https://doi.io-warnemuende.de/10.12754/msr-2024-0125
doi:10.12754/msr-2024-0125
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Biological assessment of the Baltic Sea 2022
Abstract. 2022 wurden auf den 5 Monitoring-Fahrten 146 Phytoplanktonarten erfasst. Die durchschnittliche Jahresbiomasse im Untersuchungsgebiet der südlichen und zentralen Ostsee betrug in diesem Jahr 1015 μg l-1 und lag damit etwas über dem 20-Jahresmittel. In 2022 begann die Phytoplankton-Frühjahrsblüte Anfang Februar in der südlichen Ostsee und entwickelte sich sukzessive rasch Richtung Norden. Die auf den 3 Frühjahrsfahrten gemessenen Chla Konzentrationen lagen etwa zwischen ~1 und ~10 μg l-1 Chla, wobei die auf der Februar- bzw. Mai Fahrt gemessenen Werte deutlich niedriger waren als im März. Generell wichen die auf allen 3 Frühjahrsfahrten erfassten Chla-Dynamiken stark von den Biomassemustern ab, was sich mit einer für diese Jahreszeit untypischen Unterrepräsentation von Diatomeen erklären lässt. In der Frühjahrsblüte 2022 bestimmten mixotrophe Taxa mit prominenten akzessorischen Pigmenten wie Dinoflagellaten, bzw. mixotrophe Ciliaten, insbesondere Mesodinium rubrum, die Frühjahrsgemeinschaften der zentralen Ostsee. Die Phytoplankton Biomassekonzentrationen lagen im Frühling 2022 zwischen 150 μg l-1 im Süden und ~3000 μg l-1 in der zentralen Ostsee und spiegelten die hier im Frühling typische, räumlich sukzessive Biomasseentwicklung der Frühjahrsblüte wider. Im Sommer 2022 war die Biomassezusammensetzung des Phytoplanktons, wie schon im Vorjahr, fast ausschließlich von Diatomeen, insbesondere Dactyosolen fragilissimus bestimmt, welche fast 90 % der Gesamt-Phytoplanktonbiomasse in der südlichen Ostsee (Belt- und Arkona See) zu dieser Jahreszeit ausmachte. Im August 2022 wurden Phytoplankton-Gesamtbiomassen von bis zu 7000 μg l-1 gemessen. Wobei die Biomassen in den zentralen Becken generell wesentlich niedriger blieben als in den von Diatomeen dominierten südlichen Seegebieten. Hier waren auch typische Cyanobakteriengemeinschaften vertreten, die jedoch nur 5 - 10 % der von Diatomeen produzierten Biomassen im Süden erreichten. Im November hatte sich in den zentralen Becken eine gemischte Diatomeen-Dinoflagellaten Gemeinschaft etabliert. Im Frühling 2022 kam es in der Kieler Bucht zu einer Blüte der potentiell toxischen Diatomee Pseudo-nitzschia, die jedoch keine Probleme verursachte. Im Jahr 2022 war in der südlichen Ostsee der Diatomeenanteil an der Frühjahrsblüte relativ hoch, verursacht vom hohen Biomasseanteil von Skeletonema marinoi. Die Cyanobakterien-Biomassekonzentrationen und auch die jährliche Phytoplankton-Gesamtbiomasse bewegten sich innerhalb der jährlichen Variationsbreite des 20-Jahresmittels.Im Jahr 2022 wurden 54 Zooplanktonproben an 39 Stationen in der Kieler Bucht, der Mecklenburger Bucht und der Arkonasee genommen. Aufgrund schlechter Witterungsbedingungen fielen auf der Rückfahrt zwei Stationen aus, und der saisonale Zyklus des Zooplanktons ist deshalb in der Kieler Bucht unvollständig. Dies hat jedoch keine größeren Auswirkungen auf die Analyse der biologischen Vielfalt und der saisonalen Dynamik in den anderen Gebieten. Das Arteninventar wurde von euryhalinen und Brackwasserarten dominiert. Dennoch wurden auch echte marine Arten beobachtet, vor allem in der Beltsee. Dazu gehören die Cladocera-Art Penilia avirostris, die in großer Zahl vorkam, aber auch seltenere Arten, wie der calanoide Copepode Calanus helgolandicus oder die Cladocera-Art Pleopis polyphemoides. Im Gegensatz zu 2021 wurden auch regelmäßig Larven verschiedener mariner benthischer Taxa beobachtet. Abgesehen von Acartia tonsa wurden keine weiteren nicht-einheimischen Arten gefunden. Insgesamt wurden in den Proben 50 Taxa identifiziert. Die Artenzahl zeigte die üblichen jahreszeitlichen Schwankungen mit einem Maximum im Winter/Frühjahr und Herbst. Die kurzfristige saisonale und die langfristige Dynamik in dem Gebiet war durch eine ungewöhnliche Zooplanktonzusammensetzung gekennzeichnet. Während die Rotifera und die Cladocera normalerweise durch ihre ausgeprägten Maxima im Frühjahr bzw. Herbst dominieren, lagen ihre Bestände deutlich unter den üblichen Werten und trugen nur zu 5 - 11 % zum Bestand bei. Die Copepoden dominierten die Gemeinschaft mit 59 %, gefolgt von den Copelata mit 12 %. Aufgrund der geringen Abundanz der Rotifera und Cladocera war der Bestand an Zooplankton in der Arkonasee, wo diese beiden Gruppen normalerweise sehr häufig vorkommen, gering. Daher fehlte im Jahr 2022 der typische Anstieg der Zooplanktonabundanz von der Kieler Bucht zur Arkonasee sowie das spätsommerliche Maximum des Zooplanktons in der Arkonasee. Innerhalb der Gruppe der Copepoda wurde in der Beltsee eine deutliche Verschiebung von der Dominanz der verschiedenen Acartia-Arten zu Pseudocalanus spp. beobachtet, während die Zusammensetzung in der Arkonasee wie üblich war. Das Fehlen größerer Anteile an Rotifera und Cladocera hat weitere Folgen für die langfristige Abundanz ihres Bestandes. 2022 war das 11. Jahr in Folge, in dem der Zooplanktonbestand unter dem langfristigen Durchschnitt lag. Der Bestand von 0,6 x 105 Ind. m-3 war der zweitniedrigste Wert nach dem Allzeitminimum von 2020 und erreichte nur 22 % des langjährigen Mittels. Alle wichtigen Zooplanktongruppen verzeichneten einen Rückgang um 38 - 95 %, mit Ausnahme der Copeleata, die um 60 % zunahmen. Bei den Copepoda verringerten sich die Bestandsgrößen der meisten Taxa um 39 - 75 %, während Pseudocalanus spp. einen Anstieg um 208 % verzeichnete. Die Zusammensetzung des Zooplanktons und die jahreszeitliche Dynamik in der Beltsee (Kieler Bucht und Mecklenburger Bucht) waren homogen, ohne die in manchen Jahren auftretende, große räumliche Variabilität. Die jahreszeitlichen Schwankungen waren 2022 ausgeprägt, und der Saisonbeginn war früh, da die Bestände bereits im März erheblich zunahmen. Copepoda dominierten die Gemeinschaft in der ersten Jahreshälfte zusammen mit dem Meroplankton, das beim Übergang vom Winter zum Frühjahr Spitzenkonzentrationen aufwies. Ihr Rückgang im Sommer war moderat, und es wurde eine ungewöhnlich hohe Dichte von Oikopleura dioica (Copelata) beobachtet. Im Gegensatz dazu wiesen das Meroplankton und insbesondere die Muschellarven eine geringe Bestandsgröße auf. Die Copepoda wurden im Winter/Frühjahr von ungewöhnlich hohen Konzentrationen von Pseudocalanus dominiert, während die Abundanz von Acartia ungewöhnlich gering war. Im Gegensatz zur Beltsee verlief die jahreszeitliche Entwicklung und Zusammensetzung des Zooplanktons in der Arkonasee wie üblich - mit Ausnahme des Fehlens hoher Dichten der Cladocere Bosmina im Sommer, wodurch sich das jährliche Zooplanktonmaximum ins Frühjahr verschob. Die Winter-Frühjahrszunahme wurde von Copepoden und Rotifera dominiert. Im Sommer wurde die Dominanz der Copepoda durch ansteigende Anteile von Meroplankton und Cladocera ersetzt. Die Copepoda zeigten die typische ausgewogene Zusammensetzung der Gemeinschaft mit mehr oder weniger ähnlichen Bestandsgrößen der wichtigsten Gattungen.Im Herbst 2022 waren die Witterungsbedingungen in der südwestlichen Ostsee so ungünstig, dass die Beprobung des Makrozoobenthos an den Stationen in der Kieler und Mecklenburger Bucht sowie im Fehmarnbelt ausfallen musste. Daher steht nur ein begrenzter Datensatz zum Vergleich mit den Vorjahren zur Verfügung. Für die Station in der Kieler Bucht (N3) konnten wir die Zeitreihe mit Probenmaterial von Kollegen des Landesamtes für Umwelt Schleswig-Holstein aufrechterhalten. Für die beiden Stationen N1 (Fehmarnbelt) und M2 (Mecklenburger Bucht) war dies leider nicht möglich. Die 106 Arten, die im Jahr 2022 im Makrozoobenthos gefunden wurden, stellen eine mittlere Vielfalt dar, wenn man bedenkt, dass zwei Stationen weniger ausgewertet werden konnten. Die Anzahl der Arten, die an den sechs Messstationen gefunden wurden, schwankte zwischen 19 und 52. In allen Regionen war das Sauerstoffangebot im Bodenwasser im laufenden Jahr meist höher als 2 ml l-1. Die einzigen Ausnahmen waren im August, als wir 1,7 ml l-1 O2 in der Kieler Bucht und 0,9 ml l-1 O2 im Arkonabecken gemessen haben. In der Kieler Bucht fanden wir im Vergleich zu den Vorjahren eine deutlich geringere Artenzahl, was aber wohl auch daran liegt, dass wir die Beprobung nicht selbst durchgeführt haben und z.B. keine Dredge genommen wurde. In der südlichen Mecklenburger Bucht und auch in der Pommerschen Bucht war die Vielfalt etwas geringer als im langjährigen Durchschnitt. Je nach Region reichten die Abundanzen von 518 bis 6530 Ind. m-2 und die Biomasse (aschefreies Trockengewicht) von 1,1 g m-2 bis 53,8 g m-2. Am Beispiel der Station K8 (Darßer Schwelle) führten wir eine Langzeitanalyse der letzten 4 Jahrzehnte durch. Dargestellt wird die langfristige Entwicklung von Artenzahl, Abundanz und Biomasse. Anhand ausgewählter Muschelarten (Astarte borealis, Macoma balthica und Mya arenaria) wird exemplarisch gezeigt, welche Veränderungen stattgefunden haben und welchen Einfluss sie auf das Ökosystem haben können. An den sechs Messstationen wurden insgesamt zehn Arten der Roten Liste Deutschlands (Kategorien 1, 2, 3 und G) beobachtet. Mit sieben war die Zahl der invasiven benthischen Arten im Jahr 2022 erwartungsgemäß gering. Sie waren alle bereits aus den Vorjahren bekannt. Mya arenaria und Amphibalanus improvisus sind seit mehr als hundert Jahren in der südlichen Ostsee häufig anzutreffen. Seit 2016 ist der Amphipode Grandidierella japonica aus der südlichen Ostsee bekannt und wurde auch während der vorliegenden Studie in der Kieler Bucht beobachtet. Die beiden Polychaeten Alitta succinea und Marenzelleria viridis wurden in den letzten Jahren regelmäßig bei Probenahmen gefunden. Die kryptische neozoische Dekapodenart Palaemon elegans ist seit Jahrzehnten etabliert und wurde in der nördlichen Pommerschen Bucht gefunden. Ein weiterer kryptischer Neozoe ist der Polychaet Aphelochaeta marioni, der in der Kieler Bucht (N3) beobachtet wurde.
Abstract. In 2022 a total of 146 phytoplankton species were recorded on 5 annual monitoring cruises. Mean annual biomass of phytoplankton in the study area was, at 1015 μg l-1, higher than the 20-year mean. The phytoplankton spring bloom started in early February and advanced quickly in the typical manner from south to north. As in previous years, also in spring 2022, Chla concentrations ranged from ~1 to ~10 μg l-1. Highest spring concentrations were measured in March. Chla generally reflected phytoplankton biomass poorly, due to high representation of non-diatom and mixotroph taxa such as dinoflagellates and Mesodinium rubrum in all phases of the spring bloom. Phytoplankton biomass ranged from 150 μg l-1 in the south to ~3000 μg l-1 in the north, reflecting the typical latitudinal progression of the spring bloom in the Baltic Sea. As during the previous year, the summer phytoplankton composition and production was largely shaped by diatoms in the southern Baltic, which is unusual in the open sea areas, but seems to establish a recurrent pattern. Dactyosolen fragilissimus constituted nearly 90 % of the biomass in the Belt Sea and Arkona Basin in July. Total phytoplankton biomass of 7000 μg l-1 was measured here during the August cruise. Like in previous years, this was contrasted by cyanobacteria dominated communities in the central Baltic, which, however, only amounted to 5 – 10 % of the biomass produced by the diatoms in the south. In November, a mixed diatom/dinoflagellate community had established in the southern basins by the time of TF1122.In 2022 harmful Nodularia spumigena and specifically Aphanizomenon reached high biomass concentrations in Arkona, Bornholm and Gotland Basins, as typical for the summer season. A bloom of potentially toxic Pseudo-nitzschia spp. occurred in spring in Kiel Bight, though without causing major harm. In 2022, the diatom to dinoflagellate ratio had increased, probably due to the high Biomass shares of Skeletonema marinoi observed in spring. Cyanobacteria biomass was in the same range of inter-annual variation as previously. The 2022 annual phytoplankton biomass level was slightly higher than the 20- year mean of 800 μg l-1, as was the diatom to dinoflagellate ratio, reflecting the diatom dominance of summer and autumn communities.In 2022, 54 zooplankton samples were taken on 39 stations in the Kiel Bight, the Bay of Mecklenburg and the Arkona Basin. Due to bad weather conditions, two stations were cancelled on the return journey and the seasonal cycle of zooplankton is incomplete in the Kiel Bight, but no major implications for the analysis of the biodiversity and seasonal dynamics exist in the other areas. The species inventory was dominated euryhaline and brackish species. Nevertheless, true marine species were observed, primarily in the Belt Sea. These include the cladoceran Penilia avirostris that occurred in high numbers but also species which were generally rare such as calanoid copepod Calanus helgolandicus or the cladoceran Pleopis polyphemoides. In contrast to 2021, larvae of various benthic taxa with a marine affinity were also regularly observed. Apart from A. tonsa, no other non-indigenous species were found. In total, 50 taxa were identified in the samples. The species number showed the usual seasonal variation with a maximum in winter-spring and autumn. The short-term seasonal and the long-term dynamics in the area was characterized by an unusual zooplankton composition. While the Rotifera and the Cladocera are usually dominating by their pronounced maxima in spring and autumn, respectively, their stocks were considerably below the usual values and contributed only 5-11% to the stock. Copepods were largely dominating the community by 59% followed by Copelata with 12%. Due to low abundance of rotifers and cladocera, the stock of zooplankton was low in the Arkona Basin where the two groups are usually very abundant. Therefore, the typical increase in zooplankton abundance from the Kiel Bight to the Arkona Basin was lacking in 2022, as well as the late summer maximum of the zooplankton in the Arkona Basin. Among the group of copepods, a major shift from the dominance of the diverse Acartia species to Pseudocalanus spp. was observed in the Belt Sea, while the composition in the Arkona Basin was as usual. The lack of major contributions of rotifers and cladocerans had further consequences for the long-term abundance of the stock. 2022 was the 11th year in row with zooplankton stock below the long-term average. The stock of 0.6 x 105 ind. m-3 was the second lowest value after the all-time minimum observed in 2020 and achieved only 22% of the long-term mean. All major zooplankton groups showed a decline by b 38-95% except the Copelata that increased by 60%. Within the copepods, stocks sizes of most taxa were reduced by 39-75%, while Pseudocalanus spp. showed an increase by 208%. The zooplankton composition and seasonal dynamics in the Belt Sea (Kiel Bight and Bay of Mecklenburg) was homogenous without the large spatial variability that occurs in some years. The seasonal variation was pronounced in 2022 and the start of the season was early since stocks increased already considerably in March. Copepods dominated the community during the first half of the year together with the meroplankton that show peak concentrations in the winter-spring transition. Their decline in summer was moderate, and an unusual high density of Oikopleura dioica (Copelata) was observed. In contrast, meroplankton and especially the bivalve larvae showed a low stock size. The copepods were dominated by unusual high concentrations of Pseudocalanus in winter-spring, while the abundance of Acartia was unusually low. In contrast to the Belt Sea, the seasonal development and composition of zooplankton in the Arkona Basin was as usual except the lack of high densities of the cladoceran Bosmina in summer that shifted the annual zooplankton maximum into spring. The winter-spring increase was dominated by copepods and rotifers. During summer, the dominance of the copepods was replaced by increasing proportions of meroplankton and cladocera. The copepods showed the typical balanced composition of the community with more or less similar stock sizes of the major genera.In the autumn of 2022, the weather conditions in the southwestern Baltic Sea were so harsh that sampling of macrozoobenthos the stations in the Kiel and Mecklenburg Bays and Fehmarn Belt had to be cancelled. Thus, only a limited data set is available for comparison with previous years. For the station in the Kiel Bight (N3), we were able to maintain the time series with sampling material from colleagues at the SH State Office for the Environment. Unfortunately, this was not possible for the two stations N1 (Fehmarnbelt) and M2 (Mecklenburg Bay). The 106 species found in the macrozoobenthos in 2022 represent a medium diversity, remembering that two stations less could be evaluated. The species number found at the six monitoring stations ranged between 19 and 52. In all regions, the oxygen supply in bottom waters in the current year was mostly higher than 2 ml l-1. The only exceptions were in August, when we measured 1.7 ml l-1 in Kiel Bight and 0.9 ml l-1 in Arkona Basin. In the Kiel Bight we found a significantly lower number of species compared to previous years, but this is probably also due to the fact that we did not carry out the sampling ourselves and, for example, no dredge was taken. In the southern Mecklenburg Bay and also in the Pomeranian Bay, the diversity was somewhat lower than the long-term average. Depending on the region, the abundances ranged from 518 to 6530 ind. m-², and the biomass (ash free dry weight) from 1.1 g m-² to 53.8 g m-². Using the example station K8 (Darss Sill), a long-term analysis of the last 4 decades is carried out. The long-term development of the number of species, abundance and biomass is presented. Selected mussel species (Astarte borealis, Macoma balthica and Mya arenaria) are used to show which exemplary changes have taken place and what influence they can have on the ecosystem. A total of ten species from Germany's Red List (categories 1, 2, 3 and G) were observed at the six monitoring stations. With seven, the number of benthic invasive species in 2022 was low, as expected. They were all already known from previous years. Mya arenaria and Amphibalanus improvisus have been common faunal elements in the southern Baltic Sea for more than a hundred years. Since 2016, the amphipod Grandidierella japonica is known from the southern Baltic Sea and was also observed in Kiel Bight during the present study. The two polychaetes Alitta succinea and Marenzelleria viridis were regularly found during sampling in recent years. Finally, the cryptic neozoan decapod species Palaemon elegans has been established for decades and was found in northern Pomeranian Bay. Another cryptic neozoan is the polychaete Aphelochaeta marioni, which was observed in the Kiel Bight (N3).
Citation
Michael L. Zettler, Anke Kremp, Jörg Dutz: Biological assessment of the Baltic Sea 2022. Meereswiss. Ber., Warnemünde, 125 (2024), doi:10.12754/msr-2024-0125