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MURSYS - Ostsee retrospektiv

   
 
 

Biologische Zustandseinschätzung der Ostsee im Jahre 2011 (Kurzfassung)

  Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde an der Universität Rostock (IOW)
im Auftrage des
Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie, Hamburg, Rostock (BSH)

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 2011 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.

Phytoplankton

Quantitative Informationen über die Artenzusammensetzung und Sukzession des Phytoplanktons wurden aus Wasserproben gewonnen, die auf den Schiffsexpeditionen genommen wurden und mikroskopisch analysiert wurden. Wir konzentrieren uns primär auf die Mischproben aus 0 - 10 m Tiefe. Die wegen der relativ geringen Probenfrequenz bestehenden Kenntnislücken beim aktuellen Jahresverlauf der Phytoplanktonentwicklung konnten wir für die Mecklenburger Bucht durch zusätzliche Informationen aus dem Küstenmonitoring des IOW vor Heiligendamm schließen. Die Daten des Küstenmonitorings sind auf der Homepage des IOW unter http://www.io-warnemuende.de/algenblueten-vor-heiligendamm-2011.html einzusehen.

Die 10 wichtigsten Phytoplankton-Taxa (nach Biomasse) aus den Oberflächenproben von den 5 Monitoringfahrten sind für die einzelnen Stationen und Jahreszeiten in Tabelle 1 zusammengestellt, sortiert nach ihrem prozentualen Anteil an der Gesamt-Biomasse der Station und Jahreszeit.

Aus unseren langjährigen Datenreihen wissen wir, dass im Untersuchungsgebiet jährlich drei markante Blüten (Frühjahrsblüte, Sommerblüte, Herbstblüte) vorkommen, die oft noch in Phasen unterschiedlicher Artensukzession unterteilt werden können.

Frühjahrsblüte: Im untersuchten Bereich von der Kieler Bucht bis zur Arkonasee deutet sich bereits das Phänomen der Verzögerung der Frühjahrsblüte in östliche Richtung an, denn im Februar 2011 war die Biomasse in der Kieler und Lübecker Bucht (Abbildung 2 a, b) bereits deutlich höher als in der östlicheren Bereichen. Die Frühjahrsblüte hatte sich im gesamten Untersuchungsgebiet bis Ende März entwickelt (Abbildung 2 und 3); sie war damit wegen des kühlen Winters relativ spät. Innerhalb der letzten März-Woche kam es noch zu einem mehr oder weniger starken Biomasseanstieg. Ungewöhnlich war der relativ hohe Anteil von Dinoflagellaten in der Kieler und Mecklenburger Bucht. Der Silikatverbrauch von 10 - 13 µmol/l zeigt an, dass hier durchaus eine Kieselalgenblüte gewachsen ist, aber Kieler und Mecklenburger Bucht befanden sich offenbar bereits in einem späteren Sukzessionsstatus als die Arkonasee. Parallel erscheinen in der Kieler Bucht und der Mecklenburger Bucht Flagellaten, die früher größtenteils als nackte Vertreter von Dictyocha speculum bestimmt wurden, nun aber größtenteils als Verrucophora farcimen angesprochen werden. Sie sind in Abbildung 2 zu den Chrysophyceae gezählt.

Neben Verrucophora farcimen (1.230 µg/l) wurde die Frühjahrs-Blüte von dem Dinoflagellaten Peridiniella danica gebildet. Beide Arten sind im Wesentlichen auf die Kieler und Mecklenburger Bucht beschränkt und hier für uns relativ neu und ungewöhnlich. Als wichtigste Kieselalge trat Achnanthes taeniata auf. Auch das ist ungewöhnlich, denn diese Kaltwasserart ist in den 1980er Jahren in der zentralen Ostsee blütenbildend gewesen und seitdem stark rückläufig.

Die Sukzession von den Kieselalgen zu Dinoflagellaten (Peridiniella danica) wurde an Station OMBMPM2 besonders deutlich (Abbildung 2 c). Es ist zu erwarten, dass sich an die Kieselalgenblüte in der Arkonasee eine Dinoflagellatenentwicklung anschließt, die wegen fehlender Probennahmen in April nicht nachgewiesen werden konnte. Im Mai war die Frühjahrsblüte an allen Stationen vorüber und es dominierte dann meistens Mesodinium rubrum, das bei Mangel an anorganischen Nährstoffen auf heterotrophe Ernährung umstellen könnte.

Sommerblüte: Die Sommerbeprobung beruht auf nur einer Fahrt und kann die große Vielfalt der Phytoplanktongemeinschaft nur unzureichend widerspiegeln. Lediglich an den Stationen OMBMPN3 und OMBMPM2 fanden wir im August Cerataulina pelagica mit relativ hoher Biomasse. Ansonsten dominierten Dinoflagellaten. Von denen ist Alexandrium protogonyaulax besonders interessant, da diese Art erst im vergangenen Jahr erstmals von uns nachgewiesen wurde. Sie hat sich von Rang 92 auf Rang 10 verstärkt. Blüten stickstofffixierender Cyanobakterien sind in der Mecklenburger Bucht selten. Erstaunlicherweise fanden wir die höchsten Cyanobakterienbiomassen nicht in der Arkonasee, sondern in der Mecklenburger Bucht (einschl. Lübecker Bucht).

Herbstblüte: Im Herbst tritt im Allgemeinen eine Blüte aus Kieselalgen und/oder Dinoflagellaten auf. Zur Zeit der Seereise Ende Oktober dominierte eindeutig der für den Herbst typische Dinoflagellat Ceratium tripos, aber nur in der westlichen Ostsee bis zur Station OMBMPM2. Östlich davon war die Phytoplankton-Biomasse sehr gering. Erst an Station OMBMPK4 trat die für die zentrale Ostsee typische Kieselalge Coscinodiscus granii in Erscheinung.

Chlorophyll: Bei den Chlorophyll a-Konzentration sind die Jahres-Maxima zur Frühjahrsblüte zu finden (Spitzenwert von 16,02 mg/m³), wogegen die Chlorophyll a-Konzentrationen auf den folgenden Fahrten relativ gering sind.

Sedimentation: Im Jahre 2011 zeigte die Sedimentation des organischen Materials im Arkonabecken ein saisonales Muster der Exportproduktion mit deutlichen Maxima der Hauptalgengruppen im Frühjahr und Herbst. Im Gegensatz zum Vorjahr zeigten auch Cyanobakterien einen hohen Anteil am sommerlichen Exportfluss und insgesamt waren Resuspensionsereignisse in diesem Jahr weitaus weniger wichtig. Mit Ausnahme der Cyanobakterien war die Artenzusammensetzung der Mikroalgengemeinschaften, zum Teil bis auf das Artniveau herunter, im saisonalen Verlauf dem Vorjahr sehr ähnlich. Die Schlüsselarten aller Hauptgruppen zeigten dabei deutliche jahreszeitliche Abundanz-Maxima.

Aufgrund des geringen Einflusses von Resuspensionsereignissen gingen die Jahresraten der Exportflüsse für einzelne Elemente auf ein "Standardniveau" von 515 mmol C, 59 mmol N, 78 mmol Si und 3,1 mmol P m²/a bei einem Massefluss von 57 g Trockenmasse m²/a zurück. Der unterschiedliche Beitrag frischen pelagischen und alten resuspendierten Materials in den Jahren 2010 und 2011 zeigt sich für das Gesamtjahr in einem Anstieg des (massegewichteten) C/P-Verhältnissses von 120 auf 165, des C/Si-Verhältnisses von 2,0 auf 6,6 und einer Reduktion der Isotopensignatur im Stickstoff von 5,6 auf 4,9 ‰, während das C/N-Verhältnis (8.5) und die delta13 C Werte (-25 ‰) die unterschiedlichen Eintragsquellen nicht widerspiegelten. In der saisonalen Abfolge unterschiedlicher pelagischer Wachstums-phasen variierten diese Verhältnisse entsprechend und die isotopische Zusammensetzung der Organik wies beim Stickstoff auf unterschiedliche Quellen der Stickstoffnährsalze hin.

Zooplankton

Die Einschätzung des Jahres 2011 beruht innerhalb der deutschen ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) auf insgesamt 83 Netzproben. Seit Beginn des BSH-Monitorings im IOW wurden insgesamt 56 Taxa registriert. Gegenüber dem Vorjahr war eine Nettozunahme von 41 auf 56 Taxa zu verzeichnen, das bisherige Höchstniveau von 1998. Dies betraf vor allem marine Vertreter der calanoiden Copepoden Calanus spp., Centropages typicus, Paracalanus parvus, Microsetella spp., die Entwicklungsstadien von Crangon crangon sowie die Hydromedusen Euphysa aurata, Obelia geniculate, Rathkea octopunctata, Sarsia tubulosa. Ferner waren als meroplanktischer Vertreter die Larven von Asterias spp., Carcinus maenas, Galathea spp., von unbestimmten Decapoda, von Ophiura spp. und vom Köcherwurm Pectinaria spp. vereinzelt in der westlichen Ostsee und z.T. bis in die Bornholmsee zu finden. Die genannten Taxa waren das Ergebnis des Eintrags mit den Einstromereignissen aus der Nordsee wobei es sich wie üblich, um nur wenige Exemplare pro Kubikmeter handelte. Neozoen traten im Berichtszeitraum nicht neu auf. Auf die von der amerikanischen Ostküste stammende lobate Ctenophore Mnemiopsis leidyi gab es im Jahre 2011 keinen Hinweis.

Der Rückgang in der Gesamtabundanz des Mesozooplanktons gegenüber der Periode in den frühen 90er Jahren blieb in der Tendenz erhalten. Im Jahre 2011 verdoppelte sich allerdings die Summe der jeweiligen maximalen Konzentrationen gegenüber dem Vorjahr, durch einen moderaten Anstieg der Rotatorien und der Polychaeten-Larven wegen. Die Polychaeten Larven traten im März lokal in der bisher nicht bekannt hohen Konzentration auf. Das betraf vor allem die Abundanzen unterhalb der Haloklinen auf den Stationen an der Darsser Schwelle und in der Kadetrinne. Die Ursache liegt in der synchronen Freisetzung der Larven, welche idealerweise mit dem Probeentnahmetermin zusammengefallen sein muss.
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. Das galt bis 2010. Im letzten Beobachtungsjahr halbierten sich die maximal feststellbaren Abundanzen gegenüber dem Vorjahr. Ob das ein Resultat abnehmender Eutrophierung ist, kann hier nicht belegt werden, ist aber in Bezug auf mögliche Auswirkungen auf die höhere Trophieebene eine äußerst wichtige Fragestellung.

Makrozoobenthos

Die Makrozoobenthos-Gemeinschaft der 8 offshore-Stationen innerhalb der südwestlichen Ostsee im Jahre 2011 wird beschrieben. Die folgenden Gewässer wurden beprobt: Kieler Bucht (OMBMPN3), Fehmarnbelt (OMBMPN1), Mecklenburger Bucht (OMBMPM2 und OM18), Darßer Schwelle (OMBMPK8), Arkonasee (OMBMPK4) und Pommersche Bucht (OMBMPK3 und OM160). An jeder Station wurde die Artenzusammensetzung, Abundanz und Biomasse bestimmt. Während 6 Stationen über Dekaden bearbeitet wurden, kamen zwei weitere Stationen im Jahre 2006 hinzu. Eine "neue" Station liegt in der Kieler Bucht bei hohem Salzgehalt (22 psu); sie zeigte mit 74 Arten die höchste taxonomische Diversität. Die andere repräsentiert die zentrale Pommersche Bucht mit geringem Salzgehalt (7 psu); sie war von 24 Arten besiedelt. Die insgesamt im Jahre 2011 gefundenen 124 Arten markieren eine hohe Diversität während der letzten 20 Jahre des vom IOW durchgeführten Monitoring. Beim Vergleich mit den Medianwerten der Langzeitdaten stellen wir fest, dass die Artendiversität im Jahre 2011 in fast allen Wasserkörpern genauso hoch oder höher war. Die Abundanzen variierten in Abhängigkeit von dem Gebiet und den spezifischen Umweltbedingungen zwischen 388 and 7.400 ind./m². Die höchsten Werte wurden in der Kieler Bucht und der nördlichen Pommerschen Bucht bestimmt. Wegen des unterschiedlichen Salzgehaltsregimes an den Stationen waren die dominierenden Taxa sehr verschieden. Während die Kieler Bucht (OMBMPN3) zum Beispiel von der Muschel Kurtiella bidentata sowie den Polychaeten Dipolydora quadrilobata und Scoloplos armiger mit mehr als 50 % dominiert wurde, traten in der nördlichen Pommerschen Bucht (OMBMPK3) meistens die Polychaeten Pygospio elegans und Marenzelleria viridis auf.

Die Biomassen (aschefreie Trockenmasse) reichten von 0.8 g/m² in der zentralen Arkonasee (OMBMPK4) bis 51 g/m² in the Kieler Bucht (OMBMPN3). In den meisten Fällen erreichten Muscheln wie Arctica islandica, Astarte borealis, Mytilus edulis und Mya arenaria die höchsten Anteile am Gesamtgewicht an den Stationen.

An den 8 Monitoringstationen konnten insgesamt 17 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 lebend festgestellt. Lediglich drei Arten von Neozoen wurden im Jahre 2011 gefunden: einerseits die seit Jahrhunderten etablierten Arten wie Balanus improvisus (Cirripedia) and Mya arenaria (Bivalvia), andererseits die kürzlich (seit den 1990ern) eingewanderte Art Marenzelleria viridis (Polychaeta).

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 2011 der Phytoplanktonbiomasse 

(Frischmasse) in taxonomischen Gruppen in der Kieler Bucht (a), Lübecker Bucht (b) und Mecklenburger Bucht 

(c, d)., GIF-Graphik: 31 KB

Abbildung 2: Jahresgang 2011 der Phytoplanktonbiomasse (Frischmasse) in taxonomischen Gruppen in der Kieler Bucht (a), Lübecker Bucht (b) und Mecklenburger Bucht (c, d).

Abbildung 3: Jahresgang 2011 der Phytoplanktonbiomasse 

(Frischmasse) in taxonomischen Gruppen in der Arkonasee (a - c)., GIF-Graphik: 28 KB

Abbildung 3: Jahresgang 2011 der Phytoplanktonbiomasse (Frischmasse) in taxonomischen Gruppen in der Arkonasee (a - c). .

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: 22 

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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 Oktober 2011. Die Medianwerte der Jahre 1991 bis 2011 sind als Punkte und die 

Minimal- und Maximalwerte als Intervall dargestellt. Die Stationen sind von West (Kieler Bucht = N3) nach 

Ost (Pommernbucht =OM160) aufgetragen., GIF-Graphik: 13 KB

Abbildung 5: Artenzahlen (Säulen) des Makrozoobenthos an 8 Monitoring-Stationen im Oktober 2011. Die Medianwerte der Jahre 1991 bis 2011 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 Oktober2011. Die Medianwerte der Jahre 1991 bis 2011 sind als Punkte und die 

Minimal- und Maximalwerte als Intervall dargestellt., GIF-Graphik: 14 KB

Abbildung 6: Gesamtabundanzen (Säulen) des Makrozoobenthos an 8 Monitoring-Stationen im Oktober 2011. Die Medianwerte der Jahre 1991 bis 2011 sind als Punkte und die Minimal- und Maximalwerte als Intervall dargestellt.

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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 Oktoberfahrt 2011 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 14:47:39  
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