Rezente Korallenriffe sind einer ganzen Reihe von Bedrohungen ausgesetzt. Das Pleistozän bietet die Gelegenheit Veränderungen an Korallenriffgemeinschaften durch Klimaschwankungen hinweg zu studieren und mit heutigen Riffen zu vergleichen. Am besten sind pleistozäne Riffe in der Karibik untersucht, während aus dem Indo-Pazifik, der über eine deutlich höhere Biodiversität verfügt, bisher nur wenige quantitative Studien vorliegen. Frühere Studien zeigen eine erstaunliche Stabilität und Langlebigkeit der Korallengemeinschaften hinsichtlich Diversität und taxonomischer Zusammensetzung trotz extremer Meeresspiegelschwankungen und starker klimatischer Veränderungen im Quartär. Die vorliegende Arbeit behandelt zwei Regionen, aus der quantitative Daten auf Artniveau über die Zusammensetzung der fossilen Korallengemeinschaften bisher weitestgehend fehlten: das tropische Vanuatu (Südpazifik) und der subtropische Sinai, Ägypten (nördliches Rotes Meer). In Vanuatu sind mindestens 5 fossile Riffterrassen mit einem Alter von etwa 5000 - 400.000 Jahren überliefert, von denen 4 detailliert untersucht werden konnten. Veränderungen in der Diversität wurden sowohl lateral als auch vertikal nur mit unterschiedlichen Riffhabitaten in Verbindung gebracht. Die Riffe waren insgesamt über die Interglaziale bin ins mittlere Holozän hinweg stabil. Nur die Gattung Acropora scheint erst in den letzten 96.000 Jahren häufiger zu werden. In Ägypten wurden Daten aus der jüngsten interglazialen Terrasse (MIS 5e, ~125.000 Jahre) mit rezenten Daten aus dem Roten Meer verglichen und eine Migration von Arten nach Norden während des letzten Interglazials belegt. Diese Beobachtung unterstützt frühere Arbeiten, die eine Verschiebung der Riffdiversität in höhere Breiten verbunden mit einer Abnahme der Diversität in niederen Breiten aufzeigten, sowie Studien, die das nördliche Rote Meer als mögliches Refugium für Korallen im Zuge der weiteren Klimaerwärmung sehen. / The Pleistocene provides the opportunity to study changes of coral reef communities through times of climate change, and to compare fossil to recent reefs. Whereas Pleistocene reefs from the Caribbean are well studied and understood, the much larger Indo-Pacific region with a greater coral diversity is represented by only a few quantitative studies on community ecology. Previous studies observed an astonishing persistence and stability in community composition and diversity throughout several interglacial episodes until today, which is contradictory to the claim that recent coral reefs are especially sensitive to climate change. The present study deals with two Indo-Pacific regions that so far lacked quantitative data of fossil reef communities: tropical Vanuatu (Coral Sea) and subtropical Sinai, Egypt (northern Red Sea). In Vanuatu at least seven fossil reef terraces with ages between 5,000 and 400,000 years are preserved, of which four could be studied in more detail. A great variability was observed among terraces and especially among sub-environments within terraces. Reefs remained stable in terms of diversity throughout the Pleistocene and Holocene but it seems that the dominance of the coral genus Acropora is a fairly recent phenomenon in Vanuatu, because this genus does not play a large role in terraces older than 96,000 years (MIS 5c). In Egypt quantitative and binary data from the last interglacial episode (MIS 5e) were compared with data from the recent Red Sea and adjacent regions. These show a northward migration of coral taxa during the last MIS5e. This observation confirms earlier studies that demonstrated a range expansion of tropical reef communities towards higher latitudes, and supports studies that suggest the northern Red Sea and especially the Gulf of Aqaba as future refuge for corals during climate warming. These results indicate that coral reefs were able to cope with dramatic environmental changes in the absence of anthropogenic impact.

Aquatische Gemeinschaften sind stark körpergrößenstrukturiert mit einer exponentiellen Abnahme der Häufigkeit der Individuen mit zunehmender Körpergröße, die als Größenspektrum (SS) bezeichnet wird. Körpergrößenbasierte Ansätze bieten eine einfache und kostengünstige Methode zur Beantwortung komplexer ökologischer Fragestellungen in aquatischer Forschung. Widersprüchliche Ergebnisse zu den wichtigsten Faktoren, die Größenspektren beeinflussen unterstreichen jedoch die Notwendigkeit weiterer Studien. Um einige dieser widersprüchlichen Schlussfolgerungen anzugehen, habe ich eine Reihe von Fragen in den Bereichen Limnologie und Korallenriffökologie untersucht. In dieser Dissertation wurden größenbasierte Ansätze wie SS verwendet, um zu untersuchen, (i) was die Größenverteilung von Zooplankton beeinflusst und ob Zooplankton-fressende Fische (topdown) oder Ressourcenverfügbarkeit und Umweltbedingungen (bottom-up) die SS der Zooplanktongemeinschaft bestimmen, (ii) ob traditionelle Schleppnetze oder moderne hydroakustische Methoden Fisch-SS zuverlässiger darstellen, und (iii) ob SS von Korallenriff- Fischgemeinschaften und die strukturelle Komplexität der Korallen bzw. deren Beziehung zueinander sich unter verschiedenen anthropogenen Stressoren verändert. Zuallererst konnte ich zeigen, dass weder Top-down- noch Bottom-up-Kräfte stark die Größenverteilung der Zooplanktongemeinschaft beeinflussten. Zooplankton SS scheinen robust gegenüber Prädationseffekten zu sein, aber ein empfindlicher Indikator für die Energieverfügbarkeit und Transfereffizienz im Nahrungsnetz des untersuchten Sees. Des Weiteren konnten meine Studien bestätigen, dass hydroakustische Methoden die SS von pelagischen Fischgemeinschaften zuverlässig darstellen, was sie zu einer kostengünstigen und minimalinvasiven Alternative zu traditionellen Fischentnahmemethoden macht. Ich konnte jedoch kein allgemeingültiges Muster hinsichtlich der Größenverteilung von Korallenrifffischen und der strukturellen Komplexität der Korallen in Beziehung zu unterschiedlichen anthropogenen Stressoren finden. Insgesamt zeigt die Dissertation das weite Anwendungsspektrum von SS, um Strukturen und Prozesse in aquatischen Gemeinschaften und Fischfangmethoden zu untersuchen. Die hohe Variabilität von Größenspektren und der Einfluss von Umweltbedingungen unterstreicht weiter die Wichtigkeit, Daten über einen langen Zeitraum einzubeziehen. Darüber hinaus unterstreichen die Ergebnisse dieser Arbeit auch die Grenzen der Anwendung von SS, da für die Beantwortung mancher ökologischer Fragestellungen artenspezifische Informationen, wie Lebensraum- und Nahrungspräferenzen benötigt werden. / Aquatic communities are highly body-size structured with an exponential decline of abundance with increasing body size, which is referred to as the size spectrum (SS). The importance of body size as a principal and simplifying framework within aquatic communities, has led to a high number of theoretical and empirical studies on energy fluxes in food webs and predatorprey interactions using Size Spectra. These size-based approaches offer a rather simple and inexpensive method to answer complex ecological questions. However, conflicting findings on the key drivers of SS highlight the need for further studies. To address some of these conflicting conclusions, I investigated a range of questions within the fields of limnology and coral reef ecology. In this thesis size-based approaches such as SS were employed to explore (i) what drives zooplankton size distribution and whether zooplanktivorous fish (top-down) or resource availability and environmental condition (bottom-up) determine zooplankton community SS, (ii) whether traditional midwater trawling or modern hydroacoustic methods more reliably represent fish SS, and (iii) coral reef fish community SS and habitat structural complexity and their relationship across site-specific anthropogenic stressors. By analysing long term data, I first found that neither top-down or bottom-up forces drove the zooplankton community size distribution. Zooplankton SS seem robust against predation effects but a sensitive indicator for lake-wide energy availability and transfer efficiency in the food web. Then I found that hydroacoustic methods reliably represent pelagic fish community SS, making it a great alternative to traditional and more invasive fish removal sampling methods. Finally, I discovered that coral reef fish SS slope and structural complexity of the reef exhibited a significant negative relationship on two of the examined reef sites which are least exposed to anthropogenic disturbances. A consistent pattern of fish SS and reef complexity was missing, indicating that other environmental factors may also impact the assessed parameters. Overall, my studies show the range of applications of SS to effectively answer universal questions from trophic interactions and the importance of habitat characteristics in a community to a methodological comparison of fish sampling methods. The high variability of SS behaviour and the influence of environmental conditions further underlines the importance to include data on a large temporal scale. Community information, such as taxonomic identity and consideration of species-specific feeding and habitats preferences, for example, are still beneficial in some cases to answer ecologically questions extensively.