Das Ziel von Untersuchungen zum Biomonitoring besteht darin, über Stoffkonzentrationen in Organismen Hinweise auf die unterschiedliche bioverfügbare Belastung der Umwelt zu bekommen. Voraussetzung ist aber ein Verständnis der Akkumulationsstrategie und eine Kalibrierung entsprechender Organismen sowie ein adäquates experimentelles Design der Probenahme. In der vorliegenden Arbeit werden erste Ergebnisse üner Schwermetalle (Pb, Cd, Cu, Zn und Hg) in 8 ausgewählten Tierarten der Bodenfauna präsentiert. Berücksichtigt wurden Herzmuscheln (Cerastoderma edule), Miesmuscheln (Mytilus edulis), Tellmuschel (Macoma baltica) sowie die Polychaeten Nephtys hombergii / N. cirrosa, Arenicola marina, Nereis devisicolor und Scolelepis squamata. Das Material wurde teils in Dauerstationen des NLÖ-Forschungsstelle Küste im Watt bei Norderney gewonnen, teils an zusätzlichen Stationen am seeseitigen Strand der Insel. Die Eignung der Organismen wurde in orientierenden Experimenten zur Toxicokinetik der betrachteten Elemente getestet. Wegen beobachteter Tendenzen zur Nettoakkumulierung sind sowohl Herzmuscheln (C. edule) als auch Miesmuscheln, (M. edulis) zumindest mit Einschränkung, für ein Biomonitoring geeignet. Lediglich Zn muss für die Miesmuscheln als reguliert angesehen werden. Bei den Polychaeten deuten die Ergebnisse darauf hin, dass N hombergii / N. cirrosa und, mit Einschränkungen, A. marina hinsichtlich aller betrachteten Elemente für ein Biomonitoring geeignet sind. Aus dem Vergleich mit Literaturdaten ergeben sich keine Hinweise auf eine erhöhte Metallverfügbarkeit für unterschiedliche Untersuchungskollektive an den beiden Standorten Norderneys. Within the concept of biomonitoring, chemical concentration levels in organisms are regarded as indicators of the bioavailable fraction of substances in the environment. Knowledge of corresponding accumulation strategies, calibration of biomonitors and an adequate experimental design are important preconditions for this concept. In this paper we report preliminary results of heavy metals (Pb, Cd, Cu, Zn and Hg) in 8 selected macrobenthic species, including the Common Cockle (Cerastoderma edule), the Common Mussel (Mytilus edulis) and the Baltic Tellin (Macoma baltica) as well as the polychaetes Nephtys hombergii / N. cirrosa, Arenicola marina, Nereis devisicolor and Scolelepis squamata. Samples were partly taken from long-term stations of NLÖ-Forschungsstelle Küste in the Wadden Sea at Norderney, partly from additional stations at the exposed sandy beach of the island. First experiments on the metal toxicokinetics provide some indication on the suitability of the organisms tested for biomonitoring. The Common Cockle, C. edule, as well as the Common Mussel, M. edulis, may be used as biomonitiors, according to observed net accumulation for most elements tested. Only Zn seems to be regulated in mussels. Results for polychaetes indicate that collectives of N. hombergii / N. cirrosa and A. marina may be used as biomonitors for all elements tested, at least at first aproximation In comparision to literature data, metal availabilities in different collections from both localities of the island of Norderney seem to be not elevated.
In der vorliegenden Arbeit werden erste Ergebnisse über Schwermetalle (Pb, Cd, Cu und Zn) in 8 ausgewählten Tierarten der Bodenfauna (Cerastoderma edule, Mytilus edulis, Macoma balthica, Nephtys hombergii, Nephtys cirrosa, Arenicola marina, Nereis diversicolor und Scolelepis squamata) präsentiert. Das Ziel dieser Untersuchung zum Biomonitoring besteht darin, über Stoffkonzentrationen in Organismen Hinweise auf die unterschiedliche bioverfügbare Belastung der Umwelt zu bekommen. Das Material wurde teils im Watt bei Norderney, teils am seeseitigen Strand der Insel gewonnen. In this paper we report preliminary results of heavy metals (Pb, Cd, Cu and Zn) in 8 selected macrobenthic species (Cerastoderma edule, Mytilus edulis, Macoma balthica, Nephtys hombergii, Nephtys cirrosa, Arenicola marina, Nereis diversicolor und Scolelepis squamata). Within the concept of biomonitoring, chemical concentration levels in organisms are regarded as indicators of the bioavailable fraction of substances in the environment. Samples were partly taken in the wadden-sea of Norderney, partly at the exposed sandy beach of the island.
Summary: In 1980 a survey of the intertidal bottom fauna was carried out in the upper reaches and the limnic tidal area of the Weser estuary between Bremerhaven and Bremen. The upper reaches are part of the natural estuarine brackish water zone. The limnic tidal area can no longer be regarded as a true fresh water habitat, because in recent years the entire course of the Weser has received a brackish character by wastes from potassium mining. From the 38 benthic animal species found, 16 species are oligochaetes, which also in quantitative respect are the most important group. A faunal break near Rodenkirchen, where the average chloride concentration is about 1 to 1,5 ‰, divides the area in a lower and an upper section. In the lower section the brackish water oligochaetes Tubifex costatus, Paranais litoralis and Peloscolex heterochaetus are the dominat species. The upper section (which includes the formerly limnic, but now briny area) is dominated by the limnic oligochaetes Limnodrilus hoffmeisteri and Tubifex tubifex, furthermore Paranais litoralis, Tubifex costatus and larvae oft the dipterous Ceratopogonidae are common and abundant. In the intertidal banks the following habitats can be distinguished: Reed beds; Mud flats; Mixed bottom; Sandy flats; Hard bottoms; Concerning the productivity of the investigation area the following conclusions may be drawn: In the upper reaches and the limnic tidal area of the Weser reed beds and mud flats are the only habitats where a considerable production of the benthic fauna takes places. The large sandy banks of the main river bed represent a habitat which is extremely poor or even uncolonized. Diskussion und Zusammenfassung: Im Jahre 1980 erfolgte eine Bestandsaufnahme der Bodenfauna in den Wattensäumen der Unterweser. Von der insgesamt 50 km langen Flußstrecke gehört ein unterer Teil (Bremerhaven – Brake) zum natürlichen Brackwasser, ein oberer, ebenfalls noch den Gezeiten unterworfener Teil (Brake – Bremen) war früher limnisch, ist gegenwärtig jedoch durch Abwässer der Kali-Industrie in ein schwaches Brackwasser verwnadlet. Von den 38 im Gebiet gefundenen Tierarten der Bodenfauna bilden die Oligochaeten mit 16 Arten die stärkste und auch in quantitativer Hinsicht bedeutendste Gruppe. Die Verbreitung der Tierarten lässt eine Häufung von Vorkommensgrenzen und Abundanzsprüngen bei Rodenkirchen, mittlerer Chloridgehalt 1 bis 1,5 ‰ erkennen. An dieser Stelle wurde die Unterweser in einen unteren und einen oberen Abschnitt gegliedert. Im unteren Abschnitt (natürliches Brackwasser mit seewärts steigender Konzentration) sind die Brackwasseroligochaeten Tubifex costatus, Paranais litoralis und Peloscolex heterochaetus die dominierenden Tierarten. Im oberen Abschnitt (teils schwach konzentriertes, natürliches Brackwasser, überwiegend ehemals limnisches, jetzt künstlich versalzenes Gebiet) herrschen die limnischen Oligochaeten Limnodrilus hoffmeisteri und Tubifex tubifex vor und Paranais litoralis, Tubifex costatus sowie Larven der Dipterenfamilie Ceratopogonidae sind weitere stetige und häufige Bodentiere. Die Ufer beider Abschnitte weisen folgende eulitorale Lebensräume auf: Riedbestände; Schlickböden; Mischböden; Sandböden; Sekundäre Hartböden; Aus produktionsbiologischer Sicht ist aus den Ergebnissen zu folgern: Riedbestände und Schlickwatten der Unterweser sind die einzigen Stätten, in denen eine nennenswerte Produktion der Bodenfauna stattfindet, da die Sandböden der Ufer des Hauptstromes schwach oder gar nicht besiedelt sind.
Lebensraum der benthischen Wirbellosen (Makrozoobenthos (MZB) = Makrofauna) ist der Meeresboden und die Pflanzenbestände, die den Meeresboden bewachsen. Das Makrozoobenthos lebt meist im Boden selbst (Infauna). Dabei gibt es nahezu ausschließlich Wirbellose, die im Sediment also den Weichböden siedeln, aber kaum Arten, die befähigt sind in Gestein zu bohren also im Hartsubstrat vorkommen. Viele Wirbellose leben aber nicht im sondern auf dem Meeresboden (Epifauna) und zwar sowohl auf Weich- als auch Hartböden. Viele epibenthisch lebende Wirbellose sind vagil, also frei beweglich, doch auch am Untergrund anhaftende oder verankerte und damit sessile Tiere gibt es unter ihnen. Von der Epifauna können Wirbellose, die mit Pflanzenbeständen vergesellschaftet sind, weiter spezifiziert werden. Viele verschiedene Tiergruppen besiedeln den Meeresgrund. Zu den artenreichsten und zahlenmäßig dominierenden Gruppen zählen die Borstenwürmer (Polychaeta), Flohkrebse (Amphipoda), Muscheln (Bivalvia) und Schnecken (Gastropoda). Der Sedimenttyp bestimmt, welche Tiere sich auf oder im Meeresboden ansiedeln. So sind die Weichbodengebiete (z. B. Sand, Schlick oder Kies) ohne Vegetation dominiert von Borstenwürmern und Muscheln. Gebiete mit Vegetation und Hartbodengebiete (z. B. Steine, Blöcke oder Buhnen) sind typischerweise geprägt von Epifauna, wie Flohkrebsen und anderen Krebstieren sowie Schnecken. Abb. 1: Die Ein- und Ausstromöffnungen der im Weichboden lebenden Sandklaffmuscheln (oben links), eine Wellhornschnecke auf tiefliegendem Schlickgrund (oben rechts), eine Seescheide, Meeresassel auf Seegrasblättern (unten links) und eine Ostseegarnele in mitten von Seescheiden auf einem Brauntang (unten rechts). Die bestimmenden Faktoren für die Verteilung einzelner Arten und die Zusammensetzung der Faunengemeinschaften sind Salzgehalt, Wassertiefe und, wie oben beschrieben, die Form des Untergrundes. Dabei hängen Salzgehalt und Wassertiefe eng zusammen. Eine sogenannte Sprungschicht, die sich in etwa bei 15 m Wassertiefe in den offenen Küstengewässern befindet, trennt eine obere Wasserschicht mit niedrigerem Salzgehalt und höherer Temperatur von einer tieferen Wasserschicht mit höherem Salzgehalt und niedrigerer Temperatur. Die Artenvielfalt ist höher in den salzreicheren, tiefer liegenden Meeresböden. Der überwiegende Teil der Küstengewässer liegt oberhalb der saisonalen Sprungschicht. Neben dem vertikalen gibt es auch einen horizontalen Salzgehaltsgradienten mit ca. 18 - 20 psu im westlichen und ca. 6 - 8 psu im östlichen Teil der Außenküste. Auch am Übergang zwischen den inneren und äußeren Küstengewässern ergibt sich ein Salzgehaltsgradient. In den innersten Bereichen mancher Ästuare und Bodden herrschen nahezu Süßwasserverhältnisse, wodurch Faunenelemente wie Insekten(larven), Oligochaeten (Wenigborster) oder Schnecken zum Artenspektrum hinzutreten. Innerhalb dieser Salzgehaltsgradienten ergibt sich ein Artenminimum, das bei einem Salzgehalt zwischen 5 und 8 psu liegt. Die Wirbellosen nehmen die Vermittlerrolle zwischen den Primärproduzenten, den Pflanzen, und den oberen Stufen des Nahrungsnetzes ein. Sie ist also ein wichtiger Sekundärproduzent und Nahrungsgrundlage der meisten Fische und einiger Vogelarten. Gleichzeitig ernähren sich die meisten Arten der Wirbellosen von Plankton und Detritus, einzelne auch von Großalgen oder Angiospermen. Sie bilden also einen essentiellen Teil der marinen Nahrungsnetze. Als Besonderheit der marinen Wirbellosenfauna kann angesehen werden, dass einige Arten ähnlich wie die Pflanzen einen eigenständigen Lebensraum auf der Oberfläche des Meeresbodens bilden können. Dies trifft vor allem auf die Muschelbänke, aber auch auf die Kolonien von Schwämmen oder Moostierchen. Diese epibenthischen Arten „übernehmen“ die Schutzfunktion, die Vegetationsbestände für Wirbellose haben. Entsprechend ähnlich sind sich auch die Lebensgemeinschaften, die sich innerhalb dieser Lebensräume ausbilden. Abb. 2: Strandkrabbe auf Beutefang in einer Miesmuschelbank (links) und eine Kolonie von Blättermoostierchen (rechts), die ähnliche Wuchsformen wie Rotalgen dieser Tiefenbereiche annehmen. Aktuell stehen verschiedene Verfahren zur Bewertung der benthischen Wirbellosenfauna in Nord- und Ostsee zur Verfügung: Ostsee MarBIT ( Mar ine B iotic I ndex T ool) ( MARILIM 2015 , Berg et al. 2017). Nordsee M-Ambi (M ultimetric A ZTI M arine B iotic I ndex ) ( Borja et al. 2000, Muxika et al. 2007) modifiziertes MarBIT -Verfahren für Helgoland (Boos et al. 2009)
Zum Makrozoobenthos der Übergangsgewässer zählen Arten die auf, teilweise oder vollständig in marinen Sedimenten leben. Dazu zählen Borstenwürmer (z. B. Pierwurm, Wattringelwurm), Krebstiere (z. B. Schlickkrebs), Muscheln (z. B. Sandklaff-, Herz-, Tell- und Miesmuschel) Schnecken (z. B. Wattschnecke) und Vertreter einiger weiterer Gruppen. In unterschiedlicher Zusammensetzung besiedeln sie Sand- und Schlickwatt, Rinnen und Hartböden. Die Makrozoobenthosbesiedlung von Übergangsgewässern ist im Wesentlichen durch den Salzgradienten bestimmt. Je nach Salinität des Brackwassers zwischen 5 und 18 PSU, kann ein Übergangsgewässer in verschiedene Bereiche eingeteilt werden. Das Makrozoobenthos indiziert eine Reihe von Stressoren, die auf ein Übergangsgewässer wirken, wie: Eutrophierung mechanischer Stress (z.B. durch, Unterhaltungs- und Ausbaubaggerungen, Schleppnetzfischerei), Klimaänderung Verschiebung der oberen Brackwassergrenze stromaufwärts Einschleppung fremder Arten Trübung Schadstoffe hydromorphologische Veränderungen Zur Bewertung der meso-/polyhalinen Bereiche von Übergangsgewässern steht der Multimetric AZTI Marine Biotic Index (M-Ambi) (Borja et al. 2000, Muxika et al. 2007, Heyer 2007) zur Verfügung. In oligohalinen Bereichen kommt das Ästuartypieverfahren (AETV) (Krieg 2010) zur Anwendung (LAWA-AO 2021, Kennblätter Makrozoobenthos (25) (2020)) . Diese Verfahren sind zwar interkalibriert, in der Oberflächengewässerverordnung (2016) sind sie aber nicht aufgeführt. Daher steht die Beschreibung dieser Verfahren in www.gewaesser-bewertung.de noch aus. Bis dahin können weitergehende Informationen dem RaKon- Arbeitspapier III: Untersuchungsverfahren für biologische Qualitätskompon enten entnommen werden bzw. den Quellen unter „Weiterführende Literatur“.
Die benthische Wirbellosenfauna der Nordsee umfasst die Lebensgemeinschaften des Eulitorals (Wattflächen) und des Sublitorals. Die verschiedenen Habitate wie Sand- und Schlickwatt, Rinnen und Hartböden werden von einer unterschiedlichen Zusammensetzung der Wirbellosenfauna aus Borstenwürmern, Krebstieren, Muscheln Schnecken besiedelt. Die Wirbellosenfauna indiziert eine Reihe von Stressoren wie: Eutrophierung mechanischer Stress (z. B. durch Schleppnetzfischerei, Unterhaltung) Auswirkungen des Klimawandels Einschleppung gebietsfremder Arten Schadstoffe hydromorphologische Veränderungen Zur Bewertung der benthischen Wirbellosenfauna in den eulitoralen Sandwatten und des Sublitorals bis zur 1-Seemeilen-Grenze der Deutschen Bucht (Nordsee) steht der Multimetric AZTI Marine Biotic Index ( M-Ambi ) (Borja et al. 2000, Muxika et al. 2007) zur Verfügung. Dieses Verfahren ist zwar interkalibriert, in der Oberflächengewässerverordnung (2016) ist es aber nicht aufgeführt. Daher steht die Beschreibung dieses Verfahrens in www.gewaesser-bewertung.de noch aus. Bis dahin können weitergehende Informationen dem RaKon- Arbeitspapier III: Untersuchungsverfahren für biologische Qualitätskompon enten entnommen werden bzw. den Quellen unter „Weiterführende Literatur“. Zur Bewertung der benthischen Wirbellosenfauna des Felswatts und der tiefen Rinnen der Hochseeinsel Helgoland steht das modifizierte MarBIT-Verfahren (Boos et al. 2009) zur Verfügung. Da es keine vergleichbaren Gewässertyp gibt, ist dieses Verfahren nicht interkalibriert und wird daher nicht ausführlicher beschrieben.
Das Projekt "Durchfuehrung von Sedimenttests mit Lumbriculus variegatus und Chironomus sp. fuer 3,4-Dichloranilin (3,4-DCA) im Rahmen der EG-AltstoffV" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden durchgeführt.
Das Projekt "Struktur, Funktion und Dynamik von Wald-Ökosystemen - Untersuchung an Protozoen- und Araneen-Zönosen. Tiere als Indikatoren für Veränderungen in Waldökosystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Ulm, Abteilung Ökologie und Morphologie der Tiere (Biologie III) durchgeführt. Struktur und Funktion von Landoekosystemen sind erst unzulaenglich bekannt. Das gilt, trotz umfassender Forschungsprojekte (z.B. Solling - Suedniedersachsen), ganz besonders fuer Waelder. Die empfindlichsten Luecken bestehen hier vor allem auf zoologischer Seite. Es existieren zwar eingehende Untersuchungen ueber den Energieumsatz der Tiere, ueber Struktur und Dynamik von Zoozoenosen und Populationen sowie ueber die bodenbiologische Bedeutung einzelner Tiergruppen; die mannigfachen Wechselbeziehungen zwischen verschiedenen Populationen, ihre Bedeutung im Elementhaushalt, ihre Leistungen bei Gestaltung und Erhaltung von Oekosystemen,, ihre Indikatoreigenschaften fuer gravierende - auch anthropogen bedingte - Veraenderungen im Oekosystem etc. sind weitgehend unbekannt. Eine wesentliche Ursache fuer diese Wissensluecken ist in den hohen Zahlen an Arten und Entwicklungsstadien sowie in den Schwierigkeiten ihrer Determination und quantitativen Erfassung zu suchen. Seit 1977 wird von Ulm aus versucht, neue Erkenntnisse zu den o.g. Punkten zu gewinnen. Diese Arbeiten werden seit 1984 im Rahmen eines Projektes des 'Europaeischen Forschungszentrum fuer Massnahmen zur Luftreinhaltung' durch Grundlagenforschung auf verschiedenen Gebieten, unter besonderer Beruecksichtigung der Kausalanalyse von Waldkrankheiten, besonders in Fichtenbestaenden, fortgefuehrt. Dabei geht es vor allem um den Massenwechsel von Populationen (und die Klaerung der Ursachen); die Indikatoreigenschaften von Tieren fuer Waldschaeden; den Einfluss von Mineralduengergaben, Wasserzufuhr und Trockenheit; den Anteil der Tiere im Bioelementfluss und die Elementakkumulation der Tiere.
Das Projekt "Die Wirkung von Pestiziden auf die Mesofauna und den CO2-Gasaustausch eines terrestrischen Modelloekosystems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Battelle-Institut e.V. durchgeführt. In Weiterentwicklung und unter Zusammenfuehrung der Forschungsansaetze aus den FE 10603051/01 und 10603069 sollen mit dem entwickelten Modelloekosystem des Auftragnehmers zusaetzliche biotische (Encytraeen-Entwicklung) und abiotische (Gasaustausch) Parameter erfasst werden. Die Ergebnisse werden Toxizitaetstests mit Encytraeen (Borstenwuermer) im Labor gegenuebergestellt. Ziel ist die Integration unterschiedlicher, fuer eine Bewertung von Stoffen geeigneter Testparameter, um eine bessere Einschaetzung oekosystemarer Prozesse unter Schadstoffeinwirkung zu erhalten.
Das Projekt "Entwicklung von Testmodellen zur Pruefung der Toxizitaet von Umweltchemikalien an terrestrischen Tieren unter Bedingungen im Laboratorium und im Feldversuch" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesgesundheitsamt, Institut für Wasser-, Boden- und Lufthygiene durchgeführt. Als Primaer- und Sekundaerzersetzer von organischen Bestandteilen der Bodenstreu wurden Arthropoden (Collembola: H.bengtssoni, O.fimatus, F.candida, P.minuta u. S.coeca), (diptera: M.domestica u. N.modesta) sowie Annelida (Oligochaeta: L.rubellus) als geeignete Gruppe von Testtieren erkannt. Es sind Organismen aus den obersten Bodenschichten, die fuer Lebensgemeinschaften in diesen Bodenbereichen repraesentativ sind, eine Bedeutung bei der Stoffumsetzung haben und sich gleichzeitig kostenguenstig fuer Testversuche in Massen zuechten lassen. Fuer Collembolen- und Dipteren-Arten wird das Verfahren der Massenzucht aus der kostenguenstigeren 'Erhaltungszucht mit Ueberschuss' beschrieben. Fuer L.rubellus werden Moeglichkeiten zur Massenzucht aufgezeigt. Der mit Collembolen entwickelte Test zur Bestimmung akuter Schaedigungen durch Chemikalien zeigte die unterschiedliche Empfindlichkeit einzelner Arten fuer die gleiche Substanz. Das Testverfahren wurde auf seine Brauchbarkeit ueberprueft. Mit Fliegenlarven wurde ein Testverfahren zur Feststellung subletaler Wirkungen von Chemikalien entwickelt. Hier wird die Leistungsminderung von Fliegenlarven beim Stoffumsatz am unterschiedlichen Wachstum von Pflanzen dargestellt ('Fliegenlarven-Pflanzenwachstumstest').