Eutrophierung und Referenzwerte

Ein übermäßiges Wachstum von Biomasse im Gewässer, das durch eine Ungleichgewich zwischen Nährstoffeintrag und -verbrauch entsteht.

Ein Vergleichswert, der sich auf ein möglichst unbelastetes Gewässer oder einen Zeitraum bezieht.

Dieser Wert wird durch die Messung von verschiedenen Parametern in einem möglichst unbeeinflussten Gewässer ermittelt.

Die Secchi-Scheibe ist ein Instrument zur Messung der Wassertrübung.

Die Sauerstoffzufuhr in die tiefen Becken der Ostsee ist periodisch, da dort nur durch vorübergehende Salzwassereinbrüche oder Wind Sauerstoff nachgeliefert wird.

Schilfflächen sind wichtige Ökosysteme, die Lebensraum für viele Arten bieten, Küstenschutz gewährleisten und Kohlenstoff speichern.

Bedrohungen für Schilfflächen sind Übermäßige Nährstoff- und Schadstoffeinträge, Küstenausbau, Erosion, Klimawandel und der Anstieg des Meeresspiegels.

Die Ostsee weist Veränderungen wie Erhöhung der Wassertemperatur, verstärkte Eutrophierung, Sauerstoffverarmung und steigenden Meeresspiegel auf.

Die Ausbreitung von gebietsfremden Organismen in die Ostsee wird durch den niedrigen Salzgehalt im Norden gehemmt. Der Salzgehalt nimmt mit der Entfernung von der Nordsee ab, da die salzhaltigen Einträge aus der Nordsee durch zahlreiche Schwellen und Hindernisse begrenzt sind.

Die Temperatur, die Lichteinstrahlung und die Dichte bestimmen die Vermischung von Wasserschichten im Meer. Diese Faktoren beeinflussen die Bildung von Schichten mit unterschiedlichen Temperaturen und Salzgehalten.

Die Ostsee zeigt einen jahreszeitlichen Temperaturzyklus. Im Winter ist die Wassersäule homogen temperiert, durchmischt und sauerstoffreich. Im Frühjahr steigen die Temperaturen und verstärken die Schichtung des Wassers. Im Sommer erwärmt sich die Deckschicht stark, während die Tiefe kalt bleibt, was zu Sauerstoffarmut führt. Im Herbst kühlt sich das Wasser ab und die Durchmischung nimmt wieder zu.

Im Gegensatz zur Temperatur ist der Salzgehalt der Ostsee weniger jahreszeitlich, sondern eher räumlich geprägt. Die unregelmäßigen Strömungen aus der Nordsee beeinflussen den Salzgehalt.

Eutrophierung, Küstenabbau, Verschmutzung, Überfischung und der Klimawandel beeinträchtigen die Gesundheit des Meeres. Diese Faktoren führen zu Sauerstoffarmut, Verlust von Lebensräumen und Störungen des Ökosystems.

Die Wasserzirkulation in der Ostsee ist zweischichtig. Es gibt eine oberflächliche und eine tiefe Schicht, die nur wenig miteinander vermischt werden. Dieser Umstand führt zu einer ungleichmäßigen Verteilung von Sauerstoff und Nährstoffen.

Im Meer sind verschiedene Gase gelöst, darunter Sauerstoff (O2), Kohlendioxid (CO2), Schwefelwasserstoff (H2S) und Methan (CH4). Die Menge der gelösten Gase hängt von Faktoren wie Temperatur und Druck ab.

Hypoxie und Anoxie sind Zustände des Sauerstoffmangels im Wasser. Warmes Wasser kann weniger Sauerstoff lösen, während ein hoher CO2-Gehalt (Klimawandel) die Sauerstoffverarmung verstärkt. Auch Algenblüten und erhöhter Stoffwechsel durch Biomasse erhöhen den Verbrauch an Sauerstoff.

Die Thermokline ist eine Schicht im Wasserkörper, in der die Temperatur und damit die Dichte des Wassers stark abnimmt. Sie entsteht durch die Sonneneinstrahlung, die das Wasser an der Oberfläche erwärmt.

Man findet die Thermokline in der Ostsee typischerweise in 15-20 Meter Tiefe.

Die Halokline ist eine Schicht im Wasserkörper, in der der Salzgehalt und damit die Dichte des Wassers stark abnimmt. Sie entsteht durch den Einstrom von salzreichem Wasser aus der Nordsee und die Süßwasserzufuhr durch Flüsse.

Die Halokline liegt in der Ostsee typischerweise in 60 Meter Tiefe.

Eine Redoxkline ist eine Schicht im Wasserkörper, in der die Konzentration von gelöstem Sauerstoff stark abnimmt und gleichzeitig die Konzentration von Schwefelwasserstoff zunimmt. Sie entsteht durch den Abbau von organischem Material im Wasser.

Schwefelwasserstoff kann an die Oberfläche der Ostsee gelangen, wenn durch starke Winde oder Upwelling tiefes, sauerstoffarmes Wasser an die Oberfläche gebracht wird. In diesem tiefen Wasser wurde das Sulfat des Meerwassers durch Bakterien zu Schwefelwasserstoff abgebaut.

Der horizontale Gradient des Salzgehalts in der Ostsee ist ein wichtiges Element, das die Durchmischung und das Lebensraumangebot beeinflusst. Salziges Wasser ist schwerer als Süßwasser, daher befinden sich höhere Salzgehalte typischerweise in tieferen Schichten. Dieser Gradient verstärkt die Schichtung der Ostsee.

Die Schwellenstruktur der Ostsee verhindert, dass Nährstoffe aus Flüssen in die tieferen Becken gelangen. Nur bei starken Einstromereignissen können die Schwellen überwunden werden. Daher verbleiben die Nährstoffe hauptsächlich in den flachen Becken der Ostsee.

Eine Stagnationsperiode ist ein Zeitraum, in dem kein Einstrom aus der Nordsee stattfindet und sich die Wasserverhältnisse in der Ostsee verändern. Dies führt zu einer Abnahme des Sauerstoffgehalts und einer Zunahme von Nährstoffen im Tiefenwasser.

Das Ende einer Stagnationsperiode ist durch eine Zunahme des Sauerstoffgehalts und des Salzgehalts im Tiefenwasser erkennbar. Dies wird durch einen erneuten Einstrom von Wasser aus der Nordsee verursacht.

Stickstoffquellen sind: atmosphärischer Stickstoff (Stickstofffixierung), Landwirtschaft, Flüsse, Punktquellen wie Industrieanlagen und direkte Freisetzung von reaktivem Stickstoff. Stickstoffsenken sind: Algen nutzen ihn als Nährstoff, Denitrifikation.

Phosphorquellen sind: Verwitterung von Gestein, Freisetzung aus Sedimenten unter sauerstoffarmen Bedingungen, Industrie und Haushalte, phosphorhaltiger Staub, Ablagerung von organischem Material aus der Oberfläche in die Tiefe, und die Verhinderung von Phosphorausstrom aus der Ostsee durch das Nahrungsnetz. Phosphorsenken sind: Neubildung von Phosphor-reichen Gesteinen am Meeresgrund (Phosphorit) und Sedimentakkumulation.

Sowohl Stickstoff als auch Phosphor haben diffuse Quellen wie Abwasser, Landwirtschaft (Düngemittel, Viehzucht, Anbau).

Der Eintrag von Stickstoff und Phosphor aus den Quellen übersteigt die Aufnahme durch die Senken deutlich.

Diatomeen, insbesondere Bacillariophyceae, sind die häufigsten Phytoplanktonarten während einer Frühjahrsblüte. In den letzten Jahren wurde eine Verschiebung hin zu Dinophyceae beobachtet. Am Ende der Blüte treten auch Ciliaten wie Myrionecta rubra auf.

Die Verschiebung der Phytoplanktonarten hat großen Einfluss auf die gesamte Nahrungskette. Eine Zunahme von Cyanobakterien führt zu geringerem Zooplanktonwachstum, da viele Arten diese nicht fressen oder schwer verwerten können. Braunalgen und Seegras sterben ab, da sie durch die Algenblüte kein Licht mehr bekommen. Dies führt zu mehr Sedimentablagerung und Anoxie.

Im eutrophen Gewässer kommt es zur Zunahme der Biomasse benthischer Tiere an flachen Böden oberhalb der Halokline durch erhöhte Sedimentablagerung. Es können Massensterben durch Sauerstoffmangel oder Freisetzung von Schwefelwasserstoff auftreten, was zu Biodiversitätsverlust und Veränderungen der Artenzusammensetzung führt.

Das Verhältnis von Stickstoff zu Phosphor im Oberflächenwasser ist in der zentralen Ostsee und der Bodensee unterschiedlich. Dieses Verhältnis ist relevant, da es die Verfügbarkeit von Nährstoffen für das Phytoplankton beeinflusst und somit die Zusammensetzung der Artengemeinschaft bestimmt.

Die Menge an Heterotrophen gibt Aufschluss über die Regulation der Autotrophen im Gewässer. Ein hohes Verhältnis von Heterotrophen zu Autotrophen deutet auf eine gesunde Balance hin und hilft übermäßiges Algenwachstum zu kontrollieren. Ein starkes Ungleichgewicht zugunsten der Autotrophen kann auf Eutrophierung hindeuten, also ein übermäßiges Nährstoffangebot im Wasser.

Der Deskriptor 4 im Zusammenhang mit der ökologischen Qualität von Gewässern bezieht sich auf die Erhaltung eines ausgeglichenen Ökosystems mit einer ausreichenden Artenvielfalt und Populationsgröße aller Lebewesen im Nahrungsnetz. Dies stellt sicher, dass langfristig die Populationen stabil bleiben und sich erfolgreich fortpflanzen können.

Makroalgen, auch als große Algen bekannt, bieten eine Möglichkeit, den ökologischen Zustand eines Gewässers einzuschätzen. Ihre Verbreitung, Menge und die Tiefe, bis zu der sie vorkommen, sind Indikatoren für die Wasserqualität. Ein Vorkommen von Makroalgen bis in Tiefen von über 25 Metern deutet auf sehr gute Wasserqualität hin, während ein Vorkommen von Makroalgen nur bis zu 1-2 Meter Tiefe und das Fehlen von mehrjährigen Algen auf schlechte Wasserqualität schließen lässt.

Um die ökologische Qualität eines Gewässers anhand von Makrozoobenthos, also größeren wirbellosen Tieren, zu beurteilen, werden die Artenzusammensetzung und die Häufigkeit der vorkommenden Tiere untersucht. Besonders empfindliche Arten dienen als Indikatoren für die Wasserqualität und die Diversität der Tiere wird anhand von Indizes wie dem Shannon-Wiener-Index oder dem Saprobien-Index bewertet.

Die ökologische Qualität eines Gewässers bezieht sich auf dessen Zustand und Fähigkeit, seine Funktionen aufrechtzuerhalten. Wichtige Qualitätsziele umfassen die Reduzierung von Nährstoffkonzentrationen, die Verbesserung der Wasserklarheit, die Begrenzung des Algenwachstums, die Erhaltung der natürlichen Artenvielfalt und der natürlichen Sauerstoffkonzentration.

Ein Indikator ist ein Messwert, der den Zustand eines Ökosystems oder einer Umweltkomponente widerspiegelt. Um als guter Indikator zu gelten, muss er messbar, eindeutig, reproduzierbar und verständlich sein.

Die Zunahme des Schiffsverkehrs in der Ostsee führt zu verschiedenen Problemen. Zu den wichtigsten zählen die Verschmutzung der Gewässer durch Öl, Abwasser und Chemikalien sowie die Störung der Meeresfauna durch Lärm und Unterwasserbau.

Klimaerwärmung hat signifikante Auswirkungen auf die Ostsee. Es kommt zu höheren Wassertemperaturen, zu mehr Algenblüten und zu Sauerstoffmangel in tieferen Wasserzonen. Diese Veränderungen beeinflussen die Artenvielfalt und die Ökosysteme der Ostsee negativ.

Eutrophierung ist die Überdüngung von Gewässern mit Nährstoffen wie Stickstoff und Phosphor. Dieses führt zu verstärktem Algenwachstum, Sauerstoffarmut und Biodiversitätsverlust. In der Ostsee ist Eutrophierung ein besonders großes Problem, da sie zu einem unnatürlichen Ungleichgewicht in den Ökosystemen führt.

Die Überfischung in der Ostsee stellt eine große Gefahr für die Fischbestände dar. Die Fangquoten werden oft nicht eingehalten, was zu einem Rückgang der Bestände führt und das biologische Gleichgewicht stört.

Die Verschmutzung der Ostsee mit Chemikalien und Schadstoffen führt zu toxistischen Effekten auf die Flora und Fauna. Diese Stoffe können sich in der Nahrungskette anreichern und schwerwiegende Schäden anrichten.

Das Nährstoffverhältnis von Stickstoff zu Phosphor (N:P) in der Ostsee zeigt, welches Element als begrenzender Faktor für das Wachstum von Algen wirkt. Im Idealfall liegt das Verhältnis bei 16:1, jedoch führt ein Überfluss an Stickstoff zu einem Ungleichgewicht und fördert die Bildung von Cyanobakterien.

Die biologische Zersetzung von Nährstoffen erfolgt in unterschiedlicher Geschwindigkeit. Während Stickstoff relativ schnell verstoffwechselt wird, dauert die Zersetzung von Phosphor deutlich länger. Dies führt zu einer Anhäufung von Phosphor in der Ostsee und begünstigt die Eutrophierung.