Flußeinträge und Konzentrationen von Phosphor und Stickstoff und das Phytoplankton der Deutschen Bucht. Historische Veränderungen in der Ökologie des Wattenmeeres: 363. Sitzung am 6. Dezember 1989 in Düsseldorf

57 Pages·1990·2.624 MB·German

by  Sebastian A. Gerlach, Karsten Reise (auth.)

Rheinisch-Westfalische Akademie der Wissenschaften
Natur-, Ingenieur-und Wirtschaftswissenschaften Vortdige . N 382
Herausgegeben von der
Rheinisch-WestfaIischen Akademie der Wissenschaften
SEBASTIAN A. GERLACH
Flugeintrage und Konzentrationen von Phosphor und Stickstoff
und das Phytoplankton der Deutschen Bucht
KARSTEN REISE
Historische Veranderungen in
der Okologie des Wattenmeeres
Westdeutscher Verlag
363. Sitzung am 6. Dezember 1989 in Dusseldorf
CIP-Titelaufnahme der Deutschen Bibliothek
Gerlach, Sebastian A.:
Flulleintrage und Konzentrationen von Phosphor und Stickstoff und das Phyto
plankto!) der Deutschen Bueht / Sebastian A_ Gerlach_ Historische Veriinderungen
In der Okologie des Wattenmeeres / Karsten Reise. - Opladen : Westdeutscher
Verlag,lm
(Vortriige / Rheinisch-Westfiilische Akademie der Wissenschaften:
Natur-, lngenieur-und Wirtschaftswissenschaften; N 382)
ISBN-13: 978-3-531-08382-7 e-ISBN-13: 978-3-322-88143-4
DOl: 10.1007/978-3-322-88143-4
NE: Reise~ Kamen: Historische Veranderungen in der Okologie des Wattenmeeres;
Rheinisch-Westfiilische Akademie der Wissenschaften (DUsseldorf) : Vortrige /
Natur-, Ingenieur-und Wirtschaftswissenschaften
Der Westdeutsche Verlag ist ein Unternehmen der Verlagsgruppe Bertelsmann International.
© 1990 by Westdeutscher Verlag GmbH Opladen
Herstellung: Westdeutscher Verlag
ISSN 0066-5754
ISBN-13: 978-3-531-08382-7
Inhalt
Sebastian A. Gerlach, Kiel
Flu6eintrage und Konzentrationen von Phosphor und Stickstoff
und das Phytoplankton der Deutschen Bucht
1. Der Adantik als Nahrstoff-Quelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2. Die Nahrstoff-Frachten der Fllisse sind gestiegen .................... 9
3. Anstieg der Nahrstoff-Konzentrationen bei Helgoland ............... 12
4. Es ist plausibel, hohere Phytoplankton-Biomassen in der Deutschen Bucht
auf die gestiegenen Flu6eintrage zuriickzuflihren .................. " 13
5. Aber auch das Wetter steuert die Plankton-Entwicklung . . . . . . . . . . . . . . 15
6. Seit 1980 gab es von Ja hr zu Ja hr sehr verschiedene Phytoplankton
Verhaltnisse auf einem hohen Nahrstoff-Niveau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 16
7. Ausblick ...................................................... 20
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 21
Diskussionsbeitrage
Professor Dr. agr. Fritz Fuhr; Professor Dr. rer. nat. Sebastian A. Gerlach;
Professor Dr. rer. nat. Ulf von Zahn; Professor Dr. phil. Lothar Jaenicke;
Professor Dr. rer. nat. Werner Schreyer; Professor Dr.-lng. Karl Friedrich
Knoche; Professor Dr. phil. nat. Hermann Flohn; Professor Dr. sc. techno
Kurt Schaffner; Professor Dr. rer. nat. Gunther Otto Schenck; Professor
Dr. rer. nat. Klaus Brinkmann; Professor Dr. rer. nat. Dietrich Neumann 23
Karsten Reise, Sylt
Historische Veranderungen in der 6kologie des Wattenmeeres
1. Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 35
2. Wandlungsfahigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 35
3. Vegetationsveranderungen ....................................... 37
3.1 Salzwiesen ................................................. 37
Inhalt
3.2 Seegras .................................................... 38
3.3 Algen ..................................................... 39
4. Veranderungen in der Bodenfauna der Watten. ..... . .. . . .. . . . ... . . .. 40
4.1 Bodentiere im Sediment. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.2 Muschelbanke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5. Veranderungen in der Bodenfauna der Wattrinnen . ..... .. .. ..... . . .. 42
6. Fische und Vogel. .. .. ... ...... .... . ..... ..... . ... .. ... .. ... . . .. 43
7. Exotische Arten . ... .... . . . ........ .. . .. . .. .. . . ... ...... . ... . . .. 45
8. Zusammenfassung und Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Diskussionsbeitrage
Professor Dr. rer. nat. Dietrich Neumann; Professor Dr. rer. nat. Karsten
Reise; Professor Dr. rer. nat. Werner Schreyer; Professor Dr. med. Hans
Schadewaldt; Professor Dr. agr. Fritz Fuhr; Professor Dr. rer. nat. Klaus
Brinkmann; Professor Dr. rer. nat. Eckart Kneller; Professor Dr. phil. Lothar
Jaenicke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 51
FluBeintrage und Konzentrationen von Phosphor und Stickstoff
und das Phytoplankton der Deutschen Bucht
Von Sebastian A. Gerlach, Kiel
1. Der Atlantik als NahrstofJ-Quelle
Die Fruchtbarkeit der Meere griindet sich auf die im Meerwasser gelosten
Mengen an Phosphat und Nitrat; dagegen sind die FluBeintrage verschwindend
gering. Die Weltozeane enthalten (nach EMERY et al., 1955) gelost in ihren Wasser
massen (1,35 x 1018m3) etwa 120 x 109t Phosphat-Phosphor und 920 x 109t
gelOsten anorganischen Stickstoff (Nitrat und Ammonium). Der jahrliche Eintrag
an Stickstoff in die Weltmeere wird dagegen auf 14-15 x 106t natiirliche FluB
frachten plus 7-35 x 106t aus anthropogenen Quellen geschatzt. Etwa ebenso
groB ist der Eintrag iiber die Atmosphare (49 x 106t pro Jahr), wovon etwa die
Halfte aus anthropogenen Quellen stammt (GESAMP, 1988). Insgesamt knapp
100 x 106t Stickstoff-Eintrag jahrlich in die Weltmeere sind aber gering gegeniiber
der 10000fach hOheren Menge des gelosten anorganischen Stickstoffs in den
ozeanischen Wassermassen.
Die Nordsee ist von Natur her als Flachmeer nahrstoffreich, aber die Konzen
trationen der Nahrstoffe Phosphor und Stickstoff im Wasser des Nordatlantiks
(Wintermessungen) sind trotzdem hoher als die entsprechenden Konzentrationen
im Wasser der Nordsee (Abb. 1). GroBe Mengen nahrstoffreiches Atlantikwasser
stromen standig in die Nordsee ein. Der Laie glaubt, daB die Fliisse mit ihrer
Nahrstoff-Fracht eine groBe Rolle spielen (Abb. 2). Aber bevor der Mensch sie
verunreinigte, brachten die Fliisse und die Einleitungen von Kiistenstadten nur
3% der Stickstoff-Frachten und 2% der Phosphorfrachten in die 520000 km2
groBe Nordsee, wahrend 86% der Stickstoff-Eintrage und 90% der Phosphor
Eintrage mit den Wassermassen herangefiihrt wurden, die von Norden her aus
dem Nordatlantik in die Nordsee einstromen, dann in der Nordsee entgegen
dem Uhrzeigersinn zirkulieren und schlieBlich als Norwegischer Kiistenstrom
nach Norden hin die Nordsee wieder verlassen. 7-9% der Nahrstoff-Mengen
kamen durch den Englischen Kanal, der Rest aus der Atmosphare. Das sind Ergeb
nisse von Zirkulationsmodellen, mit denen deutsche, niederlandische und briti
sche Forscher in den letzten Jahren viel zum Verstandnis der Nordsee-Verhalt
nisse beigetragen haben (HAINBUCHER et al., 1987; PAGEE und POSTMA, 1987; NELIS
SEN und STEFELS, 1988).
8 Sebastian A. Gerlach
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Abb.l: Phosphat-Konzentrationen im Winterwasser der Nordsee Vtmol/l; 1 ,umol entspricht 0,031
mg P). Nach JOHNSTON (1973) aus GERLACH (1990)
Das Phytoplankton der Deutschen Bucht 9
s
100km
'-------'
Abb.2: Wassereinzugsgebiet (punktiert) der Nordsee (ohne Skagerrak und Ostsee). Nach PAGEE und
POSTMA (1987) aus GERLACH (1990)
2. Die NahrstofJ-Frachten der Flasse sind gestiegen
In den letzten vierzig Jahren sind die Nihrstoff-Eintrage in die Flusse gewaltig
gestiegen. Fur den Rhein liegen Daten von der MeBstelle Lobith an der deutsch
niederHindischen Grenze vor. Die Phosphat-Konzentrationen lagen vor 1959
unterhalb von 2 }lmolll (0,6 mg P II). Sie stiegen bis 1970 langsam auf 6 }lmolll
und dann schnell bis 1975 auf etwa 12 }lmolli. Seitdem schwanken sie zwischen
8 und 13 }lmoIlJ, steigen aber nicht mehr tendenziell an (BENNEKOM und WET-
10 Sebastian A. Gerlach
steijn, 1990). Das ist ein Erfolg der Phosphat-Begrenzung in Waschmitteln und
der Phosphat-Fallung in Klaranlagen. Zwischen 1975 und 1985 sind die Phosphor
Einleitungen in OberfHichengewasser der Bundesrepublik Deutschland urn 29%
zuriickgegangen (WERNER und OLFS, 1987). Fur Stickstoff sind die Daten nicht
so zuverlassig. Vermutlich lagen die Rheinwasser-Konzentrationen fUr Nitrat
und Ammonium zusammen vor 1950 bei etwa 70 ,umolll (1,0 mg Nil), lagen bis
1961 unter 250 ,umolll (3,5 mg Nil) und erreichten 1984 bis 1986 etwa 350 ,umolll
(5,0 mg Nil). Grob gesehen haben sich also die Phosphor-Frachten versieben
facht, die Stickstoff-Frachten vervierfacht. Der Eintrag von Stickstoff uber die
Luftverschmutzung hat sich vielleicht verdreifacht. Berechnungen fur 1980 er
geben, daB vermutlich jahrlich 1,2 Millionen Tonnen Stickstoff und 146000 t
Phosphor mit Flussen oder unmitteIbar mit Einleitungen in die Nordsee geIan
gen. Aber diese Mengen verteilen sich nicht gleichmaBig auf die FHiche der Nord
see, sondern beeinflussen in erster Linie das "Kontinentale Kustenwasser".
Unter "Kontinentalem Kustenwasser" versteht man einen Gurtel mit etwas
vermindertem Salzgehalt, der sich von der Schelde ostwarts an den niederlan
dischen und deutschen Kusten entlangzieht und an der Westkuste Danemarks
nach Norden bis zum Skagerrak reicht. ScheIde, Maas, Rhein, Ems, Weser und
Tabelle 1: Summe der Jahres-Stickstoff· und Phosphor.Eintrage in das Kontinentale Kiistenwasser
der Nordsee. Die Fiiiche wird mit etwa 50000 km2 angesetzt, die Zufliisse aus dem Eng
iischen Kanal und aus dem im Nordwesten iiegenden Nordseegebiet werden mit 5670
km3/Jahr beriicksichtigt. Nach NELISSEN und STEFELS (1988), jedoch mit vedinderten Daten
fUr den atmospharischen Eintrag und erganzt durch eine Abschatzung der Frachten 1950.
Aus GERLACH (1990)
Stickstoff 1950 1980
Eintrage t N/Jahr % t N/Jahr %
Mit Meerwasser 742000 76% 742000 42%
Atmosphare (2 g N/m2) 33000 3% 100000 6%
1950 - 33% von 1980
Fiiisse, Einleitungen, Verklappungen 202000 21% 918000 52%
1950 - 22% von 1980
Eintrage insgesamt 969000 t 1760000 t
Phosphor 1950 1980
Eintrage t P/Jahr % t P/Jahr %
Mit Meerwasser 92000 85% 92000 47%
Atmosphare (45 mg P/m2) 1000 1% 2000 1%
1950 - 50% von 1980
Fiiisse, Einleitungen, Verklappungen 15000 14% 100000 52%
1950 - 15% von 1980
Eintrage insgesamt 108000 t 194000 t