Forschungsgruppe Deep-Sea Biology

Unsere Projekte

Unsere Forschungsgruppe beschäftigt sich mit Wachstum, Fortpflanzung, Biodiversität und der Nahrungsnetzökologie von Tiefseeorganismen, im Speziellen Cephalopoda (Kopffüßer) und gelatinösem Zooplankton.

Um einen besseren Einblick in Tiefseegemeinschaften zu bekommen führen wir Tiefsee-In-situ-Beobachtungen während Expeditionen im Atlantik, Pazifik und im arktischen Meer durch. Diese Observationen erfolgen mit Kamerasystemen die an verschiedensten Instrumenten, wie z.B. Tauchbooten oder so genannten freefall landers, befestigt sind, um Tiefseeorganismen in ihrer natürlichen Umgebung zu dokumentieren.

Wir analysieren pelagische Videotransekte, um Vorherzusagen treffen zu können, welche Arten regional zum Nahrungseintrag (engl. food falls) am Meeresboden beitragen und um die Vielfalt und Verteilung der Tiefseefauna zu visualisieren. Videoaufnahmen werden an Hand der Software VARS analysiert und in der Oceanic Biodiversity Observation Database (OBOD) gespeichert.

Um die Ablagerung natürlicher food falls zu quantifizieren, analysieren und erstellen wir Datenbanken von Aufnahmen des Meeresbodens und kalkulieren daraus den lokalen Kohlenstoffbeitrag.

Mit Hilfe experimenteller deep-sea landers, setzten wir Köder (Tintenfische, Quallen, ...) für einige Stunden am Meeresboden aus, um natürliche food falls in der Tiefsee nachzuahmen. Diese werden mit Foto- und Videoaufnahmen dokumentiert um die Verbrauchsrate und das Konsumverhalten der Aasfressergemeinschaften festzustellen.

In einem weiteren Projekt suchen wir mit Hilfe von environmental-DNA-Analysis nach Spuren pelagischer Organismen in der Tiefsee. Diese Technik ermöglicht, in Kombination mit Metabarcoding, den Nachweis verschiedenster Arten in Wasser- oder Sedimentproben.

Wir untersuchen auch die Auswirkungen von Stressoren (Erwärmung, Meeresbodenstörung) auf pelagische Organismen. Diese ist Teil des EU-Konsortiums iAtlantic (https://www.iatlantic.eu/).

Im Rahmen des Helmholtz International Laboratory „Eastern Mediterranean Sea as a model for Future Ocean Research (EMS FORE)“ untersuchen wir auch die pelagische Fauna im östlichen Mittelmeer. Die Arbeitsgruppe Deep-Sea Biology arbeitet laufend an der Entwicklung und Anwendung pelagischer und benthischer Bildgebungswerkzeuge, mit denen wir die pelagische Biodiversität, sowie die Rolle pelagischer Taxa bei der Speicherung und dem Transport von Kohlenstoff untersuchen.

Vorlesungen

Henk-Jan Hoving hält in verschiedenen Kursen des MSc program Biological Oceanography Vorlesungen und koordiniert die Übung Bioc-102 Biological oceanography.

Masterarbeit Projekt

Wir suchen eine/n Student/in für eine Masterarbeit über eDNA & Bioinformatik in unserer Gruppe!

eDNA_MSc_project_Deep-Sea_Biology_GEOMAR.pdf

Team

Externe Studenten

Ehemalige Gruppenmitglieder

Sophie Schindler

Kea Witting

Dr. Irina Chemshirova

Dr. Lara Schmittmann

Stella Scheer

Eva Rohlfer

Kim Heimberg

Philipp Neitzel

Dr. Richard Schwarz

Technologie und Entwickung

In Zusammenarbeit mit Ingenieuren des GEOMAR Technik- und Logistikzentrums (TLZ) haben wir das pelagische In-situ-Beobachtungssystem, kurz PELAGIOS, entwickelt. Pelagios ist ein Tiefseekamerasystem, das horizontale Videotransekte in der Tiefwassersäule filmt. Dieses System hat auch erfolgreich die vertikale Struktur von Tiefseegemeinschaften, sowie neue Arten und biogeochemische Funktionen der Tiefseefauna dokumentiert. Gemeinsam mit GEOMAR-Ingenieuren entwickeln wir laufend neue Wege, um Organismen in der Tiefsee zu erforschen und zu beproben.

Ausgewählte Expeditionen

2023 R/V Heincke HE622 second leg, 8 days, North Sea, multibeam and towed side scan mapping, Chief Scientist Matthias Brenner

2022 R/V Heincke HE605, 28 days, Experiments stressors Themisto abyssorum for iAtlantic, Chief scientist Dr Henk-Jan Hoving & Charlotte Havermans

2022 R/V Pelagia PE507-508, 12 days, Deep-sea prey community and hunting whales, Chief scientist Dr. Fleur Visser & Dr. Susanne Wilken

2022 R/V Meteor M182, 41 days, Cabo Verde - Azores; MOSES/REEBUS Eddy Study III; Chief-Scientist: Prof. Dr. Jens Greinert

2021 R/V Heincke HE570, 17 days, Experiments stressors Periphylla periphylla for iAtlantic, Chief scientist Dr Helena Hauss & Dr Klas Ove Möller

2021 R/V Polarstern PS126, ancillary user project FRAMJELLY (Dr. C. Havermans, Dr. H.J.T. Hoving) investigating the role of gelatinous plankton in the Fram Strait using deep-sea landers, PELAGIOS, Multinet, CTD and eDNA collection. Chief Scientist Dr. K Metfies (AWI)

2020 R/V Pelagia PE479, 4 days, Deep-sea prey sampling with multi sensor mooring. Chief scientist Dr. F Visser

2020 R/V Maria S. Merian MSM95, 27 days, Arctic Seafloor Integrity ASI. Chief Scientist Dr. A Purser (AWI)

2019 R/V Western Flyer, 7 days MBARI Midwater Ecology Expedition Monterey Bay. Chief scientist Dr. BH Robison

2019 R/V Polarstern PS121, 35 days, ancillary user project CARCASS (Dr. H.J.T. Hoving) investigating the role of plankton and nekton in the biological carbon pump using deep-sea landers, PELAGIOS, Multinet, CTD and eDNA collection. Chief Scientist Dr. K Metfies (AWI)

2019 R/V Poseidon POS532, 21 days investigating the role of gelatinous zooplankton in the biological carbon pump in Cape Verde waters, manned submersible JAGO, PELAGIOS, Multinet, CTD and eDNA collection. Chief Scientist Dr. HJT Hoving

Ausgewählte Publikationen

Golikov, A. V., Jørgensen, L. L., Sabirov, R. M., Zakharov, D. V., Hoving, H. J. (2024) Long-term annual trawl data show shifts in cephalopod community in the western Barents Sea during 18 years. Frontiers in Marine Science, Volume 11, Article 1392585. https://doi.org/10.3389/fmars.2024.1392585

Stenvers, V.I., Hauss, H., Bayer, T., Havermans, C., Hentschel, U., Schmittmann, L., Sweetman, A.K., Hoving, H.J.T. Experimental mining plumes and ocean warming trigger stress in a deep pelagic jellyfish. Nature Communications 14, 7352 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-43023-6

Golikov, A. V., Gudmundsson, G., Blicher, M. E., Jørgensen, L. L., Korneeva, E. I., Olafsdottir, S. H., Shagimardanova, E. I., Shigapova, L. H., Zakharov, D. V., Zimina, O. L., Sabirov, R. M. (2023) A review of the genus Muusoctopus (Cephalopoda: Octopoda) from Arctic waters. Zoological Letters, Volume 9, Article 21. https://doi.org/10.1186/s40851-023-00220-x

Guerreiro M.F., Borges F.O., Santos C.P., Xavier J.C., Hoving, H.-J. & Rui Rosa R. (2023) Impact of climate change on the distribution and habitat suitability of the world’s main commercial squids. Marine Biology, DOI: 10.1007/s00227-023-04261-w

Golikov A. V., Stauffer, J. B., Schindler, S. V., Taylor, J., Boehringer, L., Purser, A., Sabirov, R. M., Hoving, H.-J. (2023) Miles down for lunch: deep-sea in situ observations of Arctic finned octopods Cirroteuthis muelleri suggest pelagic–benthic feeding migration. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, Volume 290, Issue 2001. Art. 20230640. https://doi.org/10.1098/rspb.2023.0640

Merten, V.J., Puebla O., Bayer, T., Reusch T.B.H., Fuss J., Stefanschitz J., Metfies K., Stauffer J.B., Hoving H.J.T. (2023) Arctic nekton uncovered by eDNA metabarcoding: Diversity, potential range expansions, and pelagic-benthic coupling. Environmental DNA, Volume5, Issue3 (p. 503-518) https://doi.org/10.1002/edn3.403

Vlasova, E.V., Sabirov, R.M., Golikov, A.V. (2023) Reproductive biology of the golden cuttlefish Sepia esculenta (Cephalopoda, Sepiida). Diversity, Volume 15, Issue 3, Art. 455. https://doi.org/10.3390/d15030455

Golikov, A.V., Ceia, F.R., Hoving, H.J.T., Queirós, J.P., Sabirov, R.M., Blicher, M.E., Larionova, A.M., Walkusz, W., Zakharov, D.V., Xavier, J.C. (2022) Life history of the arctic squid Gonatus fabricii (Cephalopoda: Oegopsida) reconstructed by analysis of individual ontogenetic stable isotopic trajectories. Animals, V.olume 12, Issue 24, Art. 3548. https://doi.org/10.3390/ani12243548

Stauffer J.B., Purser A., Griffiths H.J., Smith C.R., Hoving H.J.T. (2022) Food falls in the deep northwestern Weddell Sea. Front. Mar. Sci., Sec. Deep-Sea Environments and Ecology
Volume 9 - 2022 | https://doi.org/10.3389/fmars.2022.1055318

Xavier, J.C., Golikov, A.V., Queirós, J.P., Perales-Raya, C., Rosas-Luis, R., Abreu, J., Bello, G., Bustamante, P., Capaz, J.C., Dimkovikj, V.H., González, A.F., Guímaro, H., Guerra-Marrero, A., Gomes-Pereira, J.N., Kubodera, T., Laptikhovsky, V., Lefkaditou, E., Lishchenko, F., Luna, A., Liu, B., Pierce, G.J., Pissarra, V., Reveillac, E., Romanov, E.V., Rosa, R., Roscian, M., Rose-Mann, L., Rouget, I., Sánchez, P., Sánchez-Márquez, A., Seixas, S., Souquet, L., Varela, J., Vidal, E.A.G., Cherel Y. (2022) The significance of cephalopod beaks as a research tool: an update. Frontiers in Physiology, Volume 13, Art. 1038064. https://doi.org/10.3389/fphys.2022.1038064

Stenvers, V.I., Sherlock, R.E., Reisenbichler, K.R., & Robison, B.H. (2022) ROV observations reveal infection dynamics of gill parasites in midwater cephalopods. Scientific Reports, 12(1), 8282. https://doi.org/10.1038/s41598-022-11844-y

Burford B.P., Wild L.A., Schwarz R., Bowers A., Chenoweth E., Sreenivasan A., Elahi R., Gilly W.F., Heintz R.A., Field J.C., Hoving H.J.T., Straley J. & Denny M.W. (2022) Rapid range expansion of a marine ectotherm reveals the demographic and ecological consequences of short-term variability in seawater temperature and dissolved oxygen. American Naturalist https://doi.org/10.1086/718575

Scheer S.L., Sweetman A.K., Piatkowski U., Hoving H.J.T. (2022) Food fall-specific scavenging response to experimental medium-sized carcasses in the deep sea. Marine Ecology Progress Series https://doi.org/10.3354/meps13973

Stenvers, V.I., Gonzalez, B.C., Goetz, F.E., Hemmi, J.M., Jessop, A., Lin, C., Hoving, H.J.T., & Osborn, K.J. (2021) Extraordinary eyes reveal hidden diversity within the holopelagic genus Paraphronima (Amphipoda: Hyperiidea). Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, 177, 103610. https://doi.org/10.1016/j.dsr.2021.103610

Merten, V., Bayer, T., Reusch, TBH., Puebla, O., Fuss, J., Stefanschitz, J., Lischka, A., Hauss, H., Neitzel, P., Piatkowski, U., Czudaj, S., Christiansen, B., Denda, A., Hoving, H.J.T. (2021) An Integrative Assessment Combining Deep-Sea Net Sampling, in situ Observations and Environmental DNA Analysis Identifies Cabo Verde as a Cephalopod Biodiversity Hotspot in the Atlantic Ocean. Frontiers in Marine Science https://doi.org/10.3389/fmars.2021.760108

Stenvers, V.I., Hauss, H., Osborn, K.J., Philipp Neitzel P., Merten V.J., Scheer S., Robison B.H., Freitas R., Hoving H.J.T. (2021) Distribution, associations and role in the biological carbon pump of Pyrosoma atlanticum (Tunicata, Thaliacea) off Cabo Verde, NE Atlantic. Scientific Reports https://doi.org/10.1038/s41598-021-88208-5

F. Visser*, V. J. Merten*, T. Bayer, M. G. Oudejans, D. S. W. de Jonge, O. Puebla, T. B. H. Reusch, J. Fuss, H.J.T. Hoving (2021) Deep-sea predator niche segregation revealed by combined cetacean biologging and eDNA analysis of cephalopod prey. Science Advances doi: 10.1126/sciadv.abf5908, https://advances.sciencemag.org/content/7/14/eabf5908. *equal contribution

Hoving, H.J.T., Neitzel, P., Hauss, H., Christiansen, S., Kiko, R., Robison, B.H., Silva, P, and Körtzinger, A. (2020) In situ observations show vertical community structure of pelagic fauna in the eastern tropical North Atlantic off Cape Verde. Scientific Reports 10:21798 doi.org/10.1038/s41598-020-78255-9

Lischka, A, Lacoue-Labarthe, T, Bustamante, P, Piatkowski, U, Hoving HJT. (2020) Trace elements in the boreoatlantic gonate squid (Gonatus fabricii) demonstrate its ecological key role in polar regions of the Atlantic Ocean. Environmental Pollution 256: 113389 https://doi.org/10.1016/j.envpol.2019.113389

Hoving, HJT, Christiansen, S, Fabrizius, E, Hauss, H, Kiko, R, Linke, P, Neitzel, P, Piatkowski, U. and Körtzinger, A. (2019) The Pelagic In situ Observation System (PELAGIOS) to reveal biodiversity, behavior and ecology of elusive oceanic fauna. Ocean Science 15 (5) 1327-1340 doi.org/10.5194/os-2018-131.

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