Meereswissenschaftliche Berichte No 85 2011 - Marine Science Reports No 85 2011
http://doi.io-warnemuende.de/10.12754/msr-2011-0085
doi:10.12754/msr-2011-0085
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Biologische Zustandseinschätzung der Ostsee im Jahre 2010

Biologische Bedingungen in der deutschen ausschließlichen Wirtschaftszone der Nordsee im Jahre 2010

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

Abstract. Biologische Zustandseinschätzung der Ostsee im Jahr 2011: The time series on species composition and biomass or abundance of phyto- and zooplankton as well as macrozoobenthos in Kiel Bight, Mecklenburg Bight and the Arkona Sea, existing since 1979, was continued in 2011. The phytoplankton spring bloom developed later than usual after the cold winter; it reached its peak at the end of march/beginning of April 2011 in the western Baltic. At least in the Arkona Sea, it was a classical diatom bloom, but formed by the unusual species Achnanthes taeniata. In Kiel Bight, we found abundant dinoflagellates (Peridiniella danica) and Dictyochophyceae (Verrucophora farcimen). Also these species are rather new and unusual in this area. In the central Baltic, Mesodinium rubrum formed a bloom in May. The cyanobacteria developed already in the first half of July and reached the maximum extent on 12 July 2011. A typical summer diatom bloom could not be found during the cruise in August 2011. In autumn 2011, dinoflagellates were dominating in the western part of the investigation area and diatoms in the Baltic Proper. The chlorophyll a concentrations were highest in spring and confirm that the spring bloom peak was nearly met. Sedimentation records of organic matter in the Arkona Basin over the year 2010 displayed sedimentation maxima in spring and autumn. Due to the low input of resuspended material the total annual flux for the single elements were in the normal range and amounted to 515 mmol C, 59 mmol N, 78 mmol Si and 3.1 mmol P m-2 a-1 at a mass flux of 57 g dry mass m-2 a-1. The total number of mesozooplankton taxa amounted to 56 from the beginning of the BSH-financed monitoring, with most taxa found in 2011 because of salt water inflow. New neozoans were not found and even no Mnemiopsis leidyi. The sum of maximum concentrations of the taxonomic groups doubled from 2010 to 2011, but the tendency of mesozooplankton abundance since the early 1990s is still declining. Especially larvae of polychaetes increased below the halocline at Darss sill and Kadet Furrow. The concentration of calanoid copepods was about 30.000 ind.*m-3 until 2010, but dropped by 50% in from 2010 to 2011. The 124 species found in the macrozoobenthos in 2011 mark a medium to high diversity in comparison with previous years, because a long-lasting oxygen deficit did not occur in contrast to the years 2002, 2005, 2008 and 2010. The abundances varied in respect to the area between 388 and 7.400 ind./m². The biomass (ash free dry weight) ranged from 1 g/m2 to 51 g/m2. At the 8 monitoring stations altogether 17 species of the Red List could be observed. As example, the bivalve Macoma calcarea, threatened with extinction in German waters, was found in the Kiel Bight. 3 neozoan species were observed during the 2011 sampling, e.g. the polychaete Marenzelleria viridis in Pomeranian Bight with abundances of 300 – 1200 ind/m2.

Abstract. Biologische Zustandseinschätzung der Ostsee im Jahr 2011: Die 1979 begonnene HELCOM-Datenreihe der Artenzusammensetzung und Biomasse bzw. Abundanz des Phyto- und Zooplanktons sowie des Makrozoobenthos wurde im Jahre 2011 in der Kieler Bucht, Mecklenburger Bucht und Arkonasee fortgesetzt. Zur Phytoplankton-Frühjahrsblüte entwickelte sich nach dem kalten Winter 2011 später als sonst und erreichte ihren Höhepunkt in der westlichen Ostsee Ende März/Anfang April. Sie war zumindest in der Arkonasee als klassische Kieselalgenblüte (Achnanthes taeniata) ausgeprägt. In der Kieler Bucht fanden wir bereits starke Beimischungen von Dinoflagellaten (Peridiniella danica) und Dictyochophyceen (Verrucophora farcimen). Diese dominierenden Arten sind für uns relativ neu und ungewöhnlich in dem Untersuchungsgebiet. In der zentralen Ostsee bildete Mesodinium rubrum eine Blüte im Mai. Die Cyanobakterien entwickelten sich bereits in der ersten Juli- Hälfte und erreichte die maximale Ausdehnung am 12. Juli 2011. Eine in früheren Jahren gefundene Kieselalgen-Sommerblüte konnte im August 2011 nicht nachgewiesen werden. Im Herbst 2011 trat eine starke Dinoflagellaten-Dominanz in der westlichen Ostsee und eine Kieselalgenblüte in der eigentlichen Ostsee auf. Die Chlorophyll-a-Konzentrationen waren am höchsten im Frühjahr und bestätigen, dass das Maximum der Blüte recht gut getroffen sein könnte. Die Sedimentation des organischen Materials im Arkonabecken im Jahr 2011 zeigte Maxima im Frühjahr und Herbst. Wegen geringeren Eintrags von resuspendiertem Material lag der vertikale Exportfluss im Gegensatz zum Vorjahr im normalen Bereich und betrug für partikulären Kohlenstoff 515 mmol, für Stickstoff 59 mol, für Silikat 78 mmol und für Phosphor 3,1 mmol m-2 a-1 bei einem Massefluss von 57 g m-2 a-1 Trockenmasse. Die Gesamt-Anzahl der Mesozooplankton-Taxa seit Beginn des BSH-finanzierten Monitoring betrug 56, mit dem höchsten Niveau im Jahre 2011 wegen Salzwassereinstroms. Neue Neozoen wurden nicht gefunden, auch nicht Mnemiopsis leidyi. Der Rückgang der Gesamtabundanz des Mesozooplanktons im Vergleich zu den frühen 90er Jahren blieb in der Tendenz erhalten, obwohl sich der Wert gegenüber dem Vorjahr verdoppelte. Einen wesentlichen Anteil hatten die Polychaeten-Larven, die im März lokal in ungewöhnlich hohen Konzentrationen auftraten, speziell unterhalb der Haloklinen an der Darsser Schwelle und in der Kadetrinne. Bei den calanoiden Copepoden schwankte die maximale Konzentration bis zum Jahre 2010 wenig um die Maximalkonzentration von ca. 30.000 Ind.*m-3, aber sank im Jahre 2011 auf die Hälfte ab. Mit insgesamt 124 ist die Artenzahl des Makrozoobenthos im Jahr 2011 im Vergleich zu den Vorjahren höher, da ein anhaltenden Sauerstoffmangel im Gegensatz zu den Jahren 2002, 2005, 2008 und 2010 nicht beobachtet wurde. In Abhängigkeit vom Seegebiet schwankten die Individuendichten zwischen 388 und 7.400 Ind./m2. Bei den Biomassen wurden ebenfalls die zu erwartenden Unterschiede (1 g bis 51 g AFTM/m2) beobachtet. An den 8 Monitoringstationen konnten insgesamt 17 Arten der Roten Liste nachgewiesen werden. Mit Macoma calcarea wurde unter anderem eine im Gebiet sehr selten zu beobachtende Muschel in der Kieler Bucht lebend festgestellt. Der Anteil an Neozoen war 2011 mit 3 Arten gering. Davon ist der Polychaet Marenzelleria viridis hervorzuheben, der in der Pommernbucht zum Teil erhebliche Abundanzen (300 bis 1.200 Ind./m2) erreichte.

Abstract. Biologische Bedingungen in der deutschen ausschließlichen Wirtschaftszone der Nordsee im Jahre 2010 The year 2010 was the third year of a complex biological monitoring in the German exclusive economical zone of the North Sea, conducted by the Leibniz Institute of Baltic Sea Research Warnemünde (IOW) and commissioned and supported by the Federal Maritime and Hydrographic Agency (BSH). Phytoplankton (incl. chlorophyll a) and mesozooplankton were investigated at 12 stations, macrozoobenthos at 13 stations. The plankton was sampled at 5 cruises and the zoobenthos at 2 cruises. The phytoplankton comprised 144 taxa, most of them belonging to the diatoms. In comparison to the previous year, 19 taxa disappeared from our list, but 25 were newly added. The highest phytoplankton biomass occurred nearshore in spring and summer (cf. chl.a). A modification of the method for “total” chlorophyll a led to data which were well comparable with those of the acidification method („Chl.a-kor“). Therefore it is recommended to use the values „Chl.a-kor“ up to year 2009 and the values “Chl.a-tot-NEU” since 2010. The most important species in terms of biomass were the large-sized Rhizosolenia imbricate, Noctiluca scintillans, Mediopyxis helysia, Odontella sinensis and Coscinodiscus wailesii. Mesozooplankton analysis led to 157 taxa in 2010 which was 14 more than in 2009. The increase of taxa was mainly an effect of higher taxonomic skills in comparison to the previous year. The spatial distribution of taxa according to the Margalef index of species richness showed a typical estuarine distribution with increasing numbers at growing distance to the river mouth. In coastal areas, the region off the North Frisian Islands (HELGO, AMRU2, SYLT1) was characterized by a smaller diversity than the region off the East Frisian Islands. This was reflected in the numbers of Pielous eveness index and is a result of the different origin of the water bodies. Interestingly, the ten major taxonomic groups occurred in the course of a year earlier (May) off the North Frisian Islands than in the East Frisian area (August / September). In the macrozoobenthos, 286 taxa were found in spring and autumn 2010 at 13 stations. The species number varied from 16 (off Sylt) to 90 (ENTE3) in the samples. With 121 species (both campaigns added) the station in the central North Sea (ENTE3) was most diverse. The seasonal variability was extremely high at the shallow areas off Amrum and Sylt. Similar to the species number, the autumn densities were mostly higher than the spring ones. The ash free dry weight at stations ranged from 1.27 g/m² at station NSB3 in autumn to 77,5 g/m² at the central North Sea (station ENTE3) in spring. The very high value was cause by the occurrence of adults of the ocean quahog Arctica islandica. Two distinct groups of stations could be distinguished by cluster analysis based on different water depths, sediment characteristics and macrozoobenthic assemblages. 57 species from the Red List could be observed during this study. Four species belong to the category 2 (endangered).

Abstract. Biologische Bedingungen in der deutschen ausschließlichen Wirtschaftszone der Nordsee im Jahre 2010 Das Jahr 2010 war das dritte Jahr, in dem das biologische Monitoring im deutschen offshore-Bereich (meistens AWZ) der Nordsee durch das IOW im Auftrage des BSH durchgeführt wurde. Es wurde das Phytoplankton (einschl. Chlorophyll a) und Mesozooplankton an 12 Stationen und das Makrozoobenthos an 13 Stationen untersucht. Das Plankton wurde auf 5 Fahrten, das Benthos lediglich auf der Frühjahrs- und Herbstfahrt beprobt. Im Phytoplankton wurden 144 Taxa gefunden, von denen die meisten zu den Kieselalgen gehörten. Im Vergleich zum Vorjahr sind aus unserer Liste 19 Taxa verschwunden, aber 25 neue hinzugekommen. Die höchsten Phytoplankton-Biomassen traten im allgemeinen im Frühjahr und Sommer in Küstennähe auf (vgl. Chl.a). Eine zum Jahre 2010 eingeführte methodische Modifikation führte zu „Chl.a-tot-NEU“-Werten, die mit denen der bisherigen Ansäuerungsmethode („Chl.a-kor“) übereinstimmten. Deshalb sollen bis einschließlich 2009 unsere „Chl.a-kor“-Werte verwendet werden. Ab dem Jahr 2010 sind die „Chl.a-tot-NEU“-Werte zu nutzen. Die bedeutendsten Arten bezüglich Biomasse waren die großzelligen Arten Rhizosolenia imbricata Noctiluca scintillans, Mediopyxis helysia,Odontella sinensis und Coscinodiscus wailesii. Im Zooplankton wurden 157 Taxa im Jahre 2010 registriert, also 14 mehr als im Vorjahr. Der Anstieg war hauptsächlich begründet in der zunehmenden taxonomischen Expertise der Bearbeiterin. Die räumliche Verteilung der Taxa gemäß des Margalef Artenvielfalts-Index zeigte ein für Ästuarien typisches Muster. Die Werte stiegen von Station bei Helgoland in Richtung zentrale Nordsee an. In den küstennahen Bereichen war die Region vor den Nordfriesischen Inseln von einer geringeren Vielfalt gekennzeichnet als die Region vor den Ostfriesischen Inseln. Das kam in den Zahlen von Pielous Eveness Index zum Ausdruck und ist ein Ergebnis der unterschiedlichen Herkunft der Wasserkörper. Interessanterweise traten die zehn wichtigsten taxonomischen Gruppen im Laufe eines Jahres vor den Nordfriesischen Inseln früher auf (Mai) als vor den Ostfriesischen (August/September). Im Makrozoobenthos konnten im Frühjahr und im Herbst 2010 an 13 Stationen insgesamt 286 Taxa festgestellt werden. Die Artenzahlen schwankten zwischen den Stationen und Beprobungsterminen zwischen 16 (vor Sylt) und 90 (ENTE3). Wenn beide Beprobungstermine zusammengefasst wurden, war die Station in der zentralen Nordsee (ENTE3) mit 121 Arten die artenreichste. Die saisonale Variabilität war extrem hoch in den flachen Gebieten vor Amrum und Sylt. Im Herbst waren Artenzahl und Besiedlungsdichten höher als im Herbst. Die aschefreie Trockenmasse an den Stationen reichte von 1.27 g/m² an Station NSB3 im Herbst bis 77,5 g/m² an Station ENTE3 im Frühjahr, wobei dieser hohe Wert durch das Vorkommen adulter Islandmuscheln (Arctica islandica) bedingt war. Mit Hilfe der Clusteranalyse konnten zwei Gruppen von Stationen unterschieden werden, die sich maßgeblich auf Grund der unterschiedlichen Wassertiefe und Sedimentbeschaffenheit und der einhergehenden unterschiedlichen benthischen Besiedlung voneinander trennten. 57 Arten aus der Roten Liste wurden gefunden. Davon gehörten 4 Arten zur Kategorie 2 (stark gefährdet).

Citation

Norbert Wasmund, Falk Pollehne, Lutz Postel, Herbert Siegel und Michael L. Zettler: Biologische Zustandseinschätzung der Ostsee im Jahre 2010. Meereswiss. Ber., Warnemünde, 85 (2011), doi:10.12754/msr-2011-0085 Norbert Wasmund, Lutz Postel und Michael L. Zettler: Biologische Bedingungen in der deutschen ausschließlichen Wirtschaftszone der Nordsee im Jahre 2010. Meereswiss. Ber., Warnemünde, 85 (2011), doi:10.12754/msr-2011-0085

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