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Nährsalze wie Phosphat und anorganische Stickstoffverbindungen (Nitrat, Nitrit,
Ammonium) sowie Silikat sind für das Leben im Meer von grundlegender Bedeutung.
Sie sind lebensnotwendige Substanzen für den Aufbau des Phytoplanktons (der
im Meer treibenden mikroskopisch kleinen einzelligen Algen), auf dessen Biomasseproduktion
die gesamte marine Nahrungskette basiert. Da diese Spurenstoffe das Wachstum
fördern, werden sie als Nährstoffe bezeichnet. Zu hohe Einträge können zur Überdüngung
eines Gewässers führen.
Strukturen
Die Nährstoffe in der Nordsee haben alle eine ähnliche Verteilungsstruktur,
sie unterscheiden sich jedoch im Konzentrationsbereich. Die Struktur ergibt
sich aus dem Zusammenspiel von Eintragsorten, Quellenstärken, dem Wasseraustausch
und der mittleren Strömung. Man findet die höchsten Konzentrationen im kontinentalen
Küstenwasser, mittlere Konzentrationen treten in der nördlichen Nordsee im Atlantikwasser
auf. In der zentralen Nordsee kommen die niedrigsten Werte vor; sie sind nur
noch halb so groß wie im Atlantikwasser oder ein Viertel von dem im Küstenwasser.
Jahresgang
Nährstoffe zeigen einen ausgeprägten Jahresgang. Die höchsten Konzentrationen
treten zum Winterende auf, wenn der Verbrauch durch das Plankton wegen Lichtmangel
und niedriger Temperaturen gering und die Freisetzung von Nährstoffen aus organischem
Material (= Remineralisierung der Biomasse) des vorausgegangenen Sommers fortgeschritten
ist. Mit zunehmender Sonneneinstrahlung im Frühjahr beginnt das Algenwachstum
und die gelösten Nährstoffe werden aus der Wassersäule aufgenommen. Sobald einer
der Nährstoffe aufgezehrt ist, gibt es kein weiteres Wachstum mehr, der Stoff
wirkt begrenzend.
Nährstofftrends
Die vom Menschen durch Landwirtschaft, Industrie und Verkehr zusätzlich in
die Nordsee eingetragenen Nährstoffe wirken sich heute hauptsächlich noch in
der Küstenzone (Salzgehalt = 30 (Promille)) aus. Die Phosphatkonzentration hat
zwar abgenommen, der Vergleichswert aus dem Jahre 1936 mit 0,56 ± 0,13 µmol/L
(= mikromol pro Liter ist eine Konzentrationsangabe, die für Nährstoffe am häufigsten
verwendet wird) ist jedoch noch nicht erreicht. Anfang 1978 war der Phosphatwert
mit 2,40 ± 0,52 µmol/L hier noch viermal so hoch wie der 1936er Vergleichswert.
In der Deutschen Bucht (Salzgehalt = 33) lag der Phosphatgehalt 1936 bei
0,53 ± 0,13 µmol/L und unterscheidet sich kaum von heutigen Werten. Das Gleiche
gilt für die Silikatkonzentrationen mit 10 ± 3 µmol/L. Der gebundene Stickstoff
liegt hier derzeit bei 14 ± 9 µmol/L. Vergleichswerte von 1936 liegen nicht
vor.
Der in der heutigen Zeit wesentlich höhere Nitrateintrag in die Umwelt bleibt
nur in der zentralen Nordsee durch den Verdünnungseffekt ohne erkennbare Auswirkung.
Während hier die Konzentrationen sehr gering sind, werden im küstennahen Bereich
noch Konzentrationen um 31 + 9 µmol/L gemessen.
Sauerstoff im Meerwasser
Gelöster Sauerstoff im Wasser ist die Voraussetzung
für alles höhere Leben im Meer.Der Vorrat des gelösten Sauerstoffs
im Wasser ist sehr viel kleiner als der in der Luft. In einem Liter
Luft sind 300 mg Sauerstoff enthalten gegenüber nur 6,25 mg in einem
Liter von gesättigtem Seewasser.
Das Oberflächenwasser ist durch seinen unmittelbaren
Kontakt mit der Luft in der Regel gut mit Sauerstoff versorgt. Während
dem Algenwachstum im Frühjahr kann es bei anhaltend ruhigem Wetter
zur Sauerstoffübersättigung kommen. In seltenen Fällen wurden Übersättigungen
bis 200% gemessen. Die Übersättigung ist unschädlich und wird durch
Seegang aufgelöst.
Im Sommer kann der Sauerstoffvorrat im Bodenwasser
durch den mikrobiellen Abbau (= Abbau durch Mikroorganismen – kleine
einzellige Organismen wie z.B. Bakterien) von Biomasse aufgezehrt
werden, wenn durch eine starke vertikale Temperaturschichtung oder
Salzgehaltssprungschicht der Nachtransport aus der Luft behindert
wird. Dadurch entstehen Sauerstoffdefizite, die jedoch durch die
Herbststürme immer wieder vollständig aufgefüllt werden. Schwerwiegende
Sauerstoffdefizite waren in der Nordsee bisher selten.
Im Bodenwasser der Ostsee tritt Sauerstoffmangel
häufig und anhaltend auf. Durch Nordseewasser, das in die Ostsee
strömt, kann der Sauerstoffmangel vorübergehend behoben, aber nicht
grundsätzlich verhindert werden. Erst anhaltende, stürmische, westliche
Winde können zu einer weitreichenden Erneuerung des Bodenwassers
in der Ostsee führen.
In der Ostsee sind die jahreszeitlichen Unterschiede
der Sauerstoffkonzentration ausgeprägter, da die anhaltende Salzgehaltssprungschicht
die vertikale Durchmischung behindert.
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