Gesamtsynthese Ökosystemforschung Wattenmeer
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TEXTE UMWELTFORSCHUNGSPLAN DES BUNDESMINISTERIUMS FÜR UMWELT, NATURSCHUTZ UND REAKTORSICHERHEIT Forschungsbericht 296 85 905 UBA-FB 000190 Texte Gesamtsynthese Ökosystemforschung 03 Wattenmeer 04 - Zusammenfassender Bericht zu ISSN Forschungsergebnissen und Systemschutz 0722-186X im deutschen Wattenmeer - von Brigitte Behrends Sabine Dittmann Gerd Liebezeit Maren Kaiser Vera Knoke Gabriele Petri Jürgen Rahmel Michael Roy Gregor Scheiffarth, Ute Wilhelmsen UMWELTBUNDESAMT Diese TEXTE-Veröffentlichung kann bezogen werden bei Vorauszahlung von 10,00 € durch Post- bzw. Banküberweisung, Verrechnungsscheck oder Zahlkarte auf das Konto Nummer 432 765-104 bei der Postbank Berlin (BLZ 10010010) Fa. Werbung und Vertrieb, Wolframstraße 95-96, 12105 Berlin Parallel zur Überweisung richten Sie bitte eine schriftliche Bestellung mit Nennung der Texte-Nummer sowie des Namens und der Anschrift des Bestellers an die Firma Werbung und Vertrieb. Der Herausgeber übernimmt keine Gewähr für die Richtigkeit, die Genauigkeit und Vollständigkeit der Angaben sowie für die Beachtung privater Rechte Dritter. Die in der Dokumentation geäußerten Ansichten und Meinungen müssen nicht mit denen des Herausgebers übereinstimmen. Der vorliegende Bericht wurde im Rahmen des Verbundvorhabens "Gesamtsynthese Ökosystemforschung Wattenmeer" erarbeitet, das gemeinsam im Auftrag der Länder Niedersachsen, Schleswig-Holstein und der Bundesministerien für Bildung und Forschung (BMBF) und Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) durchgeführt wurde. Neben diesem Bericht sind zwei weitere Produkte als Ergebnis der durchgeführten Gesamtsynthesephase veröffentlicht worden: - Wirtz, K. & Niesel, V. (1999) Modelle in der Ökosystemforschung: Methoden, Bewertung und Empfehlungen - eine Synthese aus der Ökosystemforschung Wattenmeer. Forschungszentrum Terramare, Berichte Nr. 11b, Wilhelmshaven, 126 S. - Kaiser, M., Mages-Dellé, T. & Oeschger, R. (2002) Gesamtsynthese Ökosystemforschung Wattenmeer Band 3. Erfahrungsbericht eines interdisziplinären Verbundvorhabens. TEXTE 45/02 Umweltbundesamt Berlin. Herausgeber: Umweltbundesamt Postfach 33 00 22 14191 Berlin Tel.: 030/8903-0 Telex: 183 756 Telefax: 030/8903 2285 Internet: http://www.umweltbundesamt.de Redaktion: Fachgebiet II 1.1 Thilo Mages-Dellé Berlin, Januar 2004 Inhaltsverzeichnis I Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis I Abbildungsverzeichnis XI Tabellenverzeichnis XVII 1 Das Ökosystem Wattenmeer 1 Gregor Scheiffahrt 1.1 Das Gebiet 1 1.1.1 Allgemeine Beschreibung 1 1.1.2 Naturräumliche Strukturen und Prozesse 3 1.1.3 Schutzstatus des Wattenmeeres 4 1.2 Untersuchungsgebiete der Ökosystemforschung Wattenmeer 5 Sabine Dittmann, Ute Wilhelmsen, Gregor Scheiffarth 1.2.1 Das Sylt-Rømø Wattenmeer 5 1.2.2 Das Spiekerooger Rückseitenwatt 5 1.3 Literatur 7 2 Sedimentdynamik, Stoffaustausch und Ökologie von Arten im Wattenmeer 9 2.1 Einführung in das Kapitel 9 2.2 Sedimenthaushalt und Folgen von Sedimentveränderungen im Wattenmeer 10 Ute Wilhelmsen & Sabine Dittmann 2.2.1 Einleitung 10 2.2.2 Geomorphologische Veränderungen in Tidebecken 10 2.2.2.1 Morphologische Grundlagen 10 2.2.2.2 Fallbeispiel Lister Tidebecken 14 2.2.2.3 Tidebeckenspezifische morphologische Entwicklungen 15 2.2.2.4 Entwicklungen in verschiedenen Wattenmeerregionen 19 2.2.2.5 Die Bedeutung tidebeckenspezifischer und regionaler Unterschiede 22 2.2.3 Schwebstofftransport und Sedimentation von Feinmaterial 22 2.2.3.1 Fallbeispiel Lister Tidebecken 24 2.2.3.2 Fangeffizienz von Tidebecken für Feinmaterial 25 2.2.3.3 Sedimentdynamik 27 Inhaltsverzeichnis II 2.2.3.4 Bedeutung der Salzwiesen für die Sedimentation 28 2.2.3.5 Einfluss des Deichbaus auf den Haushalt von Feinsedimenten 29 2.2.4 Biogene Sedimentation 31 2.2.4.1 Biodeposition 32 2.2.4.2 Fallbeispiel Miesmuschelbank (Mytilus edulis) 34 2.2.4.3 Biostabilisation 36 2.2.4.4 Weitere Beispiele für biogene Sedimentbeeinflussung 37 2.2.5 Konsequenzen von Sedimentveränderungen auf Biota 38 2.2.5.1 Bedeutung von Schlickwattverlusten und Sedimentveränderungen 38 2.2.5.2 Bedeutung zunehmender Schwebstoffgehalte 39 2.2.6 Schlussbetrachtung 40 2.2.7 Künftiger Forschungsbedarf 41 2.2.8 Zusammenfassung 42 2.3 Austausch und Stoffumwandlungen 46 Ute Wilhelmsen 2.3.1 Einleitung 46 2.3.2 Austausch zwischen Wattenmeer und angrenzenden Systemen 46 2.3.2.1 Fallbeispiel Lister Tidebecken 46 2.3.2.2 Fallbeispiel Spiekerooger Rückseitenwatt 48 2.3.2.3 TRANSWATT / KUSTOS Transportstudien 49 2.3.3 Quellen- und Senkenfunktionen von Sediment und benthischen Gemeinschaften 55 2.3.3.1 Austausch an der Sediment / Wasser Grenzfläche 55 2.3.3.2 Abbau von organischem Material im Sediment 56 2.3.3.3 Quellen- und Senkenfunktionen von epibenthischen Gemeinschaften 58 2.3.4 Schlussbetrachtung 60 2.3.5 Künftiger Forschungsbedarf 61 2.3.6 Zusammenfassung 61 2.4 Die Bedeutung von Arten für das Ökosystem Wattenmeer 63 Sabine Dittmann & Gregor Scheiffarth 2.4.1 Einleitung 63 2.4.2 „Ecosystem engineers“ 65 Inhaltsverzeichnis III 2.4.2.1 Fallbeispiel Miesmuschel (Mytilus edulis) 66 2.4.2.2 Fallbeispiel Seegras 69 2.4.2.3 Fallbeispiel Sandpierwurm (Arenicola marina) 71 2.4.2.4 Fallbeispiel Bäumchenröhrenwurm (Lanice conchilega) 72 2.4.3 Räuber 74 2.4.3.1 Sandgarnele (Crangon crangon) 74 2.4.3.2 Strandkrabbe (Carcinus maenas) 76 2.4.3.3 Sonstiges räuberisches Makrozoobenthos 79 2.4.3.4 Fische 81 2.4.3.5 Vögel 84 2.4.3.6 Seehund (Phoca vitulina) 88 2.4.4 Schlussbetrachtungen 90 2.4.4.1 Räuber als Schlüsselarten im Wattenmeer: ein Mythos? 90 2.4.4.2 Überfluss oder Nahrungsknappheit im Wattenmeer? Sind einzelne trophische Stufen oder einzelne Arten nahrungslimitiert? 91 2.4.4.3 Redundanz oder Einzigartigkeit von Arten im Wattenmeer? 94 2.4.5 Künftiger Forschungsbedarf 96 2.4.6 Zusammenfassung 97 2.5 Literatur 98 3 Anthropogene Einflüsse 116 3.1 Einleitung 116 Michael Roy 3.2 Eutrophierung / Eutrophierungsfolgen 118 3.2.1 Nährstoffeinträge 118 Gerd Liebezeit, Brigitte Behrends 3.2.1.1 Einleitung 118 3.2.1.2 Quellen 119 3.2.1.3 Senken 129 3.2.1.4 Austauschprozesse mit der küstennahen Nordsee 130 3.2.1.5 Jahresgang der Nährsalze 134 3.2.1.6 Langzeitentwicklungen 137 Inhaltsverzeichnis IV 3.2.2 Folgen des erhöhten Nährstoffeintrages 141 Michael Roy 3.2.2.1 Einleitung 141 3.2.2.2 Remineralisation organischer Substanz 142 3.2.2.3 Vertikalzonierung biogeochemischer Prozesse in Wattsedimenten 143 3.2.2.4 Schwarzer Flecken – Eutrophierungsfolgen im Sediment? 146 3.2.2.5 Wirkung Schwarzer Flecken auf die Bodenfauna 159 3.2.2.6 Ist die Bildung Schwarzer Flecken eine Folge des anthropogenen Nährstoffeintrags oder der Klimaänderung? 162 3.2.2.7 Notwendigkeit eines Monitoring 162 3.2.2.8 Bewertung der Bedeutung Schwarzer Flecken 163 3.2.3 Literatur 168 3.3 Stoffe und Substanzen mit umweltschädigender Wirkung 173 Gabriele Petri, Maren Kaiser, Michael Roy 3.3.1 Herkunft, Verteilung und Wirkung von Schwermetallen und organischen Verbindungen 173 3.3.1.1 Herkunft 174 3.3.1.2 Verbleib 174 3.3.1.3 Biologische Verfügbarkeit und Bioakkumulation 174 3.3.1.4 Schadwirkungen 175 3.3.1.5 Entgiftung und Exkretion 176 3.3.2 Schadstoffkonzentrationen in Kompartimenten des Wattenmeeres 177 3.3.2.1 Schwermetalle in Sedimenten des Wattenmeeres 177 3.3.2.2 Schadstoffkonzentrationen in Organismen unterschiedlicher Trophieebenen 178 3.3.2.3 Akkumulation im Nahrungsnetz? 182 3.3.3 Schadstoff-Monitoring 184 3.3.3.1 Relevanz der ÖSF Ergebnisse für das TMAP am Beispiel von Schadstoffen in Vogeleiern 184 3.3.3.2 Schadstoffmonitoring im TMAP 185 3.3.4 Trends der Schadstoffkonzentrationen 185 3.3.5 Literatur 188 Inhaltsverzeichnis V 3.4 Fischerei im Wattenmeer 191 Gabriele Petri 3.4.1 Vom Handnetz zum Eurokutter 191 3.4.2 Heutige Praxis der Muschel- und Garnelenfischerei - Entwicklung der Fangtechnik 193 3.4.2.1 Miesmuscheln 193 3.4.2.2 Herzmuscheln, Trogmuscheln und Austern 195 3.4.2.3 Garnelen 197 3.4.3 Sozioökonomie des Wirtschaftszweiges Fischerei 198 3.4.3.1 Sozio-kulturelles Verständnis der Küstenfischer 198 3.4.3.2 Entwicklung der Anlandungen und Erlöse 199 3.4.3.3 Bedeutung der Fischerei im Küstenraum 204 3.4.4 Fischerei als Eingriff in das Ökosystem 204 3.4.4.1 Miesmuschelfischerei und Muschelkulturen 205 3.4.4.2 Garnelenfischerei 208 3.4.4.3 Maßnahmen zur Reduktion der Fischereiauswirkungen 213 3.4.5 Bestehende Vereinbarungen, und Naturschutzleitlinien im Bereich Fischerei 215 3.4.5.1 Umweltpolitische Leitlinien und internationale Erklärungen 215 3.4.5.2 Management der Küstenfischerei in Deutschland und den angrenzenden Staaten 217 3.4.5.3 Chancen neuer Managementformen - Co-Management als alternatives Fischereikonzept 220 3.4.5.4 Gemeinsame Fischereipolitik der EU - Schritte zur Integration von Fischerei- und Umweltpolitik 222 3.4.5.5 Label für bestands- und naturschonend erzeugte Meeresprodukte 223 3.4.5.6 Referenzgebiete 223 3.4.6 Schlußfolgerungen aus der Ökosystemforschung - Empfehlungen zum Management - Auf dem Weg zu einer dauerhaft umweltgerechten Entwicklung 227 3.4.6.1 Miesmuschelfischerei 227 3.4.6.2 Garnelenfischerei 231 3.4.6.3 Gebietsbeschränkungen für die Fischerei im Wattenmeer 233 3.4.7 Schutzziele unterschiedlicher Intention 234 Inhaltsverzeichnis VI 3.4.7.1 Ressourcenschutz (Erhalt der Bestände) zur Absicherung einer ertragreichen Fischerei - Prinzip der nachhaltigen Nutzung 234 3.4.7.2 Schutz der natürlichen Entwicklung der Miesmuschel- und Garnelenpopulationen 235 3.4.8 Künftiger Forschungsbedarf 236 3.4.9 Literatur 239 3.5 Tourismus 243 Vera Knoke 3.5.1 Einleitung 243 3.5.2 Geschichte und Voraussetzungen des Fremdenverkehrs an der deutschen Nordseeküste 247 3.5.2.1