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MURSYS - Ostsee retrospektiv

   
 
 

Biologische Zustandseinschätzung der Ostsee im Jahre 2010 (Zusammenfassung)

  Leibniz-Institut für Ostseeforschung, Warnemünde
im Auftrage des
  Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie, Hamburg •Rostock

(http://www.io-warnemuende.de)

Dr. Norbert Wasmund, Dr. Falk Pollehne, Dr. Lutz Postel, Dr. Herbert Siegel, Dr. Michael L. Zettler

Im Rahmen des HELCOM-Monitorings wurden Daten über die Artenzusammensetzung und Biomasse bzw. Abundanz des Phyto- und Zooplanktons sowie des Makrozoobenthos des Jahres 2010 in der Kieler Bucht, Mecklenburger Bucht und Arkonasee (Abbildung 1) gewonnen. Die Einbindung in die seit 1979 kontinuierlich weitergeführten Datenreihen soll Aussagen zu eventuellen Trends ermöglichen. Daten von Sinkstoff-Fallen aus der Arkonasee vervollständigen saisonale Angaben zur Phytoplanktondynamik. Für die Stationen OMBMPM2 und OMO22 wurden auch Phytoplanktondaten, die uns vom Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume des Landes Schleswig-Holstein (LLUR) zum Zwecke der Erhöhung der Probenfrequenz zur Verfügung gestellt wurden, in die Auswertung einbezogen. Außerdem erhielten wir zwei dänischen Proben des National Environmental Research Institute (NERI) aus der Arkonasee.

Phytoplankton

Ein allgemeiner Überblick über die raum-zeitliche Entwicklung des Phytoplanktons konnte bereits anhand von Chlorophyllkarten gewonnen werden, die aus Satellitendaten der amerikanischen MODIS Sensoren auf den Satelliten Aqua und Terra sowie von MERIS auf dem europäischen Satelliten ENVISAT abgeleitet worden sind.

Die Frühjahrsblüte zeigte sich Anfang März in der Kieler Bucht schon mit hohen Chlorophyll-Konzentrationen, in der Arkonasee noch weniger. Zum Anfang April verschob sich das Maximum der Blütenentwicklung in die nördliche Arkona- und Bornholmsee.

Ab 25.6.2010 erschienen erste Cyanobakterienfilamente in der Gotlandsee und am 4./5.7.2010 in der Pommerschen Bucht und der nördlichen Bornholmsee. Am 16.7.2010 war die gesamte Arkonasee schwach beeinflusst. Die Cyanobakterienentwicklung schwächte sich bis Ende Juli ab.

Quantitative Informationen über die Artenzusammensetzung und Sukzession des Phytoplanktons wurden aus Wasserproben gewonnen, die auf den Schiffsexpeditionen genommen wurden und mikroskopisch analysiert wurden.

Frühjahrsblüte: Auch im Jahre 2010 deutet sich die typische Verzögerung der Frühjahrsblüte in östliche Richtung an. Bereits am 27.1.2010 trat an Station OMBMPN3 in der Kieler Bucht eine Phytoplankton-Biomasse von über 1 mg/L auf, während die Biomasse an den anderen Stationen noch unbedeutend war (Abbildungen 2 und 3). Am 17.3.2010 scheinen wir mit etwa 7 mg/L den peak der Blüte in der Kieler Bucht (Abbildung 3a) getroffen zu haben. Diese Blüte wurde fast ausschließlich durch Rhizosolenia setigera gebildet. In der zentralen Mecklenburger Bucht und der Lübecker Bucht (Abbildung 2a, b) wurde die Blüte im wesentlichen durch Rhizosolenia setigera und Skeletonema costatum gebildet. Die Blüte nahm zum Ende März insbesondere durch das Verschwinden von Skeletonema costatum bereits ab, wobei sich nun Dinoflagellaten (unbestimmte Gymnodiniales sowie das heterotrophe Protoperidinuium pellucidum) in den oberen 10 m entwickelten. Rhizosolenia setigera war dann vorrangig in 20 m Tiefe zu finden.

In östliche Richtung reduziert sich der Anteil von Rhizosolenia setigera zugunsten von Mesodinium rubrum. Thalassiosira spp. und Skeletonema costatum sind die dominierenden Kieselalgen der Frühjahrsblüte in der westlichen und zentralen Arkonasee (Station OMBMPK8, OMBMPK5), während die Blüte in der östlichen Arkonasee (Station OMBMPK4 fast ausschließlich aus Coscinodiscus radiatus, daneben auch Thalassiosira spp., bestand. Im Mai 2010 war die Frühjahrsblüte im allgemeinen vorüber. In der Arkonasee dominierte dann Mesodinium rubrum.

Die in manchen Jahren (2007, 2008) in der Beltsee gefundene Frühjahrsart Dictyocha speculum war im Jahre 2010 unbedeutend; sie trat lediglich Mitte Mai und Anfang Juni in erwähnenswerten Anteilen auf (Abbildung 2a/b; unter "Chrysophyceae"). Auch die in einigen Jahren (insbesondere 2008, 2009) nach der Kieselalgenblüte einsetzende starke Entwicklung von Chrysochromulina wurde nicht mehr beobachtet.

Sommerblüte: Eine in anderen Jahren gefundene Kieselalgen-Sommerblüte konnte im Jahre 2010 nicht nachgewiesen werden. Lediglich in der Kieler Bucht wurde die typische Sommerart Dactyliosolen fragilissimus am 16.7.2010 in größerer Biomasse gefunden. Ceratium-Arten waren im Sommer 2010 relativ selten. Dinophysis norvegica trat Mitte Juli unterhalb der Sprungschicht in größerer Biomasse auf. Insbesondere in der östlichen Arkonasee (Abbildung 3b) dominierten im Juli die Cyanobakterien Aphanizomenon sp. und Nodularia spumigena.

Herbstblüte: Im November 2010 finden wir starke Kieselalgenblüten bei nur geringen Dinoflagellaten-Biomassen. Die Kieselalgen wurden in der Kieler und Mecklenburger Bucht fast ausschließlich durch Pseudosolenia calcar-avis repräsentiert (Abbildungen 2a-c, 3a). Hauptvertreter der Dinoflagellaten waren hier Ceratium tripos, Ceratium fusus und Polykrikos schwartzii. In der Arkonasee dominierte die typische Herbst-Kieselalge Coscinodiscus granii, während Pseudosolenia calcar-avis, Ceratium-Arten sowie Polykrikos schwartzii fast vollständig fehlten.

Erstaunlicherweise war die Blüte bereits am 20.11.2010 vorüber. Lediglich an Station OMBMPM1 erschien am 20.11.2010 Coscinodiscus granii noch in hoher Biomasse; es wurde offensichtlich aus der Arkonasee hierher transportiert. Es konnte also im Gegensatz zu den Jahren 2008 und 2009 keine ungewöhnlich späte Kieselalgen-Herbstblüte nachgewiesen werden.

Die 10 bedeutendsten Phytoplanktonarten jeder Jahreszeit in den einzelnen Seegebieten sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Invasive Phytoplankton-Arten: Das massenhafte Auftreten der bisher unbedeutenden Kieselalge Chaetoceros socialis in der Mecklenburger Bucht ist ungewöhnlich. Sie dominierte die Herbstblüte vor Heiligendamm am 5.10.2010. Die Kieselalge Pseudosolenia calcar-avis, die ab 28.9.2010 mit 200 - 600 µg/L an der Herbstblüte vor Heiligendamm beteiligt war, ist neu für die IOW-Artenliste. Wir fanden in den Proben vom März 2010 in der Kieler und Mecklenburger Bucht erstmalig die Arten Chaetoceros circinalis und Chaetoceros pseudobrevis und im Sommer Alexandrium pseudogonyaulax. Diese Arten sind bereits in der Liste von HÄLLFORS (2004. Checklist of Baltic Sea Phytoplankton Species. Baltic Sea Environment Proceedings 95) für Kattegat/Beltsee genannt. Sie sind in unserer Liste aber neu.

Chlorophyll: Im Jahre 2010 wurden umfangreiche Vergleichsmessungen mit unterschiedlichen Bestimmungsmethoden vorgenommen. Verglichen wurde die im Jahre 2008 eingeführte Bestimmung des für Phaeopigment "unkorrigierten" Gesamt-Chlorophyll a (Chl.a-tot-ALT) mit unserer traditionellen Bestimmung des "korrigierten" aktiven Chorophyll a (Chl.a-kor) und einer neuen fluorometrischen Methode (Chl.a-tot-NEU). Es zeigte sich dass die Werte Chl.a-tot-ALT deutlich zu hoch liegen und die Werte Chl.a-kor und Chl.a-tot-NEU sehr gut übereinstimmen. Für die Eingabe in Datenbanken (Datenbank des BSH, ICES) sollten bis einschließlich 2009 unsere für Phaeopigment korrigierten Werte (Chl.a-kor) verwendet werden. Ab dem Jahr 2010 sind die mit der neuen fluorometrischen Methode bestimmten Werte (Chl.a-tot-NEU) zu verwenden. Ein Bruch in der Datenreihe entsteht dadurch nicht.

Sedimentation: Die Sedimentation des organischen Materials im Arkonabecken im Jahr 2010 zeigte ein saisonales Muster der Exportproduktion mit Maxima im Frühjahr und Herbst. Der Exportfluss über die Sommerzeit war im Vergleich dazu gering. Aufgrund der sehr dynamischen physikalischen Bedingungen und der relativ geringen Größe des Beckens wurde dieses Grundmuster allerdings durch sehr hohe Resuspensionsfrachten in den stürmischen Perioden des Frühjahrs und Spätherbstes überlagert. Während der Wachstumsphase zeigte sich eine höhere Diversität der Phytoplanktongemeinschaft als im Vorjahr und Schlüsselarten aller Hauptgruppen zeigten einen Wechsel im zeitlichen Muster ihres Auftretens.

Vorwiegend aufgrund des Eintrags resuspendierten sedimentären Materials waren die akkumulierten Flüsse der Hauptelemente wesentlich höher als im Vorjahr und betrugen 628 mmol C, 68 mmol N, 228  mmol Si und 6,7 mmol P/m2/a bei einem Massefluss von 133 g Trockenmasse/m2/a. Besonders die hohen Massefluss- und Silikatwerte deuten auf das Sediment als Quelle eines großen Teils des Materials hin. Ohne Berücksichtigung der Perioden hoher Resuspension im Januar/Februar und November 2010 sinken die jährlichen Flüsse auf für pelagischen Export wahrscheinlichere 157 mmol C, 17 mmol N, 39 Si and 0.9 P/m2/a. Die isotopische Zusammensetzung des organischen Materials über den Verlauf der Wachstumsphase weist auf die unterschiedlichen Quellen des Stickstoffs hin.

Mesozooplankton

Über zehn Jahre betrachtet, wurden insgesamt 41 Mesozooplankton-Taxa registriert. Der Höchstwert lag im Jahre 1998. Durch eine Nettozunahme um sechs Arten gegenüber dem Vorjahr wurde er 2010 wieder erreicht. Beteiligt waren vor allem marine Vertreter, wie Calanus finmarchicus, Centropages typicus , Paracalanus parvus , Noctiluca scintillans und Phoronis muelleri, was für eine Zustrom salzreichen Wassers spricht.

Neue Neozoen traten im Berichtszeitraum nicht neu auf. Die von der amerikanischen Ostküste stammende lobate Ctenophore Mnemiopsis leidyi muss als etabliert angesehen werden. Die 2008 erstmals im Hafen von Aarø am Kleinen Belt verzeichnete marine Cladocereart Penilia avirostris war zumindest zu den im Zeitraum der Datenerhebungen 2009 und 2010 nicht nachweisbar. Literaturstudien zufolge wurde bereits 2006 die räuberische Cladocere Cercopages pengoi aus dem ponto-kaspischen Raum auch in der Pommerschen Bucht, unweit des Greifswalder Boddens, nachgewiesen. Dieser Aspekt sollte unbedingt bei den Erkundungen des dortigen Heringslarven-Aufkommens berücksichtigt werden.

Der Rückgang in der Gesamtabundanz des Mesozooplanktons gegenüber der Periode in den frühen 90er Jahren blieb in der Tendenz erhalten. Abgesehen von den Jahren mit außergewöhnlich hoher Konzentration (1991 - 1995; 2002), schrumpfte die Summe der Maxima aller berücksichtigten Taxa in den letzten zehn Jahren von 500.000 (1999) auf nunmehr 150.000 Ind./m³. Das bedeutete einen weiteren Rückgang gegenüber dem Vorjahr um 50 % und über den gesamten Beobachtungszeitraum betrachtet, von mehr als 2/3. Dabei fielen besonders die Abnahmen im Bereich der mikrophagen Rotatorien ins Gewicht. 2010 lag das Maximum um das Zehnfache unter dem von 2009.

Neben der abnehmenden Eutrophierung wurde 2010 der Rückgang von Rotatorien vermutlich durch den kalten und langanhaltenden Winter verstärkt. Die relativ niedrige Cladoceren-Menge kann der zu frühen Beprobung im Juli zugeschrieben werden. Sie erzielen erfahrungsgemäß im August die Höchstabundanz.

Bei den calanoiden Copepoden schwankte die maximale Konzentration in den letzten 16 Jahren wenig um die Maximalkonzentration von ca. 30.000 Ind./m³, wenn auch die Proportionen der einzelnen Arten von Jahr zu Jahr variierten.

Der abnehmende Trend in der Konzentration von Mikrophagen, der mit einer reduzierten Eutrophierung einhergeht und die wenig veränderte Calaniden-Abundanz macht auf eine Verschiebung im Nahrungsnetz aufmerksam, von dem auf Abbauvorgängen beruhenden "microbial loop" zur klassischen Nahrungskette. Hier besteht Forschungsbedarf.

Makrozoobenthos

In der vorliegenden Studie werden die Ergebnisse des Makrozoobenthos-Monitorings vom November 2010 dargestellt. Als Parameter wurden die Artenvielfalt, die Abundanz und die Biomasse der Organismen je Station erfasst.

Mit insgesamt 118 ist die Artenzahl im Jahr 2010 im Vergleich zu den Vorjahren als niedrig zu bezeichnen. Die Artendiversität war im Fehmarnbelt im Jahre 2010 geringer als der Medianwert der Langzeitdaten. An den anderen Stationen sind die Werte gegenwärtig im Bereich der Langzeit-Medianwerte. Im Jahre 2010 wurde Sauerstoffmangel beobachtet, der die tiefen Bereiche der Fehmarnbelt und die zentrale Mecklenburger Bucht ähnlich wie in den Jahren 2002, 2005 und 2008 beeinflusste.

In Abhängigkeit vom Seegebiet und den dort herrschenden Umweltparametern schwankten die Individuendichten zwischen 91 und 7.000 Ind./m². Die höchsten Werte wurden in der Kieler Bucht und der nördlichen Pommerschen Bucht gefunden. Wegen der unterschiedlichen Salzregimes unterschieden sich die dominanten Taxa an den unterschiedlichen Stationen deutlich. Beispielsweise wurde die Kieler Bucht (OMBMPN3) dominiert von der Muschel Kurtiella bidentata und den Polychäten Dipolydora quadrilobata, Pygospio elegans und Scoloplos armiger mit mehr als 50 %, während in der nördlichen Pommerschen Bucht (OMBMPK3) hauptsächlich Pygospio elegans vorkam. Beispiele für Schlüsselarten sind die Muscheln Arctica islandica, Astarte borealis, Mytilus edulis und Mya arenaria und die Polychäten Lagis koreni, Pygospio elegans und Nephtys ciliata.

Die Biomassen (aschefreie Trockenmasse) reichten von 1 g/m² im zentralen Arkonabecken (OMBMPK4) bis 91 g/m² in der Kieler Bucht (OMBMPN3). Die höchsten Biomassen wurden meistens durch Muscheln wie Arctica islandica, Astarte borealis, Mytilus edulis und Mya arenaria repräsentiert.

An den 8 Monitoringstationen konnten insgesamt 19 Arten der Roten Liste (Gefährdungskategorien 1, 2, 3 und G) nachgewiesen werden. Mit Macoma calcarea wurde unter anderem eine im Gebiet sehr selten zu beobachtende Muschel (Rote Liste: 1=vom Aussterben bedroht) in der Kieler Bucht und in der südlichen Mecklenburger Bucht lebend festgestellt. Der Anteil an Neozoen war 2010 wie erwartet sehr gering. Lediglich 4 Arten wurden beobachtet: die über Jahrhunderte bereits etablierten Arten Balanus improvisus (Cirripedia) und Mya arenaria (Bivalvia) sowie die neu (seit den 1990ern) eingeführten Arten Marenzelleria viridis (Polychaeta) und Rhithropanopeus harrisii (Decapoda).

Abbildung 1: Die Lage der beprobten Stationen in der Ostsee mit Darstellung der Grenze der AWZ, GIF-Graphik: 27 KB

Abbildung 1: Die Lage der beprobten Stationen in der Ostsee mit Darstellung der Grenze der AWZ.

Abbildung 2: Jahresgang 2010 der Phytoplanktonbiomasse (Frischmasse) in taxonomischen Gruppen in der  Lübecker Bucht (a) und Mecklenburger Bucht (b, c). Die Sterne bezeichnen die Säulen, die auf Daten des LLUR basieren, GIF-Graphik: 35 KB

Abbildung 2: Jahresgang 2010 der Phytoplanktonbiomasse (Frischmasse) in taxonomischen Gruppen in der Lübecker Bucht (a) und Mecklenburger Bucht (b, c). Die Sterne bezeichnen die Säulen, die auf Daten des LLUR basieren

Abbildung 3: Jahresgang 2010 der Phytoplanktonbiomasse (Frischmasse) in taxonomischen Gruppen in der Kieler Bucht (a) und der Arkonasee (b - d), GIF-Graphik: 37 KB

Abbildung 3: Jahresgang 2010 der Phytoplanktonbiomasse (Frischmasse) in taxonomischen Gruppen in der Kieler Bucht (a) und der Arkonasee (b - d).

Abbildung 4: Verlauf der Abundanzmaxima von fünf holoplanktischen Taxa (Rotatoria, Cladocera, Calanoida, Cyclopoida, Appendicularia) und drei meroplanktischen Taxa (Polychaeta, Bivalvia, Gastropoda) seit Beginn der neunziger Jahre., GIF-Graphik: 30 KB

Abbildung 4: Verlauf der Abundanzmaxima von fünf holoplanktischen Taxa (Rotatoria, Cladocera, Calanoida, Cyclopoida, Appendicularia) und drei meroplanktischen Taxa (Polychaeta, Bivalvia, Gastropoda) seit Beginn der neunziger Jahre.

Abbildung 5: Artenzahlen (Säulen) des Makrozoobenthos an 8 Monitoring-Stationen im November 2010. Die Medianwerte der Jahre 1991 bis 2010 sind als Punkte und die Minimal- und Maximalwerte als Intervall dargestellt., GIF-Graphik: 13 KB

Abbildung 5: Artenzahlen (Säulen) des Makrozoobenthos an 8 Monitoring-Stationen im November 2010. Die Medianwerte der Jahre 1991 bis 2010 sind als Punkte und die Minimal- und Maximalwerte als Intervall dargestellt.
Die Stationen sind von West (Kieler Bucht=N3) nach Ost (Pommernbucht=OM160) aufgetragen.

Abbildung 6: Gesamtabundanzen (Säulen) des Makrozoobenthos an 8 Monitoring-Stationen im November 2010. Die Medianwerte der Jahre 1991 bis 2010 sind als Punkte und die Minimal- und Maximalwerte als Intervall dargestellt., GIF-Graphik: 13 KB

Abbildung 6: Gesamtabundanzen (Säulen) des Makrozoobenthos an 8 Monitoring-Stationen im November 2010. Die Medianwerte der Jahre 1991 bis 2010 sind als Punkte und die Minimal- und Maximalwerte als Intervall dargestellt.

PDF-Datei, 204 MB

Tabelle 1: Die 10 wichtigsten Phytoplankton-Taxa (in Prozent der Phytoplankton--Biomasse) in den oberen 10 m der Wassersäule:
Mittelwerte der drei Fahrten von Februar bis Mai sowie der Juli- und Novemberfahrt 2010 in den verschiedenen Seegebieten.
Zu Beginn jedes Blocks ist die entsprechende durchschnittliche Phytoplanktonbiomasse (in µg/l) angegeben. "Unbestimmte", "Gymnodiniales" und "Peridiniales" wurden aus der Liste gelöscht, wenn sie jeweils <10 % ausmachten.

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 © 2017 Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie Aktualisiert am: 08.05.2013 14:47:40  
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