Austernriffe im Wattenmeer - Biodiversität und Klima ...
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<strong>Austernriffe</strong> <strong>im</strong> <strong>Wattenmeer</strong><br />
Ökologische Auswirkungen von Kl<strong>im</strong>awandel <strong>und</strong> Bioinvasionen<br />
Ach<strong>im</strong> Wehrmann<br />
Senckenberg am Meer Wilhelmshaven <strong>und</strong><br />
<strong>Biodiversität</strong> <strong>und</strong> Kl<strong>im</strong>a – Forschungszentrum Frankfurt<br />
Statuskonferenz Kl<strong>im</strong>awandel <strong>und</strong> <strong>Biodiversität</strong> – Folgen für Deutschland
Pazifische Auster Crassostrea gigas (Erstf<strong>und</strong>e 1998, ostfriesische Küste)
Hot spot<br />
Oosterschelde Ästuar<br />
Initialer Transportvektor<br />
Marikultur <strong>und</strong> Saatmuscheln<br />
Unkontrollierte Reproduktion<br />
Kontrollfaktor: SST~19-20°C<br />
Etablierung von<br />
Wildpopulationen<br />
Kontrollfaktor: Substrat<br />
Sek<strong>und</strong>ärer Transportvektor<br />
Küstennahe Larvendrift<br />
Bildung von <strong>Austernriffe</strong>n<br />
Kontrollfaktoren: Substrat,<br />
Prädation, inter- & intraspezifische<br />
Konkurrenz<br />
Wehrmann et al. 2000, Brandt et al. 2008<br />
N o r t h<br />
S e a<br />
West Frisian<br />
Wadden Sea<br />
1964<br />
Texel<br />
1983<br />
6˚E<br />
East Frisian<br />
Wadden Sea<br />
T h e<br />
N e t h e r l a n d s<br />
Eastern Scheldt<br />
Estuary<br />
Baltrum<br />
1998<br />
E<br />
Wilhelmshaven<br />
GB<br />
G e r m a n y<br />
F<br />
NL<br />
B<br />
DK<br />
D<br />
I
Invasionsdynamik Pazifische Auster 2003 - 2008<br />
2008 2003 2007 2004 2005<br />
Wadden Sea National Park of Lower Saxony<br />
Knechtsand<br />
12<br />
Ind.<br />
> 25 mm<br />
(#/m 2 site)<br />
300<br />
250<br />
200<br />
Borkum<br />
1<br />
2<br />
Baltrum<br />
Spiekeroog<br />
Langeoog<br />
WangeroogeMellum<br />
7 8<br />
Norderney<br />
4 5<br />
Juist<br />
9<br />
3<br />
6<br />
Wilhelmshaven<br />
10<br />
11<br />
150<br />
100<br />
Emden<br />
50<br />
0<br />
Wehrmann et al. 2007, Schmidt et al. 2008, Schmidt et al. 2010<br />
Satellite <strong>im</strong>age: Landsat Data ESA 1992<br />
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Entwicklung der Biomasse 1998 - 2010<br />
Total<br />
Wet<br />
Weight<br />
(kg/m²)<br />
Südliche Deutsche Bucht<br />
(Ems Ästuar bis Elbe Ästuar)<br />
Total<br />
Wet<br />
Weight<br />
(1000t)<br />
12<br />
10<br />
9,96<br />
120<br />
146<br />
9,90<br />
147<br />
9,84<br />
150<br />
125<br />
8<br />
7,07<br />
76<br />
100<br />
6<br />
4<br />
2<br />
0<br />
Erstf<strong>und</strong><br />
0,06<br />
1<br />
1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009<br />
0,36<br />
5<br />
1,32<br />
14<br />
3,68<br />
38<br />
2010<br />
75<br />
50<br />
25<br />
0
Entwicklung der Biomasse 1998 - 2010<br />
Südliche Deutsche Bucht (Ems Ästuar bis Elbe Ästuar)<br />
* Flächendaten <strong>und</strong> Biomasse Mytilus edulis (1996-2005) G. Millat (Nationalparkverwaltung Nieders. <strong>Wattenmeer</strong>)<br />
Total area (ha)<br />
3000<br />
Fläche Muschelbänke/Riffe<br />
Mytilus edulis<br />
Crassostrea gigas<br />
146<br />
147<br />
180<br />
TWW (1000t)<br />
160<br />
140<br />
2500<br />
110<br />
120<br />
120<br />
2000<br />
100<br />
1500<br />
70<br />
55<br />
76<br />
80<br />
60<br />
1000<br />
500<br />
0<br />
38<br />
34<br />
27<br />
25<br />
26<br />
14 15 14 13<br />
9 10<br />
1<br />
5<br />
1<br />
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009<br />
33<br />
2010<br />
40<br />
20<br />
0
Ecosystem engineering <strong>und</strong> Systemwechsel<br />
Mytilus Bank<br />
Mischform<br />
Crassostrea Riff
Riffentwicklung <strong>und</strong> -wachstum<br />
Mischform<br />
Sed<strong>im</strong>ent<br />
oberfläche<br />
Mytilus Bank<br />
Sed<strong>im</strong>ent<br />
oberfläche<br />
2008<br />
Crassostrea Riff<br />
1996<br />
Sed<strong>im</strong>ent
Filtrieren<br />
Mytilus<br />
(+) Ab<strong>und</strong>anz Mytilus<br />
(+) Biomasse Mytilus<br />
Hartsubstrate<br />
Epibionten<br />
(+) Ab<strong>und</strong>anz Balaniden<br />
(-) Diversität Balaniden<br />
(+) Diversität Anthozoen<br />
(+) Diversität Bryozoen<br />
Schalenproduktion<br />
Habitatkomplexität<br />
Mobile Epifauna<br />
(+) Strandschnecke<br />
(+) Krabben<br />
Strömung<br />
Sed<strong>im</strong>entation<br />
Infauna<br />
(+) Ab<strong>und</strong>anz Oligochaeten<br />
(+) Diversität Polychaeten<br />
(?) wahlweise filtrierende<br />
Polychaeten<br />
Bioinvasionen<br />
Hemigrapsus<br />
Watvögel<br />
Mensch<br />
(+) Austernfischer<br />
(+) Gr. Brachvogel<br />
(?) Eiderente<br />
(-) Muschelfischerei<br />
(-) Tourismus, Ges<strong>und</strong>heit<br />
(-) Hafenanlagen, Wasserbauten
Ecosystem engineering: <strong>Biodiversität</strong>, funktionelle Gruppen<br />
sessile Epifauna<br />
Kolonien<br />
vagile Epifauna<br />
Infauna<br />
2005<br />
Artenanzahl<br />
24<br />
45<br />
Relative Artenanzahl (%)<br />
70<br />
20<br />
60<br />
16<br />
12<br />
8<br />
4<br />
28<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0 0<br />
Mytilus- Crassostrea-<br />
Bank<br />
Riff<br />
Mytilus-<br />
Bank<br />
Crassostrea-<br />
Riff<br />
Markert 2006, Markert et al. 2010
<strong>Biodiversität</strong>änderung der Riff-assoziierten Fauna<br />
Transform: Fourth root<br />
Resemblance: S17 Bray Curtis s<strong>im</strong>ilarity<br />
2010<br />
2008<br />
2007<br />
2009<br />
Mytilus Bank<br />
2D Stress: 0,12<br />
stations<br />
5C<br />
7C<br />
8C<br />
9C<br />
10C<br />
5M<br />
9M<br />
S<strong>im</strong>ilarity<br />
70<br />
75<br />
2005<br />
Crassostrea Riff
25<br />
Schwellenwert (19.5 ºC), den C. gigas<br />
für das Ablaichen benötigt<br />
Kritische Laich-Temperatur<br />
Standort 03<br />
Standort 12<br />
Kl<strong>im</strong>averänderung<br />
20<br />
Temperatur (°C)<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10<br />
2003 2004 2005<br />
Jahr <strong>und</strong> Monat der Temperaturerfassung<br />
14°C<br />
SST Nordsee Okt 1969-2006<br />
25<br />
Schwellenwert (19.5 ºC), den C. gigas<br />
für das Ablaichen benötigt<br />
Kritische Laich-Temperatur<br />
Standort 03<br />
Standort 12<br />
Temperatur (°C)<br />
13°C<br />
12°C<br />
Temperatur (°C)<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
Daten: BSH<br />
11°C<br />
1970 1980 1990 2000 2010<br />
0<br />
8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8<br />
2006 2007 2008<br />
Jahr <strong>und</strong> Monat der Temperaturerfassung
Riffentwicklung begünstigt weitere Bioinvasionen<br />
Hemigrapsus takanoi<br />
Asiatische Küstenkrabbe (Felsküsten)<br />
GB<br />
2009<br />
2006<br />
DK<br />
Weibchen<br />
NL<br />
2000<br />
D<br />
1997<br />
Männchen<br />
F<br />
1997<br />
E<br />
1994<br />
I
Riffentwicklung begünstigt weitere Bioinvasionen<br />
Hemigrapsus takanoi<br />
Asiatische Küstenkrabbe<br />
DK<br />
GB<br />
2008<br />
NL<br />
D<br />
Weibchen<br />
Ind./m²<br />
15<br />
Nationalpark Nieders. <strong>Wattenmeer</strong><br />
4 5<br />
3<br />
7 8<br />
F<br />
6<br />
9<br />
10<br />
11<br />
12<br />
Männchen<br />
10<br />
1<br />
2<br />
I<br />
5<br />
E<br />
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Invasive Arten verdrängen he<strong>im</strong>ische Arten<br />
Hemigrapsus takanoi<br />
Asiatische Küstenkrabbe<br />
total<br />
Carcinus maenas (he<strong>im</strong>ische Strandkrabbe)<br />
Hemigrapsus takanoi (Asiatische Küstenkrabbe)<br />
Ind/m²<br />
200<br />
100<br />
0<br />
197 193 208<br />
190<br />
171<br />
67<br />
7 22<br />
2008 2009 2010<br />
141
Folgen der kl<strong>im</strong>ainduzierten Bioinvasion<br />
Verlust der Muschelbänke für Saatmuschel-Fischerei
Folgen der kl<strong>im</strong>ainduzierten Bioinvasion<br />
Sozio-ökonomisch Kosten (Hafenanlagen, Schleusen)
Folgen der kl<strong>im</strong>ainduzierten Bioinvasion<br />
Ges<strong>und</strong>heitliche Risiken durch Infektion mit Pathogenen<br />
Vibrio vulnificus<br />
Quelle: CDC Public Health Image Library
Folgen & Perspektiven<br />
H. Fre<strong>und</strong>, ICBM<br />
Riffwachstum in Folge des Meeresspiegelanstiegs<br />
5.5 m<br />
Quartäres Crassostrea Riff (China)
Perspektiven: Invasive Arten in der Nordsee<br />
Südliche Nordsee, Deutsche Bucht<br />
ca. 80 Arten (davon 26 <strong>Wattenmeer</strong>), Tendenz steigend<br />
47 Invertebraten (Crustaceen, Mollusken, Polychaeten)<br />
20 Makroalgen<br />
12 Protisten<br />
58 normal-marin, 22 vorwiegend brackisch (Ästuare)<br />
Hot-spots: Seehäfen (min. 26 Arten, 10 davon Etablierung in natürlichen Hartsubstrat-<br />
Habitaten) <strong>und</strong> Marikulturen (Austernfarmen)<br />
27 Arten epibiontisch (meist auf Muscheln oder Algen), 6 parasitisch, 17 endobenthisch<br />
Fast alle Arten haben eine küstennahe Verbreitung, nur wenige breiten sich in<br />
nördliche Richtung (offener Schelf) aus
Perspektiven: Küsten <strong>im</strong> Focus des Kl<strong>im</strong>awandels<br />
Kl<strong>im</strong>aerwärmung wirkt sich stärker auf den küstennahen<br />
Wasserkörper <strong>und</strong> oberflächennahe Wasserschichten aus<br />
Küstennaher Wasserkörper ist auch <strong>im</strong> Sommer durchmischt<br />
Invasive Arten kommen i.d.R. aus wärmeren Meeresregionen
Perspektiven: .... <strong>und</strong> wie viele gibt es in der Nordsee?<br />
Nordsee Region (Gollasch et al., 2009)<br />
ca. 129 Arten (plus ca. 38 cryptische)<br />
83 Zoobenthos<br />
36 Phytobenthos<br />
22 Phytoplankton<br />
12 Parasiten<br />
8 Nekton<br />
6 Zooplankton<br />
52<br />
38<br />
30<br />
29<br />
94<br />
59<br />
44
Einwanderungsvektoren – Die hohe Kunst des marinen Trittbrettfahrens<br />
Marikulturen<br />
Ballastwasser<br />
Bild: Joel Etzold<br />
Bild: US Coast Guard<br />
Aufwuchs auf Schiffsrümpfen<br />
Bild: Steve Mercer
Globaler Warentransport: Vektor Ballastwasser <strong>und</strong> Aufwuchs<br />
2007 (> 10.000 BRT)<br />
Grafik: Bernd Blasius, ICBM Oldenburg (Kaluza et al. 2010)
Spread of an invasive species<br />
Origin port: Besan (Korea)<br />
environmental s<strong>im</strong>ilarity not considered
Spread of an invasive species<br />
Origin port: Besan (Korea)<br />
including environmental s<strong>im</strong>ilarity
Folgen & Perspektiven<br />
Neue Hot-Spots<br />
Jade-Weser-Port
Handlungsempfehlung: Management-Strategien<br />
- Center for Research on Invasive Marine Pests (CRIMP 1994) Australia<br />
- Oregon Aquatic Nuisance Species Management Plan (2001) USA<br />
- Invasive Alien Species: A Toolkit of Best Prevention and Management<br />
Practices (GISP 2001)<br />
- Guiding Principles on Invasive Alien Species (2002)<br />
- Biosecurity Council (2003) New Zealand<br />
- European Strategy on Invasive Species (2003)<br />
- Regulations on aliens in aquaculture (EC 2007)<br />
1. Prävention Risikoabschätzung, Früherkennung, Hot-spot Identifikation<br />
2. Ausrottung Absammeln, mechanische Zerstörung<br />
3. Kontrolle siehe 2., Ausbreitung verhindern<br />
4. Überwachung Monitoring
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
Mnemiopsis leidyi (2006)<br />
Transportvektor<br />
Ballastwasser<br />
Herkunft<br />
Subtropischer Westatlantik<br />
Etablierte Vorkommen<br />
Küstennaher Schelf, <strong>Wattenmeer</strong>,<br />
Ästuare,<br />
Negative Effekte<br />
- Massenvorkommen<br />
- Fresskonkurrent zu anderen<br />
planktivoren Arten<br />
- Prädation von Fischeiern <strong>und</strong> -larven<br />
Foto: University of Michigan Museum of Zoology
Ensis directus (= americanus) (1978)<br />
Transportvektor<br />
Ballastwasser<br />
Herkunft<br />
Ostküste Nordamerika<br />
Etablierte Vorkommen<br />
Vorstrandbereich, Brandungszone,<br />
sublittorales <strong>Wattenmeer</strong>, Ästuare<br />
Negative Effekte<br />
Massenvorkommen
Caprella mutica (2004)<br />
Transportvektor<br />
Schiffsaufwuchs, Ballastwasser<br />
Herkunft<br />
Pazifik<br />
Etablierte Vorkommen<br />
Häfen, Ästuare, <strong>Wattenmeer</strong><br />
Negative Effekte<br />
Massenvorkommen (300.000 ind/m²)<br />
Fotos: Senckenberg am Meer (Schückel et al. 2010,<br />
A. Markert)
Eriocheir sinensis (~1912)<br />
Transportvektor<br />
Ballastwasser, Schiffsaufwuchs<br />
Herkunft<br />
Ostasien (China, Japan, Korea)<br />
Etablierte Vorkommen<br />
Ästuare, Kanäle, <strong>Wattenmeer</strong><br />
Negative Effekte<br />
- Binnenfischerei (Netze, Reusen,<br />
Fang)<br />
- Deiche, Uferböschungen<br />
- Massenvorkommen<br />
- ca. 85 Mill. € Schäden
Petricola pholadiformis (~1890)<br />
Transportvektor<br />
Marikultur<br />
Herkunft<br />
Atlantikküste Nordamerika<br />
Etablierte Vorkommen<br />
<strong>Wattenmeer</strong>, Ästuare<br />
Negative Effekte<br />
In Konkurrenz zu Barnea candida
Austrominius modestus (1943)<br />
Transportvektor<br />
Schiffsaufwuchs<br />
Herkunft<br />
Australien u. Neuseeland<br />
Etablierte Vorkommen<br />
<strong>Wattenmeer</strong>, Ästuare, Kanäle,<br />
Negative Effekte<br />
- Interspezifische Raumkonkurrenz<br />
- Verdrängung he<strong>im</strong>ischer<br />
Balaniden-Arten
Crepidula fornicata (~1893)<br />
Transportvektor<br />
Marikulturen<br />
Herkunft<br />
Atlantikküste Nordamerikas<br />
Etablierte Vorkommen<br />
<strong>Wattenmeer</strong>, Ästuare<br />
Negative Effekte<br />
Nahrungskonkurrenz zu Austern,<br />
da filtrierend
Mya arenaria (verm. 982)<br />
Transportvektor<br />
Schiff<br />
Herkunft<br />
Atlantikküste Nordamerika<br />
Etablierte Vorkommen<br />
<strong>Wattenmeer</strong>, Ästuare<br />
Negative Effekte<br />
- (?) Interspezifische Nahrungskonkurrenz<br />
- Massenvorkommen
Sargassum muticum (1988)<br />
Transportvektor<br />
Marikulturen<br />
Herkunft<br />
Nordwest-Pazifik<br />
Etablierte Vorkommen<br />
<strong>Wattenmeer</strong> (<strong>Austernriffe</strong>), Felsküste<br />
Foto: Andrew N. Cohen, San Francisco Estuary Institute<br />
Negative Effekte<br />
Massenvorkommen
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