Langzeitmessung en Sauerstoffdefizit Biodiversität Handlungsbedarf - Ökologie der Ostsee im Wandel
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Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde
Langzeitmessung
en
Sauerstoffdefizit
Biodiversität
Handlungsbedarf
Ökologie der Ostsee im Wandel
Ulrich Bathmann
Motivation
Deutsche Küstenmeere
Zentrales Thema: Veränderung der Ökosysteme
Öffentlichkeit ist interessiert
- Erhöhung von Sauerstoffmangel im Tiefenwasser
- Veränderung der Biodiversität
•Die ästuarine Zirkulation bringt eutrophiertes und kontaminiertes Brackwasser der zentralen Ostsee in
die AWZ
•Frühzeitiges nationales Handeln verlangt kontinuierliche Messungen
•Der Stoffaustausch zwischen Becken- und Küstenregionen der Ostsee ist so intensiv, dass eine
Ursachen-Wirkungs-Analyse nur bei zeitgleichen Beobachtungen möglich ist.
•Indikatoren (Proxies) für Veränderungen in den Küstenbereichen:
kurze Zeitabschnitte - großen Wassermassen der Becken
lange Zeiträume - Beckensedimente
•Datenpool wichtig zur Analyse von Veränderungen im Ökosystem (Ostsee)
U. Bathmann et al. IOW 2
Langzeitbeobachtungen des IOW /BSH
- MARNET (IOW Anteil des BSH Messnetzwerks)-stdl. Datentransfer
8 Tiefenstufen: T, S, O2, Bio-Optik, Strömung (MicroCats, Optoden, FLNTU, ADCP)
- GODESS (GOtland Deep Environmental Sampling Station) FINO 2
Mast DARSS SILL ARKONA BASIN ODER-BANK
in operation Discus Buoy
since 1993, in operation in operation
renewed 2000 since 2002 since 1996,
reconstructed 2002
9 m
4 m
accu set
-2 m
-5 m
-7 m
-12 m
-17 m
-19 m
bottom
(-21 m)
Prien,
Krüger
U. Bathmann et al. IOW 3
AMBIO, special issue, 2012
IOW Beiträge von: T. Neumann, I. Kuznetsov
BONUS+ “ECOSUPPORT” Projekt
Ziel des Projektes: Untersuchungen des kombinierten Effekts von
Klimaerwärmung und veränderten Nährstoffeinträgen auf das Ökosystem der
Ostsee
Ergebnisse:
• Eutrophierungsfolgen (Anoxie) nehmen zu
• BSAP führt nur zu geringen bzw. keiner Verbesserung
• Salzgehalt und Eisbedeckung gehen zurück, Temperatur nimmt zu
Veränderung der anoxischen Fläche
Schwarz: Heutige Einträge
Rot: Steigende Einträge nach einem
“Business as usual” Szenario
Blau: BSAP
aus Meier et al. 2011
Indikatoren für Biodiversität
Mehr Diatomen
Verhältnis: Diatomen/Dinoflagellaten
• räumlich und zeitlich unterschiedlich
• Indikator für ökologische Systemzustände
• Einheitliche Auswertung wichtig
Klais R, Tamminen T, Kremp A, Spilling K, Olli K (2011)
Decadal-Scale Changes of Dinoflagellates and Diatoms in the
Anomalous Baltic Sea Spring Bloom. PLoS ONE 6(6): e21567.
doi:10.1371/journal.pone.0021567
Mehr Dinoflagellaten
Shifts in the proportion of dinoflagellates over the period of ten
years (1995 to 2004).
The predictions were made by geographically weighted linear regression and interpolated
with ordinary kriging. Positive and negative values represent the areas of increasing and
decreasing dinoflagellate proportion, respectively. Thick contour lines denote boundary
between areas of increasing and decreasing trend.
J. Plankton Res., 2012
N. WasmundBio, G. NauschChe, R. FeistelPhy
Silikat Aufnahme: Indikator von Langzeitentwicklungen der
Diatomeen Frühjahrsblüte in der Ostsee
• Problem: Kieselalgen‐Frühjahrblüte wird durch sporadische Probennahme kaum erfasst
• Lösung: Silikat‐Verbrauch als integrierendes Maß für Kieselalgenwachstum
Rückgang im Silikatverbrauch während des Korrelation zwischen Minimal‐Temperatur
Frühjahrs nach den milden Wintern zum und Silikatverbrauch während des Frühjahrs.
Ende der 1980er Jahre. Erholung nach
strengen Wintern.
Klimaveränderung beeinflusst Phytoplanktonzusammensetzung
J. Geophys. Res., 2012
H. RadtkePhy, T. NeumannPhy, M. VossBio, W. FennelPhy
Einfluss der Biologie auf die Ausbreitungswege von
Nährstoffen aus verschiedenen Quellen
P
P
•Ein Ökosystemmodell hat Ausbreitungswege und Verweilzeiten von
P
Nährstoffen aus verschiedenen Eintragsquellen ermittelt.
•Methode: “Nutrient tagging”, erstmalig kombiniert mit einer
“Altersmarkierungsmethode”
•Nettoeffekt der Biologie: ohne Biologie mit Biologie
N: schnelle Entfernung durch
Denitrifizierung (nach ~1,4
Jahren)
P: Transport von der Küste in
die Tiefenbecken => hohe
Verweilzeit (>40 Jahre)
Radtke et al., J. Geophys. Res., 2012
Neumann, Coastal and Shelf Science, 2007
Verteilung von Phosphor aus der Weichsel nach 7 Modelljahren.
J. Mar. Syst., 2012
N. WasmundBio, G. NauschChe, M. VossBio
Auftriebsereignisse können Cyanobakterienblüten
in der Ostsee auslösen
Kann Auftrieb von P‐reichem Zwischenwasser eine Cyanobakterienblüte hervorrufen ?
Mesokosmos‐Experiment:
Zwischenwasser allein
enthält keine ausreichende
Cyanobakterienpopulation
für Blütenbildung.
Oberflächenwasser enthält
„alte“ Cyanobacteria, die P‐
limitiert sind.
Mischung von Zwischenwas‐
ser mit Oberflächenwasser
gibt Wachstumsschub.
Cyanobakterienbiomasse in unterschiedlichen
Wasserkörpern nach 2 Wochen in den Mesokosmen.
Auftrieb als Auslöser von Cyanobakterienblüten
PNAS, 2012
J. GroteBio, T. SchottBio, C. G. BrucknerBio, F. O. Glöckner, G. JostBio, H. Teeling, M. LabrenzBio, K. JürgensBio
Genome and physiology of a model Epsilonproteobacterium
responsible for sulfide detoxification in marine oxygen depletion zones
Bakterieller Schlüsselorganismus in Redoxzonen:
• Gene zur Schwefeloxidation, Denitrifikation, CO2 Fixierung
• Chemoautotrophe Denitrifikation
„Sulfurimonas • Hohe metabolische Flexibilität
gotlandica“ sp. GD1 • Verantwortlich für Sulfid‐Entgiftung
Höchste in situ Abundanz
an oxisch‐anoxischen
Grenzflächen der
zentralen OstseeBaltic Sea Atlas als integratives Produkt von SECOS
BMBF – FONA: Küstenforschung in Nord- und Ostsee (5 Projekte)
Die „Dienstleistungen“ der Sedimente in deutschen Küstenmeeren der Ostsee
Bewertung der Funktion mariner benthischer Systeme im Kontext menschlicher Nutzung
The service of SEdiments in the German COastal Seas - SECOS
Karten der Sedimente und Eigenschaften als „Kern“
Zustand, Funktion und Belastung der Gewässer und deren Sedimente
Lebensräume, Habitatfunktionen und Verbreitung von Pflanzen und Tieren
Visualisierung von Modellergebnissen von Klima- und Nutzungsänderungen
Visualisierung der monetären Änderungen von Ökosystemdienstleistungen
Funktionale Aggregation (Verschneiden) der Ergebnisse als Entscheidungshilfe
bei der Umsetzung der UmweltpolitikHandlungsbedarf
Deutsche Küstenmeere
Erfassen von Ökosystemveränderungen und Einbindung der Gesellschaft
hier gezeigt an den Beispielen: Sauerstoffmangel und Biodiversität
• Integrierende Messungen über alle relevanten Raum- und Zeitskalen
• Langfristige Veränderungen aus der Artanalyse
• taxonomische Zuordnung biologischer Indikatoren zu definierten Ökosystemtypen und –zuständen;
biologisches Effektmonitoring
• Überwachung giftiger, schädlicher und eingetragener Arten zum Schutz der Ostseeanlieger;
wöchentliche Planktonproben, taxonomische und Toxin- und Inhaltsstoffanalytischen
(Immunofluoreszenz, gentechnische) Verfahren
• Neue in situ Messverfahren; Sensoren, Sonden, Datenübertragung, Interpretation, Visualisierung,
Langzeitdatenhaltung
• Szenarien-gestützte Prognosen der mittelfristigen Entwicklung der Ostseeumwelt bei Veränderung der
Randbedingungen
• Internationalisierung: Meeresforschung in der EU (z.B. HELCOM für Ostsee)
U. Bathmann et al. IOW 12Danke
MARNET – Oderbucht- Winter 2011/12
U. Bathmann et al. IOW 13Handlungsbedarf
Deutsche Küstenmeere
Erfassen von Ökosystemveränderungen und Einbindung der Gesellschaft
hier gezeigt an den Beispielen: Sauerstoffmangel und Biodiversität
• Integrierende Messungen über alle relevanten Raum- und Zeitskalen
• Langfristige Veränderungen aus der Artanalyse
• taxonomische Zuordnung biologischer Indikatoren zu definierten Ökosystemtypen und –zuständen;
biologisches Effektmonitoring
• Überwachung giftiger, schädlicher und eingetragener Arten zum Schutz der Ostseeanlieger;
wöchentliche Planktonproben, taxonomische und Toxin- und Inhaltsstoffanalytischen
(Immunofluoreszenz, gentechnische) Verfahren
• Neue in situ Messverfahren; Sensoren, Sonden, Datenübertragung, Interpretation, Visualisierung,
Langzeitdatenhaltung
• Szenarien-gestützte Prognosen der mittelfristigen Entwicklung der Ostseeumwelt bei Veränderung der
Randbedingungen
• Internationalisierung: Meeresforschung in der EU (z.B. HELCOM für Ostsee)
U. Bathmann et al. IOW 14Sie können auch lesen
