Meeresbiologie

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Laufende Projekte

Konzepte zur Sanierung konventioneller Munitionsaltlasten in Nord- und Ostsee (CONMAR)

BMBF DAM
Förderphase 2021-2024
I. Kröncke, A. Vedenin

Küstengewässer sind weltweit von Munitionsaltlasten aus den beiden Weltkriegen (Erster und Zweiter Weltkrieg) belastet, allein im deutschen Teil der Nord- und Ostsee befinden sich rund 1,6 Millionen Tonnen Munition. Die Verteilung und der Zustand der Munition in deutschen Gewässern sind nicht hinreichend bekannt.

Neben dem Explosions- und Sicherheitsrisiko enthält diese Munition zytotoxische, genotoxische und karzinogene Chemikalien in Verbindung mit konventionellen Sprengstoffen, chemischen Kampfstoffen und Munitionsbauteilen. Es gibt ein zunehmendes Interesse an der Untersuchung und der Beseitigung von Unterwassermunition aufgrund ökologischer und gesundheitlicher Risiken und der Gefahren, die mit dem Ausbaggern und der zunehmenden Entwicklung von Offshore-Infrastrukturen im Zusammenhang mit Aquakultur, Windparks, Kabeln und Öl- oder Gaspipelines verbunden sind, sowie aufgrund des zunehmenden Schiffsverkehrs im Allgemeinen.

Ziel von CONMAR ist es, bestehende und neue Datensätze zu historischer Meeresmunition zu integrieren, die Expertise und das Wissen deutscher meereswissenschaftlicher Organisationen, staatlicher Stellen und der Privatwirtschaft zu bündeln, um unser wissenschaftliches Verständnis über die Rolle, den Verbleib und die Auswirkungen von Munition in der Meeresumwelt voranzubringen und in Abstimmung mit den Interessengruppen politische Lösungen für Überwachungs- und Sanierungsmaßnahmen anzubieten. CONMAR wird detaillierte Informationen über die Verteilung und den Zustand von Munition in deutschen Gewässern liefern (speziell für die Ostsee) und ein mechanistisches und quantitatives Verständnis der Freisetzung, Ausbreitung, Verdünnung/Abbau und Übertragung von Munitionsverbindungen in der Nahrungskette einschließlich der Bewertung ihrer ökologischen und toxikologischen Auswirkungen liefern. CONMAR wird die Ergebnisse nutzen, um auf der Grundlage ökologischer und sozioökonomischer Überlegungen Bewertungen von Sanierungsansätzen vorzunehmen. CONMAR wird einen Prozess der transdisziplinären Zusammenarbeit zwischen Interessenvertretern und Forschern einleiten. Daraus sollen sich Folgeaktionen, -prozesse und -initiativen entwickeln die gesichert eine Sanierung von stark belasteten Gebieten in der Ostsee Planen und Umsetzen können. Mit der Umsetzung von CONMAR wird Deutschland in die Lage versetzt, gesicherte Erkenntnisse über die ökologische Belastung der Meere durch Munition sicher zu bewerten und somit der zunehmenden Gefährdung rechtzeitig geeignete Maßnahmen entgegenzusetzen.

Senckenberg am Meer wird die Effekte der chemischen Belastung durch Munition auf die Artenvielfalt der Lebensgemeinschaften am Meeresboden (Benthos, Endo- und Epifauna) untersuchen.

Kooperationspartner: GEOMAR, AWI, GCF, IOW, Thünen, Senckenberg, UBA, UKSH, URO

https://www.geomar.de/news/article/conmar-nimmt-munitionsbergung-in-angriff

 

Gute Küste Niedersachsen – Reallabore für einen ökosystemstärkenden Küstenschutz an der niedersächsischen Küste

NWK, VW Vorab
Förderphase 2022-2024
I. Kröncke, W. Stamerjohanns

Seit der Mensch begonnen hat Küstenregionen zu besiedeln, versucht er, sich vor der Kraft des Meeres zu schützen und gleichzeitig seine Ressourcen zu nutzen. Der gesammelte Erfahrungsschatz spiegelt sich heute in der Disziplin des Küsteningenieurwesens wider. Neben dem Schutz von Lebens- und Wirtschaftsräumen kommt aber zukünftig in Anbetracht eines zunehmenden Nutzungsdruckes auf die Küstenmeere sowie klimawandelbedingter Änderungssignale die Frage auf: „Was ist eine „gute Küste“, an der wir sicher vor Naturgefahren, im Einklang mit der Natur, eingebettet in die gewachsene Kulturlandschaft, verantwortungsbewusst und nachhaltig leben und wirtschaften können?“ Diese Fragestellung hat nicht nur einen niedersächsischen bzw. nationalen Bezug sondern adressiert alle Küsten und küstennahen Regionen weltweit, da global betrachtet die Weltbevölkerung in keiner Region auf dieser Erde schneller als entlang der Küsten wuchs und wächst. Vor diesem Hintergrund sind die Errichtung und Vorhaltung eines zuverlässigen Schutzniveaus in Form eines vornehmlich technisch geprägten Küstenschutzes unabdingbar. Die Berücksichtigung der Auswirkungen des Küstenschutzes auf den Naturraum wurde dabei weitgehend ausgeblendet bzw. durch ökosystemaufwertende Maßnahmen andernorts kompensiert. Vor diesem Hintergrund umfassen zukünftige Ansprüche an Küstenschutzmaßnahmen auch den Schutz von Habitaten, möglichst bei gleichzeitiger Förderung von Ökosystemleistungen. Viele bestehende Küstenschutzanlagen müssen in den kommenden Jahren erneuert oder verstärkt werden. Damit Anpassungen zum Schutz und zur Förderung von Ökosystemleistungen dabei mit berücksichtigt werden können, müssen jetzt innovative, integrierende Konzepte entwickelt werden, wie Küstenschutz und marine Infrastrukturen, die zum Wohle von Mensch und Natur nachhaltig gestaltet werden können – eine „gute Küste“ für alle! Das übergreifende Ziel des Verbundvorhabens ist die Erarbeitung und Bereitstellung eines Transformationswissens, das den etablierten, bewährten Küstenschutz an der niedersächsischen Küste zu einem ökosystemstärkenden Küstenschutz ergänzt bzw. transformiert. Diese Zielsetzung wird über einen relativ neuen und über die Disziplinen hinweg integrierenden methodisch zu entwickelnden Ansatz erreicht, indem Reallabore für einen ökosystemstärkenden Küstenschutz an der niedersächsischen Küste konzeptioniert, implementiert und langfristig betrieben werden.

Wir untersuchen in den Reallaboren Otzumer Balje und Harle die Veränderungen in den Endo- und Epifaunagemeinschaften seit 1998 im Hinblick auf den steigenden Meeresspiegel und De-Eutrophierungsprozesse. Zusätzlich vergleichen wir die Gemeinschaften der beiden Baljen, um den Einfluss einer Buhne in der Harle auf die Gemeinschaftsstruktur zu untersuchen.

Kooperationspartner: Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover, Carl von Ossietzky Universität Oldenburg – Institut für Chemie und Biologie des Meeres, Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig

http://gute-kueste.de/

 

BioWeb: Response of biodiversity change in North Sea food webs mediated by environmental drivers and human activities

BMBF
Förderphase 2020-2023
I. Kröncke, A. Singer

Die Nordsee befindet sich ebenso wie viele Meeresgebiete weltweit in einem rasanten Wandel, u.a. angetrieben durch Änderungen in menschlichen Aktivitäten sowie von den Auswirkungen des Klimawandels. Nachlassende Fischereiintensität wirkt in der südlichen Nordsee zusammen mit einer De-Eutrophierung durch verminderte Nährstofffrachten der großen Flüsse vor dem Hintergrund steigender Wassertemperatur.

Damit können Verschiebungen im Nahrungsnetz durch stärkere top-down gesteuerte Prozesse (Raubfische) und geringere bottom-up Effekte (Primärproduktion) entstehen, die das Potential haben, Ökosystemleistungen und die Nutzbarkeit der biologischen Ressourcen stark zu verändern.

Um die Auswirkungen der anhaltenden Veränderungen der Biodiversität für die Nahrungsnetze besser zu verstehen, werden  wir existierende Langzeitdaten verschiedenster taxonomischer Gruppen (Marine Säugetiere, Fische, Benthos, Zooplankton und Phytoplankton) gemeinsam analysieren. Außerdem werden wir dominante funktionale Merkmale („Traits“) und ihre Änderungen identifizieren, die in Form von funktionellen Gruppen in die im Projekt zur Anwendung kommenden Nahrungsnetzmodelle der Ecopath-Familie einfließen und die Parametrisierung der Modelle verbessern werden.

Die Szenarien zu Biodiversitätsveränderungen sowie ihre Folgen für die Nahrungsnetze und die Nutzung biologischer Ressourcen werden mit lokalen und regionalen Akteuren im Nordseeküstenbereich, zu denen die lokale Fischerei, Aquakultur, Wirtschaft, Tourismus, Politik und Administration gehören, im Rahmen von Fokus-Gruppen und an Hand von Fallstudien diskutiert. Lösungsvorschläge für ökologisch, ökonomisch und sozial verträgliche zukünftige Nutzungs- und Anpassungsstrategien werden gemeinschaftlich entwickelt.

Kooperationspartner: AWI, TI Seefischerei, TiHo

https://twitter.com/BioWeb4

https://www.researchgate.net/project/BioWeb-Changes-in-Functional-Biodiversity-and-Food-Webs-in-the-Southern-North-Sea

 

DAM-Pilotprojekt: Ausschluss von mobiler grundberührender Fischerei in marinen Schutzgebieten der Deutschen AWZ der Nordsee – Zustandsbeschreibung der Sedimentstrukturen, bentho-pelagischen Habitate und Biozönosen (MGF-Nordsee)

BMBF
Förderphase 2020-2023
I. Kröncke, J. Meyer, A. Brandt, M. Sonnewald, J. Lehnhoff, A. Bartholomä
 
Die Schutzgebiete Sylter Außenriff-Östliche Deutsche Bucht (SylÖDB), Borkum Riffgrund (BRg) und Doggerbank (Dgb) in der deutschen AWZ (Natura 2000 Gebiete) dienen dem Schutz der nach europäischem Recht (Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie (FFH-RL 92/43/EWG) und Vogelschutz-Richtlinie (RL 2009/147/EG)) geschützten Arten und Lebensraumtypen. Fischereimethoden mit negativen Auswirkungen auf diese Schutzgüter sollen deshalb in den Natura 2000 Gebieten reduziert oder ausgeschlossen werden, mit dem Ziel den „günstigen Erhaltungszustand“ im Sinne der FFH-RL zu erreichen.
Im Rahmen des vorliegenden Projektes soll nun der Ist-Zustand der Meeresschutzgebiete erfasst  werden, um dann nach erfolgtem Ausschluss der MGF mögliche Auswirkungen  auf die charakteristischen Habitate und Lebensgemeinschaften und ihre typischen Arten mit Hilfe eines BACI (Before-After-Control-Impact) – Ansatzes bewerten zu können. Hierfür werden im SylÖDB, BRg und Teilen der Dgb, Untersuchungsgebiete festgelegt, in denen Effekte des Ausschlusses der MGF und ggf. die Sukzession der Erholung dokumentiert und bewertet werden können. Die geplanten Arbeiten zur Auswirkung des MGF-Ausschlusses bilden einen modernen, holistisch-ökosystemaren Ansatz der sich wesentlich auf physische und biotische Effekte der MGF, Mikrobiologie, Energie- und Stoffflüsse und Nahrungsnetzanalysen konzentriert.

Kooperationspartner: AWI, HZG, HIFMB, TI Seefischerei, ICBM

DAM-Projektseite

MGF Nordsee-Projektseite

MGF Ostsee-Projektseite

 
Veränderung benthischer Infauna in Fischhabitaten der Nordsee

LKN.SH/TI Seefischerei
Förderperiode 2020-2021
Ingrid Kröncke, Vanessa Fromme, Wiebke Stamerjohanns
 
Ziel dieses Projekts ist es, langfristige Veränderungen in Fischhabitaten der Nordsee aufzuzeigen. Diese Information kann in die Zustandsbewertung der Meeresumwelt eingehen, die für die Umsetzung der EU-Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (MSRL) gefordert ist.
Dafür untersuchen wir die Verfügbarkeit benthischer Infauna als Nahrungsquelle für Bodenfische und vergleichen verschiedene Typen wichtiger Habitate in der südlichen und nördlichen Nordsee, in denen unterschiedliche Umwelteinflüsse wirken. Mit der Analyse der zeitlichen Variabilität in der wirbellosen Infauna wollen wir die Möglichkeit schaffen, Entwicklungstrends benthischer Lebensräume mit Verschiebungen in der Fischfauna in Verbindung zu bringen.
Proben benthischer Wirbelloser, gewonnen mit einem van Veen-Bodengreifer auf dem „German Small-scale Bottom Trawl Survey“ (GSBTS), werden hinsichtlich ihrer qualitativen und quantitativen Zusammensetzung mikroskopisch analysiert. Zeitliche Trends in den Wirbellosen-Gemeinschaften über die vergangenen 20 Jahre stellen wir statistisch den Veränderungen in der synchron beprobten Bodenfischbestände.

Kooperationspartner: A. Sell, Thünen Institut für Seefischerei, Bremerhaven

GEANS – Genetic tools for ecosystem health assessment in the North Sea Region

EU  
Förderperiode: 2019-2021
Pedro Martinez Arbizu, Ingrid Kröncke, Magdalini Christodoulou

Several EU directives and OSPAR guidelines require transnational sustainable management of marine resources. Benthic organisms are key components in environmental impact assessments and the Marine Strategy Framework Directive. Currently, indicators are mainly based on morphological species identification, being time-consuming, labor-intensive and skills reliant. DNA-based tools promise cheaper, faster and more accurate methods, yet, different approaches between countries are used which hamper standard routine application. GEANS aims to harmonize and consolidate existing genetic tools and methods. Transnational co-operation will create synergies and assure comparability. An open library, linking DNA sequences to species functioning, will guarantee continuity of traditional assessment series.

Real time pilot studies, in close cooperation with managers, policymakers and involved stakeholders, will deliver proof of concept on the added value of genetic approaches in environmental health management. A decision support framework will include a fit for purpose choice of genetic tools and protocols, helping to translate genetic results into simple indicators. GEANS will mainstream implementation of fast, accurate, cost-effective DNA-based assessments, enabling national authorities to adapt management measures in a transnational coherent way, resulting in improved management of human activities and protection of the marine environment across the North Sea Region.

Kooperationspartner: ILVO, B; VLIZ, B; Nord University, N; CEFAS, UK; SeAnalytics AB, SE; Aarhus Universitet, DK; Wageningen University, Department of Animal Sciences, NL; Naturalis Biodiversity Center, NL;

SENSI 3 – Aktuelle Sensitivitätskartierung der Makrofauna-Gemeinschaften des Ostfriesischen Wattenmeeres Inch  Ems Dollar Ästuar 

Nieders. Wattenmeerstiftung, Bingo Umweltstiftung 
Förderperiode: 2019-2021
Anja Singer, Ingrid Kröncke

Das Inkrafttreten der Flora-Fauna-Habitat (FFH)- und Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) zur Erhaltung der natürlichen Lebensräume sowie deren wildlebenden Tiere und Pflanzen fordert, den ökologische Zustand des Wattenmeeres und der Ästuare mittels biologischer Indikatoren, wie u.a. Makrozoobenthos, zu bewerten. Grundvoraussetzung für die richtige ökologische Bewertung eines Wattgebietes ist die Ausweisung eines Referenzdatensatzes. Im Sinne der FFH- und WRRL sollte dieser als Grundlage zur Beschreibung eines Referenzzustandes eine möglichst vollständige Erfassung des lebensraumtypischen Arteninventars (Makrofauna, Avifauna) und der lebensraumtypischen Habitatstrukturen (Sandwatt, Mischwatt, Schlickwatt, Seegrasbestände, Miesmuschelbank) aufweisen (Krause et al. 2008). Anhand der Arten, Abundanzen und ggf. Biomassedaten aktueller Untersuchungen kann dieser Referenzdatensatz als Basis für eine Zustandsbeschreibung und Beurteilung naturnaher Wattflächen im Hinblick auf zukünftige klimatische, anthropogene und natürliche Veränderungen verwendet werden.

Kooperationspartner: NIOZ, Texel, NL; Nationalparverwaltung Nieders. Wattenmeer, Wilhelmshaven

Spatial community ecology in highly dynamic landscapes: from island biogeography to metaecosystems (Dynacom) 

DFG Forschergruppe
Förderperiode: 2019-2021
Jana Dewenter, Ingrid Kröncke

Die Motivation für die Forschergruppe DynaCOm ergibt sich vor allem aus dem Fehlen einer trait‐basierten Nahrungsnetzperspektive im räumlichen Kontext. Es bedarf der Information zu mehreren Trait‐Achsen, um für trophisch interagierende Organismen Ausbreitung, Ressourcennutzung und Toleranz bei rapiden Umweltveränderungen

vorherzusagen. Diese Information soll in ein räumlich strukturiertes Nahrungsnetz (Meta‐Nahrungsnetz) integriert werden, geleitet von allometrischen (größenabhängigen) und stöchiometrischen (ressourcennutzungsabhängigen) Konzepten (Ziel 1). Die Teilprojekte decken dabei marine und terrestrische Nahrungsnetzkomponenten (Primärproduzenten, Primärkonsumenten, Prädatoren) ab, um eine hohes Maß der Generalisierung über verschiedene Organismentypen zu
erlauben. Daher wurden bereits experimentelle und beobachtende Infrastrukturen im Wattenmeer etabliert, da in dieser Küstenzone terrestrische und marine Nahrungsnetze koexistieren. Außerdem ist das Wattenmeer ein sehr dynamischer Lebensraum, der die Betrachtung existierender Modellvorstellungen außerhalb von Gleichgewichtsbedingugen erlaubt (Ziel 2).

Kooperationspartner: ICBM und IBU Universität Oldenburg, Universität Göttingen, iDiv

LTER NORDSEE BENTHOS OBSERVATORIUM  
 
Epifauna-Langzeituntersuchung in der Jade 

SGN seit 1970
Julia Meyer, Kerstin Thaler, Ingrid Kröncke

Senckenberg am Meer führt seit 1970 Dredge-Probenahmen an verschiedenen Stationen in der Jade durch, deren Daten nur für einen frühen Zeitraum sporadisch ausgewertet wurden. Die Probenahme erfolgte in den 1970-iger und 1980-ziger Jahren z.T. monatlich, seit 1992 zweimal pro Jahr im Frühjahr und Herbst. Die Daten umfassen primär Epifaunaarten, aber auch Fischarten in der Jade.
 
Makrofauna-Langzeituntersuchung Norderney

SGN seit 1978
Ingrid Kröncke, Kerstin Thaler, Marie E. Kaufmann  

Seit 1978 wird die saisonale Variabilität der Artenzahl, Abundanz und Biomasse der Makrofauna im Inselvorfeld von Norderney untersucht. Die Langzeitreihe ist eine der wenigen für die Nordsee verfügbaren Langzeituntersuchungen im Benthos und auf Grund ihrer methodischen Konstanz einzigartig.
Die statistische Analyse der Daten hat ergeben, dass der Anstieg der Artenzahl, Abundanz und Biomasse der Makrofauna an Veränderungen im Hydroklima der nördlichen Hemisphäre gekoppelt sind.
 
Makrofauna-Langzeituntersuchung Deutsche Bucht-Doggerbank Transekt 

SGN seit 1995  
Julia Meyer, Ingrid Kröncke, Kerstin Thaler 

Entlang eines Transektes von der inneren Deutschen Bucht bis zur Doggerbank wird die Variabilität der Makrofaunagemeinschaften auf unterschiedlicher zeitlicher Skala untersucht. Auf 7 Stationen entlang des Transektes wurden schon 1990 Proben genommen. Seit 1995 werden auf 4 von den 7 Stationen kontinuierlich jeweils im Mai Proben genommen. Zusätzlich wurden auf 3 Stationen von Herbst 2000 bis Frühjahr 2002 monatlich Proben genommen, um die saisonale Variabilität zu ermitteln.
Die saisonale Variabilität wird primär durch das Recruitment im Frühjahr bestimmt, die langfristige durch extreme Ereignisse wie den kalten Winter 1995/96. Die küstennahen Gemeinschaften unterliegen auf Grund der höheren Fluktuation in den Umweltparamatern wie Temperatur, Schichtung der Wassersäule, Nahrungsverfügbarkeit generell einer stärkeren saisonalen Variabilität als die küstenferneren Gemeinschaften unter stabileren Umweltbedingungen. Klimatisch bedingte Veränderungen in den Gemeinschaften werden nach 2000 deutlich.
 
Epi- und Endofauna-Langzeituntersuchung in der Nordsee 

SGN seit 1998
Ingrid Kröncke, Julia Meyer

Die benthische Epifauna sind wirbellose Tiere, die auf dem Meeresboden leben, die Endofauna lebt primär im Sediment eingegraben. Beide spielen eine wichtige Rolle in den Nahrungsnetzen der Nordsee. Sie dienen wichtigen kommerziellen Fischarten wie z. B. dem Kabeljau, dem Schellfisch, der Scholle und der Seezunge als Nahrung. Sie gelten aber auch als Indikatoren für Veränderungen durch Verschmutzung, Überfischung und Klimaveränderung. Insbesondere klimatische Veränderungen rücken in den letzten Jahren in das Blickfeld der Öffentlichkeit und der Wissenschaft. Aktuell wird die Oligotrophierung der südöstlichen Nordsee untersucht, die aus reduzierten Nährstoffeinträgen durch die großen Flüsse wie den Rhein resultiert, ein positives Signal der Maßnahmen zur Reduktion von Nährstoffeintrag.
Die Zielsetzung die Untersuchung der klimatisch bedingten Veränderungen in der Biodiversität und der trophischen Diversität der Epi- und Endofauna sowie der Entwicklung von Modellansätzen zur Prognose der veränderten räumlichen Ausbreitung von Arten unter Hydroklimawandel.
 
Langzeitvergleich Doggerbank

SGN seit 1985
Ingrid Kröncke 

Auf Dekadenskala wird die Variabilität der Gemeinschaftenstrukturen und -funktionen der Makrofauna auf der Doggerbank in der zentralen Nordsee untersucht. In den 1980-ziger Jahren ergab ein Vergleich mit Daten aus den 1950-ziger Jahren von dänischen Kollegen, dass besonders große langlebige Muschelarten stark zurück gegangen waren. Im Gegensatz dazu hatten kleine schnellwüchsige „opportunistische“ Wurm- und Muschelarten zugenommen. Die Veränderungen wurden hauptsächlich auf die zunehmende Eutrophierung der zentralen Nordsee, der Verschmutzung und dem Einfluss der Bodenfischerei zurück geführt.
Die Untersuchung in den 1990-ziger Jahren ergab im Vergleich mit den Daten aus den 1980-ziger Jahren, dass die räumliche Ausdehnung der verschiedenen Makrofaunagemeinschaften stabil ist, dass aber innerhalb der Gemeinschaften die Abundanz südlicher warm temperierter Arten zugenommen und die nördlicher kalt temperierter Arten abgenommen hat. Außerdem traten Veränderungen im Abundanzspektrum verschiedener Arten auf, die mit Veränderungen in der Sedimentzusammensetzung einhergingen.

Abgeschlossene Projekte

Langzeit-Variabilität der funktionellen Diversität von In- und Eifauna-Gemeinschaften in der Nordsee 

SGN
Förderperiode: 2015-2017
Julia Meyer, Ingrid Kröncke

Since the 1970ies the community structure of the North Sea ecosystem, including the costal zones and the subtidal areas of the Wadden Sea underlay several long- and short-term changes, including plankton, benthic species and fish. The spatial and temporal variability of community structures of benthic ecosystems is mainly influenced by anthropogenic, natural and climatic factors, primary affecting the benthic species or primary affecting the benthic environment and as a consequence the benthic species. Most of the changes arose from anthropogenic impacts like fisheries or dumping and dredging activities and climatic impacts like climate warming or changes in the North Atlantic Oscillation index (NAOI). In connection with the changes in community structure that mainly concerning abundance, species number and species distribution, first of all the functional diversity of an ecosystem is influenced, that includes the structure of food webs and biological interactions. The processes that influence the long-term variability of functional diversity of in- and epifauna communities at the North Sea are only partly investigated so far.

Kooperationspartner: NOAH-Projekt

Biodiversity – Ecosystem functioning across marine and terrestrial ecosystems (BEFMATE)

Nieders. MWK 
Förderperiode: 2014-2017
Gesine Lange, Ingrid Kröncke

Der derzeitige Verlust an Arten ist um Größenordnungen schneller als die vorher fossil dokumentierten großen fünf Wellen des Artensterbens (Mace et al. 2005). Diese Artenverluste warden maßgeblich durch die menschliche Nutzung natürlicher Ökosysteme ausgelöst (Vitousek et al. 1997). Das Ziel der Konvention zur Biologischen Diversität (CBD) die Rate des Artenverlustes zu reduzieren wurde vor allem wegen des steigenden Stresses auf Ökosysteme nicht erreicht (Butchart et al. 2010). In diesem Zusammenhang wurde die Erforschung des Zusammenhanges zwischen Biodiversität und der Funktionsfähigkeit von Ökosystemen (BEF) ein dominantes Forschungsfeld in der Ökologie (Balvanera et al. 2006; Cardinale et al. 2006; Hillebrand & Matthiessen 2009) und Evolutionsforschung (Cadotte et al. 2008; Gravel et al. 2011a). Verschiedene basale Fragen dieses Forschungfeldes fanden bislang keine generelle Antwort. Welche Prozesse führen zu den natürlichen Mustern der Biodiversität? Wie wird Biodiversität auf lokalen, regionalen und globalen Ebenen auf den globalen Wandel und menschlichen Einfluss reagieren? Welchen Einfluss haben die Veränderungen der Biodiversität auf funktionale Aspekte der Ökosysteme?

Kooperationspartner: Universität Oldenburg: ICBM, IBU; Universität Göttingen

Web: http://www.icbm.de/wissenschaftliche-projekte/befmate/

NOAH – North Sea Observation and Assessment of Habitats 

BMBF FONA 
Förderperiode: 2013-2019
Hermann Neumann, Ulrike Schückel, Ingrid Kröncke

Human pressures on sea floors of the North Sea are mounting and require a thorough inventory of status and functions of this important ecosystem component. The NOAH project has gathered multidisciplinary expertise to construct a comprehensive habitat atlas that assesses sea floor state and functions, and establishes baselines against which environmental changes can be determined.
NOAH will develop a comprehensive geo-referenced inventory of seafloor properties in the German Bight of the North Sea by:

  1. analysing and processing existing sedimentological, biogeochemical, biological and human impact data to derive statistically distinct sediment provinces.
  2. raising new data on temporal and spatial variability during field campaigns in typical sediment provinces to better constrain their characteristic physical, sedimentological, chemical and biological properties.
  3. employing numerical models and statistical techniques to assess habitat properties (diagenetic flux rates, bed forms, biological diversity, pollutant concentrations), and to exptrapolate results to similar sediment provinces for a comprehensive data base of seafloor properties in the German Bight.
  4. exploiting the “habitat atlas” and model data to describe the status of seafloor ecosystems, derive and test indicators for good environmental status, and to estimate thresholds and risks to this important ecosystem component.

The habitat atlas and related data will be publicised in the form of an interactive WebGIS. The NOAH project is one of five collaborating R&D-projects that are committed to the “Coastal Research Agenda for the North Sea and Baltic Sea”. The 3 year project started in April 2013, has 8 national partners and is coordinated by the Helmholtz Zentrum Geesthacht.

Kooperationspartner: HZG, AWI, MARUM, THÜNEN, UHH, CEN, Hochschule f. Angwandte Wiss. HH, BSH

Web: http://www.hzg.de/mw/noah/index.html

Integrated coastal zone and shelf-sea research (INTERCOAST)

DFG
Förderperiode: 2009-2018
Lydia Kohlmorgen, Anja Singer, Ruth Gutperlet, Ingrid Kröncke

Das internationale Studienkolleg INTERCOAST – “Integrated Coastal Zone and Shelf-Sea Research” ist eine Kollaboration zwischen den Universitäten Bremen und Waikato (Neuseeland). Die interdisziplinären Forschungsschwerpunkte liegen auf globalen und klimatischen Veränderungen, die Küsten- und Schelfmeergebiete stark beeinflussen und von biologischer, geologischer, sozioökonomischer und gesetzlicher Relevanz sind.

In der 1. Projektphase 2009-2012 arbeiten am Senckenberginstitut Meeresbiologen mit Sedimentologen zusammen, um die Dynamik benthischer Habitate im Hinblick auf den Bau des JadeWeserPorts zu untersuchen. Dieser Tiefwasserhafen liegt in der Deutschen Bucht der südlichen Nordsee. Die Kombination von Makrofaunastudien und hydroakustischen Messungen wird die Konsequenzen der veränderten Hydrodynamik und Sedimentstruktur durch den Hafenausbau und die Baggerarbeiten auf die Benthosdynamik zeigen. Die Kooperation wird am Tauranga Port in Neuseeland fortgesetzt.

In der 2. Projektphase 2012-2015 soll die Verbreitung von Makrofaunaarten im Jadebusen in Verbindung mit verschiedenen Umweltparametern und Einflusssgrößen des JadeWeserPorts modelliert werden.

Kooperationspartner: Universität Bremen, Marum, Universität Waikato    (Neuseeland)
Web: INTERCOAST

The impact of biological invasions on the food webs of the Wad (Infoweb)

BMBF
Förderperiode: 2012-2016
Ulrike Schückel, Ingrid Kröncke  

In recent years the data on biotic and abiotic components have been synthesized for the Sylt-Rømø Bight, Northern Wadden Sea, resulting in a food web model based on network analysis for the total bay as well as for the dominant intertidal communities (Baird, Asmus, Asmus 2004, 2007, 2008, 2011). This food web describes carbon flow as well as nitrogen and phosphorus cycling within a larger geographic unit based on the data material of the mid nineties representing a snapshot of this tidal basin before the major alterations occurred due to the invasion of neophytic and neozoic species.

We therefore plan an update of the model including new communities such as Pacific oyster beds, Sargassum muticum– forests, and American razor clam beds. We also have to include new species such as Mnemiopsis leydii and Caprella mutica and investigate their probable place in the food web and their role as predators and prey. For the established communities we have to consider alterations in species composition and in energy flow rates due to altered seasonal temperatures.

We would like to initiate an adaptation of this idea to the Trilateral strategy of the Wadden Sea, by installing two additional areas for research, as in the Central Wadden Sea the Jade Bay that is more directly influenced by the large estuaries of the rivers Elbe, Weser and Ems and the Balgzand area in the Southern Wadden Sea in order to cover the whole area.

Kooperationspartner: AWI Sylt, NIOZ, FTZ, University of Groningen

Wissenschaftliche Monitoring Konzepte für die Deutsche Bucht (WIMO) 

NMWK, NMUK
Förderperiode: 2009-2015
Hermann Neumann, Edith Markert, Ingrid Kröncke

Innerhalb dieses Projekts sollen in enger Kooperation mit dem Fachgebiet Marine Sedimentologie der Abteilung Meeresforschung des Senckenberg Instituts Wilhelmshaven neue hydroakustische Methoden für die Erfassung von Makrofaunagemeinschaften und die Anwendung von Habitatmodellen durchgeführt werden. Mit der Entwicklung hochauflösender und ortsgenauer akustischer Systeme wie Seitensichtsonare und Fächerecholote sowie hochentwickelter Techniken der Signalverarbeitung eröffneten sich Möglichkeiten der flächendeckenden Kartierungen des Meeresbodens und damit auch der Makrofaunagemeinschaften. Innerhalb dieser Promotion sollen die Makrofaunagemeinschaften in verschiedenen Gebieten der südlichen Nordsee kleinräumig und großräumig analysiert werden. Parallel zu der Beprobung der Makrofauna erfolgt die Aufnahme der hydroakustischen Signale der jeweiligen Gemeinschaften und strukturgebenden Organismen. Mit Hilfe der gewonnenen Benthos- und Hydroakustikdaten werden im Anschluss Karten über die verschiedenen Habitate erstellt und diese Habitate mit Hilfe von Habitat-Suitability-Modellen modelliert. Sowohl die Erfassung von benthischen Arten mit hydroakustischen Methoden, als auch die Modellierung von Benthosgemeinschaften mittels Habitatmodellen stellen neue innovative Methoden dar, benthische Ökosysteme genauer zu erfassen.

Kooperationspartner: siehe offizielle Webseite
Web: WIMO

Verbreitungsmodellierung benthischer Arten 

LOEWE BiK-F
Förderperiode: 2011-2016
Michael Weinert, Hermann Neumann, Ingrid Kröncke

Wissen über die Verbreitung mariner Organismen ist essentiell um Prozesse in marinen Ökosystemen zu verstehen und die Auswirkungen von Umweltveränderungen einordnen zu können. Die Nischen- oder Verbreitungsmodellierung ermöglicht die Vorhersage der großräumigen Verbreitungsmuster von Arten in Abhängigkeit von den jeweiligen Umweltbedingungen. In diesem Projekt werden verschieden Modellierungsmethoden, die bisher hauptsächlich in der terrestrischen Ökologie etabliert sind, auf benthische marine System angewendet und getestet. Die dafür nötigen Umweltfaktoren wie Wassertemperature, Salinität, Primärproduktion und Sedimenteigenschaften werden für die Nordsee in einer Datenbank zusammen getragen. Für ausgewählte Benthosarten der Nordsee wird die großräumige Verbreitung mit verschieden Methoden modelliert. Diese Ergebnisse sind insbesondere für das Ökosystemmanagement und die Ausweisung von Meeresschutzgebieten relevant. Des Weiteren werden auf der Grundlage dieser Ergebnisse die Veränderungen in der Verbreitung marinen Arten durch Klimaveränderungen (z.B. Temperaturanstieg in der Nordsee) prognostiziert.

Kooperationspartner: Prof. Dr. H. Reiss, University in Nordland, Bodo, Norwegen

siehe Webseite: BiK-F

Klimatisch bedingte Veränderungen in den Epifaunagemeinschaften der Nordsee 

LOEWE Forschungszentrum BiK-F
Förderperiode: 2011-2015
Hermann Neumann, Ingrid Kröncke, Michael Weinert

Die Zielsetzung innerhalb des Forschungszentrums BiK-F ist die Untersuchung der klimatisch bedingten Veränderungen in der trophischen Diversität der Epifauna sowie der Entwicklung von Modellansätzen zur Prognose der veränderten räumlichen Ausbreitung von Arten unter Hydroklimawandel.

Die benthische Epifauna sind wirbellose Tiere, die auf dem Meeresboden leben und eine wichtige Rolle in den Nahrungsnetzen der Nordsee spielen. Sie dienen wichtigen kommerziellen Fischarten wie z. B. dem Kabeljau, dem Schellfisch, der Scholle und der Seezunge als Nahrung. Die Epifauna gilt aber auch als Indikator für Veränderungen durch Verschmutzung, Überfischung und Klimaveränderung. Insbesondere klimatische Veränderungen, die in der Nordsee durch die Nordatlantische Oszillation bedingt werden, rücken in den letzten Jahren in das Blickfeld der Öffentlichkeit und der Wissenschaft. Die Variabilität in Langzeitreihen des Phytoplanktons, des Zooplanktons, der benthischen Infauna und der Fischbestände korreliert mit Veränderungen im Hydroklima der Nordsee.
Über die zeitliche Variabilität der Epifauna ist wenig bekannt, da Langzeitdaten bislang fehlen. Untersuchungen zur zeitlichen Variabilität beschränken sich bisher auf die Deutsche Bucht und saisonale Veränderungen über 1,5 Jahre. Langzeitreihen stellen die einzig zuverlässige Möglichkeit dar, statistisch signifikante Langzeitveränderungen von dem hochvariablen natürlichen „Rauschen“ abzugrenzen und somit Einflüsse wie Klimaveränderung und Überfischung auf das Ökosystem zu bewerten.

Kooperationspartner: Prof. Dr. H. Reiss, University in Nordland, Bodo, Norwegen

siehe Webseite: BiK-F

Eifauna-Langzeituntersuchung in der Jade 

Nieders. Wattenmeer- Stiftung
Förderperiode: 2012-2013
Ulrike Schückel, Julia Meyer, Ingrid Kröncke

Senckenberg am Meer führt seit 1970 Dredge-Probenahmen an verschiedenen Stationen in der Jade durch, deren Daten nur für einen frühen Zeitraum sporadisch ausgewertet wurden (Dörjes 1992). Die Probenahme erfolgte in den 1970-iger und 1980-ziger Jahren z.T. monatlich, seit 1992 zweimal pro Jahr im Frühjahr und Herbst. Die Daten umfassen primär Epifaunaarten, aber auch Fischarten in der Jade.

Ziele der Untersuchungen werden sein: Die Sichtung aller vorhandenen Daten, die Erstellung einer Datenbank, die Eingabe aller Epifauna- und Fischdaten in die Datenbank, die statistische Auswertung der Langzeitdaten, die Korrelation der biologischen Daten mit vorhandenen Umweltparametern, die Analyse der klimatisch und anthropogen bedingten Veränderungen in den Faunengemeinschaften, die Bewertung der Präsenz und Rolle von Neobiota im Sublitoral der Jade.

Monitoring and evaluation of spatially managed areas (MESMA) 

EU
Förderperiode: 2009-2012
Sandra Vöge, Henning Reiss, Ingrid Kröncke

Fokus des Projekts MESMA ist die europäische marine Raumplanung, für die bislang noch keine bewährte Praxis existiert. Die zunehmenden Nutzungen der Meere verstärken die Konflikte zwischen Nutzung und dem Schutz von Natur und Umwelt. Für die Lösung der Nutzungskonflikte ist eine koordinierte Vorgehensweise unumgänglich.
Im Rahmen von MESMA sollen in europäischer Zusammenarbeit standardisierte Methoden und Werkzeuge für ein integriertes Management entwickelt werden, insbesondere für Monitoring- und Bewertungsverfahren. Zu diesem Zweck werden vorhandene Informationen zusammengetragen, Informationsanalysen durchgeführt und ein allgemeines Rahmenkonzept entwickelt, welches in Fallstudien getestet wird. Zudem werden Methoden (z.B. Konzepte, Modelle, Leitlinien) und Werkzeuge (z.B. Programme) zur Erstellung und Anwendung von integrierten Managementplänen entwickelt und die Diskussion mit der Öffentlichkeit gefördert.
MESMA soll innovative Methoden und integrierte Strategien für eine nachhaltige Entwicklung der Europäischen Meere liefern, die von Regierungen, lokalen Behörden, Interessensgruppen und anderen relevanten Einrichtungen für Planungs- und Entscheidungsfindungen auf verschiedenen Ebenen (lokal, national und europäisch) angewendet werden können.

Kooperationspartner: siehe offizielle Webseite
Web: MESMA

Der Jadebusen von der Eiszeit bis heute – Untersuchung der Veränderungen in den Makrofauna-Gemeinschaften des Jadebusens seit 1930

Niedersächsisches MWK, Volkswagenstiftung
Förderperiode: 2008 – 2011
Ulrike Schückel, Ingrid Kröncke

Vor dem Hintergrund des aktuellen Klimawandels und der bevorstehenden Einrichtung des JadeWeserPorts zielen die geplanten Untersuchungen für eine niedersächsische Küstendatenbank auf ein umfassendes natur- und kulturwissenschaftliches Gesamtbild des Jadebusens und seines Umfelds, das zeitlich gesehen den Abschnitt vom Ende der letzten Kaltzeit bis in die Neuzeit umfasst. Die erste umfassende Kartierung der Vegetation und der benthischen Makrofauna im Eulitoral des Jadebusens wurde von Linke (1939) durchgeführt. Hierbei handelte es sich um eine qualitative Begehung des Untersuchungsgebiets mit teilweise quantitativen Stichproben. Dörjes et al. (1969, 1970) führten umfassende quantitative Kartierungen der Makrofauna im gesamten Gebiet der Jade durch. Parallel zu einer flächendeckenden Luftbildbefliegung untersuchte Michaelis (1987) das Makrobenthos in verschiedenen Sedimenttypen im Jadebusen. Die Ergebnisse einer aktuellen Untersuchung der Makrofauna durchgeführt in denselben Gebieten wie in den früheren Untersuchungen sollen Aufschluss über die Veränderungen in den Makrofaunagemeinschaften seit 1930 geben. Modellierungsansätze sollen eine Prognose über zukünftige Veränderungen liefern.

Kooperationspartner: siehe offizielle Webseite
Web: Jadebusen Projekt

Räuber-Beute-Beziehungen zwischen Benthos und Demersalen Fischen 

Deutsche Bundesstiftung Umwelt
Förderperiode: 2008 – 2011
Sabine Schückel, Ingrid Kröncke, Henning Reiss

Im Rahmen dieses Promotionsprojektes sollen Mageninhalte verschiedener bodenlebender Fische mit den parallel erhobenen Benthosproben in Bezug auf Abundanzen, Diversität und Gemeinschaftsstruktur in verschiedenen Gebieten der Nordsee auf gleicher zeitlicher und räumlicher Skala verglichen werden. Der Fokus der Untersuchungen richtet sich dabei einerseits auf die kommerziell genutzten Fischarten wie Schellfisch, Kliesche und Scholle und andererseits auf die wenig beachteten nichtkommerziellen Arten (Leierfisch, Grundel, Lamm- und Zwergzunge), die im Zuge der ständigen Reduzierung ihrer Prädatoren durch intensive Fischerei, vermehrter Nahrungsverfügbarkeit infolge Eutrophierung und der frühen Geschlechtsreife stetig zunehmen. Die erhaltenen Informationen sollen Aufschluss über die Bedeutung der Infauna als Nahrungsgrundlage für die bodenlebenden Fische und die Struktur benthischer Nahrungsnetze geben. Darüber hinaus können Aussagen über zukünftige Veränderungen der Nahrungsnetze und der Populationsdynamik im Ökosystem infolge  anthropogenen Eingriffe und klimatisch bedingter Faktoren gemacht werden, die wiederum eine wichtige Fragestellung hinsichtlich des Umwelt- und Naturschutzes bilden.

Kooperationspartner: Johan Heinrich von Thünen Institut
Web: Promotionsprojekt Nahrungsnetze

Expeditionen

Jedes Jahr finden Forschungsfahrten primär mit unserem institutseigenen Forschungsschiff „Senckenberg“ statt, um die Proben für unsere Benthos-Langzeituntersuchungen in der Nordsee zu nehmen.

LTER NORDSEE BENTHOS OBSERVATORIUM

  • Epifauna Jade seit 1972 im 2. und 3. Quartal mit FK „Senckenberg“
  • Infauna im Inselvorfeld von Norderney seit 1978 im 1., 2. und 3. Quartal mit FK „Senckenberg“
  • Infauna Transekt Deutsche Bucht bis Doggerbank seit 1990 im Mai mit FK „Senckenberg“
  • In- and Epifauna in 6 Boxen von Deutscher Bucht bis nördliche Nordsee seit 1998 im Juli/August mit FFS „Walther Herwig III“
  • In- and Epifauna südöstliche Nordsee seit 1998 im Juli/August mit FFS „Walther Herwig III“
  • Infauna Doggerbank, pro Dekade  1920s, 1950s, 1980s, 1990s, 2000s mit FK „Senckenberg“
  • Infauna Jadebusen, pro Dekade 1930s, 1970s, 2009 mit FK „Senckenberg“

Darüber hinaus haben wir in den letzten Jahren an etlichen „Heincke“ Ausfahrten in der Nordsee

und verschiedenen „Meteor“ und „Sonne“ Expeditionen teilgenommen

  • um Island
  • im Mittelmeer
  • im Südatlantik
  • im Pazifik