Der Südozean ist die Schlüsselregion zur Kenntnis der neogenen Klimaentwicklung. In diesem Zusammenhang ist die Untersuchung von planktonischen Gemeinschaften in Hinblick auf die Umweltentwicklung von großer Bedeutung. In antarktischen neogenen Sedimenten sind Radiolarien reichlich, in großer Diversität und einheitlich gut erhalten. Sie sind nicht nur perfekte Testobjekte für paläobiologischen Studien, sondern auch eine wichtige Quelle für eine verbesserte Biostratigraphie – bisher behinderte nämlich das Fehlen einer verlässlichen Geochronologie detaillierte Studien. Es wurde ein Datensatz aller Taxa von mehreren Standorten des Südozeans gesammelt: für alle der 98 Proben je ca. 7000 Radiolarien. Die Fauna enthält ca. 500 Arten (inclusive 120 neuer Taxa). Die Untersuchung der Makroevolutionsgeschichte dieser Fauna zeigt, dass eine wesentliche ökologische Umwälzung, ohne Aussterbeereignis, bezogen auf den Verlauf der Artengleichheit und den Anstieg der Gattung Antarctissa, bei ca. 8 Ma erfolgte. Dann, 3 My später, folgte ein wesentlicher Diversitätsverlust. Obwohl das ökologische Ereignis eventuell mit einer Änderung der Primärproduzenten assoziiert sein kann, ist der auslösende Faktor des Diversitätsabfalls unbekannt. Außerdem zeigt der Vergleich zwischen der Diversitätsgeschichte dieser Fauna und einer Paläodiversitätsrekonstruktion südozeanischer Faunen, beruhend auf der Neptune Datenbank, daß der generelle Verläufe mit den Probenteilungsmethodologien nachgezeichnet wird, jedoch diese Methodologien aufgrund grober Verzerrungen nicht geeignet für Detailstudien sind. Schließlich wurde eine biostratigraphische Analyse für die komplette Fauna vom Obermiozän bis Pliozän durchgeführt. Obwohl diese Analyse noch vorlaüfig ist, zeigt sich eine Angleichung des aktuellen Altersmodells um mehr als 1 My. Diese Studie zeigt auch 94 neue, sichere Ereignisse, die für die stratigraphische Einordnung der Antarktischen Sedimente genutzt werden können. / The Southern Ocean is the key to understand the Neogene climate evolution. Unfortunately the lack of a robust geochronological framework has hindered precise studies. Equally of interest is understanding how planktonic communities changed in relation with the evolution of these environments. Radiolarians are abundant in Antarctic Neogene sediments, diversified and consistently well-preserved. They should constitute not only an ideal testing ground for paleobiological studies but also a major resource for improved biostratigraphy. In this study, a quantitative, taxonomically-complete dataset have been collected in various sites of the Southern Ocean, using 98 samples and ca. 7000 specimens per sample. Ca. 500 species were uncovered in this fauna, including 120 new to science. The study of the macroevolutionary history of this fauna reveals that a significant, extinctionless ecological turnover, linked to a decrease in the evenness of the species'' abundances and the rise of genus Antarctissa to dominance, occured at ca. 8 Ma, followed 3 My later by a significant diversity loss. Although the ecological event can be tentatively associated with a regional change in the composition of primary producers, the triggering event of the diversity loss is yet to be found. The whole-fauna diversity history was compared to paleodiversity reconstructions computed using subsampling methodologies from the occurrences gathered in the Neptune database. The comparison shows that the main trends are retrieved by the subsampling procedures but also that substantial distortions make them poorly suited for detailed studies. Finally a biostratigraphical analysis was conducted on this whole-fauna dataset for the late Miocene - Pliocene sequence. Although this analysis is still very much preliminary, it shows a coherent readjustement of the current age models by more than 1 My. This study also shows that 94 events seem reliable enough to be used to correlate Southern Ocean sites together.

Der Antarktische Krill (Euphausia superba) ist eine Schlüsselart des Ökosystems des Südozeans und möglicherwese die biomassereichste Art der Erde. Klimawandelbedingte Lebensraumänderungen, die Expansion der kommerziellen Krillfischerei, sowie sich erholende Bartenwalpopulationen setzen Krillpopulationen jedoch zunehmend unter Druck. Daher besteht ein großer Bedarf, die Auswirkungen dieser verschiedener Stressoren auf Krillpopulationen zu verstehen und vorherzusagen. Dabei helfen Simulationsmodelle, die das Wachstum und die Entwicklung des Krills vorhersagen. Modelle sind vielseitige Instrumente, mit denen sich die Auswirkungen verschiedener Stressoren auf Krill in unterschiedlichen Szenarien bewerten lässt, was sie für Management- und Projektionsstudien besonders nützlich macht. In dieser Arbeit untersuchen wir Möglichkeiten die Robustheit von Modellen zu verbessern, die das Wachstum von Krillindividuen unter verschiedenen Umweltbedingungen vorhersagen. Zunächst haben wir ein bestehendes Wachstumsmodell erweitert, indem wir es um realistischere physiologische Prozesse ergänzt haben, was zu verbesserten Wachstumsvorhersagen führte. Anschließend haben wir in der Vergangenheit publizierte Wachstumsmodelle verglichen, um zu untersuchen, ob die Mechanismen des Krillwachstums verallgemeinerbar sind, da die Modelle für verschiedene Regionen entwickelt und mit unterschiedlichen Daten kalibriert wurden, regelmäßig aber außerhalb dieser Regionen verwendet werden. Diese Information ist wichtig für künftige Simulationsstudien, da eine regionale Spezifität die Modelle in ihrer großskaligen Anwendbarkeit limitieren würde. Die Wachstumsvorhersagen der verschiedenen Modellen bei identischen Inputdaten zeigte dabei, dass die Mechanismen und Wachstumsvorhersagen zwischen den Modellen erheblich variieren. Durch die Identifizierung der Ursachen dieser Modellspezifität, konnten wir das allgemeine Verständnis der Krill-Wachstumsmechanismen verbessern und zu der Entwicklung robusterer Modellen beitragen. Individuenbasierte Modelle ermöglichen die Einbindung vieler Prozesse, wie z. B. Verhalten, was diese Art von Modellen besonders attraktiv macht. Unser mechanistisches Verständnis des Verhaltens von Krill ist jedoch noch begrenzt, und wir haben versucht, dies durch die Analyse eines achtmonatigen Datensatzes über das vertikale Migrationsverhalten des Krills zu verbessern. Die Analysen zeigten, dass das vertikale Migrationsverhalten von Krillschwärmen sehr flexibel ist und wahrscheinlich von mehreren Faktoren wie dem Stadium, der Jahreszeit, den Nahrungsbedingungen und der Anwesenheit von Krillprädatoren bestimmt wird. Diese Studie dient als Grundlage für die Entwicklung von Modellkomponenten, die es erlauben das Krillverhalten in individualbasierte Modelle zu integrieren. Anschließend haben wir das vorhandene Wissen über das Krillverhalten in einem Reviewartikel zusammengefasst und dabei die möglichen Auswirkungen des Klimawandels auf Krillverteilung und das Schwarmverhalten analysiert. Zuletzt haben wir einen Systematic Literature Review durchgeführt, um eine Übersicht von Daten zu erstellen, die für die Modellentwicklung und -parametrisierung genutzt werden können. Auf diese Weise konnten wir Aspekte der Krillökologie identifizieren, für die aktuell besonders wenige Daten existieren, was wertvoll für zukünftige empirische Forschung sein wird. Da die Schließung dieser Datenlücken Zeit brauchen wird, diskutieren wir zudem auch Möglichkeiten zur Modellierung des Krillwachstums trotz bestehender Unsicherheiten. Mit dieser Arbeit leisten wir einen Beitrag zur Entwicklung realistischerer und robusterer individuenbasierter Krill-Wachstumsmodelle.:1. Introduction 2. Article I - The impact of seasonal regulation of metabolism on the life history of Antarctic krill (Euphausia superba) 3. Article II - An intercomparison of models predicting growth of Antarctic krill (Euphausia superba): the importance of recognizing model specificity 4. Article III - An open and lightweight method to analyze the vertical distribution of pelagic organisms using echogram screenshots 5. Article IV - Plasticity and seasonality of the vertical migratory behaviour of Antarctic krill using acoustic data from fishing vessels 6. Article V - Impacts of climate change on krill behaviour and population dynamics 7. Article VI - Mapping the data landscape for developing and parameterizing Antarctic krill models 8. Supervised Research Projects 9. Discussion 10. Literature cited in Introduction and Discussion 11. Appendices