates or inactive lifestyles. In fact the proportion of the starvation-resistant groups of the Nuculoida (shallow-infaunal deposit feeders) and Lucinidae (chemosymbionts) were significantly higher in the Danian compared to the Maastrichtian. In contrast to this, the proportion of suspension feeders in the palaeocommunities was significantly lower in the Danian in comparison with the Maastrichtian. In the Danian benthic assemblages of the Bajo de Añelo area, a decrease in number of individuals, mean mobility and mean size was recognised after the K/Pg-boundary. Thus the palaeoecological changes display a selectivity, which is also reflected in the palaeobiodiversity. Suspension feeders, which depend directly on plankton particles from the water column, show higher extinction rates than chemosymbionts and shallow-infaunal deposit feeders. The extinction rates of Patagonian bivalves are moderate (28%). Overall, the recognized selectivity patterns are consistent with the expected aftermath of a crisis in primary productivity. Despite some local differences, the results argue for a global event at the K/Pg-boundary during which the northern and southern hemispheres were similarly affected.