Der INSPIRE-Dienst Verteilung der Arten (Tierarten gemäß Concept URL: http://www.eionet.europa.eu/gemet/concept/10073 und Pflanzenarten gemäß Concept URL: http://www.eionet.europa.eu/gemet/concept/8908) gibt einen Überblick über die Verteilung der Tier-, Pflanzen und Pilzarten im Freistaat Thüringen. Der Datensatz entstammt dem Thüringer Arten-Erfassungsprogramm, welches 1992 bei der Thüringer Landesanstalt für Umwelt und Geologie (jetzt TLUBN) aufgebaut wurde. Der Datenbestand wird seitdem kontinuierlich aktualisiert, erweitert und ausgewertet. Erfassungsschwerpunkte sind: • gefährdete Arten • gesetzlich besonders und streng geschützte Arten • sonstige faunistisch und floristisch bemerkenswerte Arten. Weiterhin werden Arten in bestimmten Gebieten wie Schutzgebieten und schutzwürdigen Bereichen vertieft erfasst. Zu den Artendaten zählen bzgl. der Fauna die Unterteilungen Amphibien, Fische / Rundmäuler, Reptilien, Säugetiere, Vögel, Heuschrecken, Käfer, Libellen, Spinnentiere, Schmetterlinge, Weichtiere und weitere Wirbellosengruppen. Der Datensatz der in Thüringen vorkommenden Pflanzen- und Pilzarten beschränkt sich zunächst auf folgende Artengruppen: Farn- und Blütenpflanzen, Moose, Flechten, Armleuchteralgen, Süßwasser-Rotalgen und „Groß-Pilze“ (Fungi). Mittelfristig ist vorgesehen, dieses Spektrum um die phytoparasitischen Kleinpilze zu erweitern. Großteils stammen die faunistischen Daten aus der Zeit ab 1985; es sind aber auch historische Daten enthalten. Datenquellen sind u. a. Beobachtungen aus Gutachten im Auftrag der Naturschutzverwaltung (Schutzwürdigkeitsgutachten, Artenhilfsprogramm-Basis-Erhebungen, regionale Erfassungen...), aus Faunistik-Projekten, ehrenamtliche Kartierungen, andere Gutachten, soweit hierfür Ausnahmegenehmigungen erforderlich waren, sowie Literatur. Die Daten der Pflanzen und Pilze entstammen ebenfalls unterschiedlichen Datenquellen. Dazu gehören Auswertungen von Publikationen von Mitte des 16. Jahrhunderts bis heute sowie die fortlaufende Auswertung neu erscheinender Literatur. Weitere Datenquellen sind Herbarien, unveröffentlichte Gutachten und akademische Abschlussarbeiten sowie unsystematische Einzelmeldungen. Der größte Teil der Daten geht jedoch auf systematische Erhebungen seit Ende des 20. Jahrhunderts zurück, die durch ehrenamtliche Fachvereinigungen und ihrer Mitglieder (z. T. in Kooperation des TLUBN und seiner Vorgänger) erfasst wurden (Thüringische Botanische Gesellschaft e. V., Arbeitskreis Heimische Orchideen e. V., Thüringer Arbeitsgemeinschaft Mykologie e. V., bryologisch-lichenologische Artenkenner etc.). Bei einzelnen Artengruppen gehen die meisten Daten auf das Engagement einzelner Personen zurück (Armleuchteralgen, Süßwasser-Rotalgen). Der Datenbestand ist bezüglich der verschiedenen Arten wie bezüglich der regionalen Erfassungsintensität und Datendichte pro Flächeneinheit heterogen und daher unterschiedlich repräsentativ. So liegen z. B. floristische Daten, die vor 2000 erhoben wurden und für „kommune“ Arten oft nur Rasterangaben vor. Punktgenaue Daten wurden im Wesentlichen nach dem Jahr 2000 und meistens nur für seltene und gefährdete oder sonstige bemerkenswerte Arten erfasst. Es ist daher stets an Hand der Recherche-Ergebnisse zu prüfen, ob die Artendaten für den vorgesehenen Zweck ausreichend sind oder ob weitere Recherchen / Kartierungen erforderlich sind. Weiterhin ist zu betonen, dass in Deutschland alle Artangaben zunächst so aufgenommen werden, wie sie in der entsprechenden Quelle enthalten sind. Der vorliegende Datenbestand ist folglich eine Nachschlagemöglichkeit für diese Daten. Deshalb ist vor der Ableitung weitreichender Konsequenzen aus dem Vorkommen einzelner Arten die Plausibilität und Aktualität des entsprechenden Artvorkommens zu prüfen. Entsprechend der EU-Richtlinie INSPIRE liegt der Datensatz als Grid auf Basis der flächentreuen Lambert Azimutal-Projektion (ETRS89-LAEA-Raster) mit einer Rasterweite von 10 km vor.
Die Algenforscher der Deutschen Botanischen Gesellschaft haben die Froschlaichalge (Batrachospermum gelatinosum) zur Alge des Jahres 2010 gekürt. Sie möchten damit auf diese gefährdete Pflanze unserer heimischen Gewässer aufmerksam machen. Froschlaichalgen werden immer rarer, da ihr Lebensraum schwindet. Sie sind auf sauberes und kühles Wasser angewiesen, das jedoch oft zugebaut oder durch Abwässer und Pflanzenschutzmittel verunreinigt wird oder bei zu starker Wasserentnahme ganz versiegt.
Die Umweltschutzorganisation Greenpeace Brasilien konnte erstmals Unterwasseraufnahmen des 9500 Quadratkilometer großen Korallenriff im Mündungsgebiet des Amazonas im Atlantik machen. Die Aufnahmen zeigen eine einzigartige Welt von von Schwämmen, Hart- und Weichkorallen, Rotalgen und Millionen von Fischen. Ein Team von Experten, darunter mehrere Ozeanographen, die die Entdeckung des Riffs im 2017 bekannt gegeben haben, sind mit dem Greenpeace-Schiff "Esperanza" auf Expedition, um das gigantische Ökosystem, das vom Französisch Guyana bis zum brasilianischen Bundesstaat Maranhão reicht, zu dokumentieren.
Der vorliegende Band der Roten Liste gefährdeter Tiere, Pflanzen und Pilze Deutschlands behandelt die Pflanzengruppen der terrestrischen, limnischen und marinen Lebensräume (mit Ausnahme der marinen Makroalgen, die schon in Band 2 bei den Meeresorganismen publiziert wurden). Damit ist die Gefährdungsanalyse der Pflanzen in dieser Reihe abgeschlossen. In diesem Band werden die Farn- und Blütenpflanzen (Trachaeophyta) mit 4.305 Taxa und die Moose (Anthocerophyta, Marchantiophyta und Bryophyta) mit 1.195 Taxa vollständig behandelt. Die ebenfalls hier behandelten vier Algengruppen, die limnischen Braunalgen (Phaeophyceae) und Rotalgen (Rhodophyta), die limnischen Kieselalgen (Bacillariophyta), die Schlauchalgen (Vaucheriaceae) sowie die Zieralgen (Desmidiales), umfassen mit 3.152 Taxa etwa 60 % der in Deutschland etablierten Algentaxa. Die Roten Listen informieren über die Bestandssituation, Gefährdung der Taxa sowie Verantwortlichkeit Deutschlands für die weltweite Erhaltung, sie sind damit eine unentbehrliche Grundlage für die Naturschutzpraxis. Dieser umfassende Überblick wird ergänzt durch Gesamtartenlisten sowie zahlreiche Zusatzinformationen zur Biologie, Vielfalt und Bedeutung der behandelten Pflanzengruppen.
„Der vorliegende Bericht stellt ein Bewertungssystem nach EU-Wasserrahmenrichtlinie für die Qualitätskomponente Makrophyten (Angiospermen und Makroalgen) in Küsten- und Übergangsgewässern vor. Dieses Bewertungssystem wurde exemplarisch für die Küsten- und Übergangsgewässer der Weser und die Küstengewässer der Elbe entwickelt. Gleichwohl hat es den Anspruch, auch für das Übergangsgewässer Elbe und die Wasserkörper gleichen Typs in den angrenzenden Flussgebietseinheiten (Ems, Eider) anwendbar zu sein. Das Bewertungssystem stützt sich auf die Auswertung von historischen und rezenten Quellen zur Verbreitung und Entwicklung von Seegras- und Makroalgenbeständen seit Beginn des 19. Jahrhunderts im deutschen Nordseeküstengebiet. Auf Grundlage dieser Quellen wurde zunächst eine Liste der potentiell im Gebiet vorkommenden Arten erstellt und eine Beschreibung der verschiedenen durch Makrophyten geprägten Biotoptypen vorgenommen. Das Artenspektrum umfasst 2 Seegrasarten und 152 Makroalgenarten, davon 61 Grün-, 65 Braun- und 56 Rotalgen. Das Vorkommen dieser Arten ist weitgehend auf lagestabile Substrate in der euphotischen Zone der Wasserkörper beschränkt. Entsprechend reagieren sie sensitiv auf eine Verschlechterung des Lichtklimas (Zunahme der Wassertrübung) und auf die Einwirkung hydrodynamischer Kräfte (Seegang, Strömung) oder anderer mechanischer Belastungen (z.B. Fischerei). Eine verringerte Gewässerqualität zeigt sich an den Makrophyten einerseits durch den Rückgang von Seegrasbeständen und mehrjährigen Rot- und Braunalgenarten, andererseits durch die massive Zunahme der Grünalgenentwicklung. Gestützt auf diese Erfahrung wurde das Bewertungssystem aufgebaut. Für die Entwicklung des Systems und die Definition der Klassengrenzen bei den einzelnen Qualitätsmerkmalen wurden bereits bestehende bzw. vorgeschlagene Bewertungssysteme verschiedener EU-Mitgliedstaaten ausgewertet. In diesem Zusammenhang werden auch die indexbasierten Bewertungsmethoden „Standorttypieindex“ (STI) und „ecological evaluation index“ (EEI) diskutiert. Beide Methoden werden für das Bearbeitungsgebiet als ungeeignet eingeschätzt. Das vorgestellte Bewertungssystem für Makrophyten stützt sich als kombinierte Methode auf die Klassifizierung mehrerer Qualitätsmerkmale der Angiospermen und Makroalgen. Dieses sind: Artenspektrum mariner Angiospermen; Ausdehnung der Seegrasbestände; Dichte der Seegrasbestände (Bedeckungsgrad); Anzahl von Rot- und Braunalgenarten; Anzahl mehrjähriger Arten; maximale Ausdehnung sommerlicher Grünalgenbestände (nur Eulitoral); Biomasse opportunistischer Grünalgen und Tiefenverbreitung mariner Makroalgen. Während für das Merkmal „Ausdehnung sommerlicher Grünalgenbestände“ bereits ein regelmäßiges Monitoringprogramm existiert, das auch den Anforderungen der WRRL genügt, müssen die Überwachungsuntersuchungen für die anderern Komponenten des Systems noch neu konzipiert bzw. aus bestehenden Designs weiterentwickelt werden. Basisuntersuchungen sind für den gesamten Bereich des euphotischen Sublitorals nötig. Es wird angeregt, das vorgestelle Bewertungsystem mit Hilfe von entsprechend ausgerichteter Forschung weiterzuentwickeln. Insbesondere wird vorgeschlagen – nach niederländischem Vorbild – eine potentielle Verbreitungskarte für Seegras im Eu- und Sublitoral auszuarbeiten.“
Mit Band 2 wird die Erhaltungssituation vieler Artengruppen der deutschen Meeresgebiete analysiert: 1. In der Roten Liste der Meeresfische wurde durch die erstmalige Anwendung der neu gefassten Etablierungskriterien das Artenspektrum auf knapp 100 Arten verringert. 2. Die ca. 1.250 Arten der bodenlebenden wirbellosen Tiere verteilen sich auf die Gruppen: - Schwämme (Porifera) - Nesseltiere (Cnidaria) - Weichtiere (Mollusca) - Vielborster (Polychaeta) - Wenigborster (Oligochaeta) - Igelwürmer (Echiurida) - Asseln (Isopoda) - Zehnfüssige Krebse (Decapoda) - Stachelhäuter (Echinodermata) - Seescheiden (Ascidiacea). Erstmalig aufgenommen wurden: - Seepocken (Balanomorpha) - Kumazeen (Cumacea) - Flohkrebse (Amphipoda) - Asselspinnen (Pantopoda) - Moostierchen (Bryozoa) - Schädellose (Acrania). In der Roten Liste der marinen Makroalgen finden sich rund 350 Vertreter der - Grünalgen (Chlorophyta) - Braunalgen (Phaeophyceae) - Rotalgen (Rhodophyta).
Im Bereich Helgoland befindet sich keine von menschlichem Einfluss unberührte Region, die als Referenz herangezogen werden könnte. Als Alternative wurde der Referenzzustand im Sinne der WRRL anhand historischer Daten über die marine Makrophytenvegetation vor etwa 100 Jahren definiert. Die notwendigen Kriterien für eine Skalierung der Gewässergüte mussten sich aufgrund der wenigen quantitativen Untersuchungen zum Artbestand auf Helgoland an Literaturangaben zu ähnlichen Untersuchungsgebieten orientieren. Grundlage der Bewertungsmethode für die Makrophyten bei Helgoland gemäß WRRL bildet der Helgoland Phytobenthic Index (HPI) , der speziell für den Küstengewässertyp „Helgoland“ in Anlehnung an bereits entwickelte Indices aus anderen Nordsee-Anliegerstaaten entwickelt wurde. Der Index ist modular aufgebaut und beinhaltet Messgrößen, die einerseits langfristige Veränderungen wahrnehmen können, wie der Bestand an dominanten, langlebigen Braunalgen der Gattung Fucus , andererseits auch kurzfristige Veränderungen abzubilden vermag, wie Veränderungen in der Artenzusammensetzung oder das massenhafte Auftreten von annuellen Grünalgen. Die vier Module im HPI sind multimetrisch aufgebaut und beinhalten unterschiedliche interne Messgrößen: Modul Artenreichtum: Zusammensetzung des Phytobenthos im Eulitoral Modul Grünalgen: Quantitative Anteile der Grünalge Ulva lactuca am Gesamtbestand im Eulitoral (Abundanzen, Bedeckungsgrad) Modul Fucetum: Bestandsfläche von Fucus serratus im Eulitoral (Verbreitung, saisonale Variation) Modul Sublitorale Tiefengrenzen: Untere Verbreitungsgrenzen von 5 verschiedenen Makroalgen im Sublitoral Modul Artenreichtum Die internen Messgrößen im Modul Artenreichtum werden über eine Gesamtartenliste der vorhandenen Makroalgen des nördlichen Eulitorals erstellt. Aus dieser Liste werden verschiedene Werte ermittelt und in einem Berechnungsverfahren zu einer Qualitätsklasse dieses Moduls umgewandelt. Abiotische Effekte, die durch Veränderungen der Küstenmorphologie und der Habitate, beispielsweise durch Änderung in der Exposition, auf die Artenzusammensetzung wirken, sind mittels eines Küstenfaktors berücksichtigt, der über eine eigene Wertetabelle berechnet wird. Dieser Korrekturfaktor wird im endgültigen Bewertungsschema mit den floristischen Messgrößen verrechnet. Aus Angaben der Fundliste werden berechnet: Die Einteilung der Arten in Opportunisten oder ihre Zugehörigkeit in eine funktionale Gruppe (ESG I oder ESG II) wurde anhand von Literaturangaben durchgeführt. Arten der ESG I entsprechen gemäß ihrer ökologischen Funktion den schnellwüchsigen Arten mit hohem Stoffumsatz und großem Oberflächen:Volumen-Verhältnis, während die Gruppe ESG II langsam wüchsige, perennierende Arten mit dickem Thallus und geringem Oberflächen:Volumen-Verhältnis enthält. Modul Grünalgen ( Ulva -Bedeckung) Als wichtiger Anzeiger für den ökologischen Zustand eines marinen Wasserkörpers können Arten der Grünalgenarten-Gattung Ulva herangezogen werden, da sie bei erhöhten Nährstoffeinträgen mit einer schnellen Zunahme der Biomasse reagieren. Eine im Vergleich zum unbelasteten Zustand erhöhte Abundanz von Ulva lactuca in Helgoland wurde deswegen als eine indikative Messgröße in den HPI aufgenommen. Abundanzwerte werden als prozentualer Bedeckungsgrad in Probenquadraten an Stationen eines festgelegten Punkterasters im Eulitoral ermittelt. Modul Fucetum Insbesondere bestandsbildende Arten des Phytobenthos sind wichtige Anzeiger für den Zustand eines Gewässers. Zu diesem Zweck wird die Ausbreitung der dichten Fucus serratus -Bestände (als Fucetum bezeichnet) ermittelt. Modul Sublitorale Tiefengrenze Algentiefengrenzen sind ein indirektes Maß für Eutrophierung aufgrund von Veränderung im Lichtangebot. An Standorten, an denen das Substratum in der Tiefe nicht begrenzend für die Ausbreitung von Makrophyten ist, eignet sich dieser Faktor als Indikation für den ökologischen Zustand. Angelehnt an frühere Taucharbeiten werden drei Parallel-Transekte im nördlich des eulitoralen Beprobungsgebietes liegenden Sublitoral für die Bewertung herangezogen. Die Tiefengrenzen folgender fünf Arten werden mittels Taucheinsatz gemessen und gehen jeweils als einzelne Messwerte in die Berechnung ein: Laminaria hyperborea als bestandsbildende Braunalge Die Unterwuchs-Rotalgen Delesseria sanguinea , Plocamium cartilagineum , Brongniartella byssoides , Lomentaria spp. (beinhaltet die beiden häufigsten Lomentaria -Arten L. orcadensis und L. clavellosa ) als Begleitarten Um den formalen Anforderungen der WRRL zu entsprechen, müssen die Ergebnisse aus den Feldmessungen als metrischer EQR-Wert (Ecological Quality Ratio) angegeben werden. Dies bedeutet eine Umrechnung aller Messwerte in normierte Werte zwischen 0,0 und 1,0. Der EQR ist entsprechend der fünf Qualitätskategorien oder Klassen der Wasserqualität in fünf gleich große Bereiche von jeweils 0,2 Einheiten aufgeteilt. Für jede Messgröße wurden Grenzwerte für jede Qualitätsstufe aufgrund von Referenzwerten festgelegt. Diese ergaben sich aus historischen Angaben oder durch vergleichbare Studien an anderen Orten der Nordseeküsten. Im Fall des HPI wurden die Grenzwerte für die ersten drei Module nicht in gleichen Abständen gesetzt, sondern in der Weise, dass ein mäßiger Zustand (Klasse 3) den größten Abstand zwischen seinen Grenzwerten besitzt während der sehr gute (Klasse 1) sowie der schlechte Zustand (Klasse 5) den kleinsten Abstand aufweisen (Tab. 1). Dies wurde mit dem zeitlichen Verlauf von Populationsentwicklungen begründet, die im mittleren Bereich die größte Veränderung aufweisen. Tab. 1: Matrix zur Normierung von Messwerten am Beispiel des Moduls Fucetum: der Klasseneinteilung und dem metrischen EQR wurden Klassengrenzen der Messgröße zugeordnet, die den festgelegten Grenzwerten für die Fläche der Fucus -Bedeckung im Feld in m 2 entsprechen. Klassen 5 4 3 2 1 EQR (metrische Skala) 0 - 0,2 > 0,2 - 0,4 > 0,4 - 0,6 > 0,6 - 0,8 > 0,8 - 1,0 Klassenbreite Messgröße 10 % 20 % 40 % 20 % 10 % Klassengrenzen Messgröße 0-10 % 11-30 % 31-70 % 71-90 % 91-100 % Fucetum Flächenwerte [m 2 ] 0 - 2001 2002 - 5641 5642 - 12921 12922 - 16561 16562 - 18200 Für jedes der genannten Module werden die Messergebnisse der Feldbeprobung über definierte Rechenwege in einen Modul-EQR umgerechnet. Diese werden über eine Gewichtung in einem Gesamt-EQR zusammengefasst, der als HPI-EQR benannt für die Bewertung der Wasserqualität anhand der Komponente Makrophytobenthos zur Verfügung steht. In der Tabelle 2 sind die Verfahren im Einzelnen aufgeführt und der Vorgang von der Datenaufnahme bis zum HPI-EQR über 6 Jahre schematisch aufgezeichnet. Tab. 2: Übersicht über das Bewertungsverfahren. Bevor auf Basis der Messwerte ein Gesamt-EQR für den Bewertungsindex HPI über die geforderten sechs Berichtsjahre angegeben werden kann, müssen über verschiedene Verfahren Modul-EQRs berechnet werden. Die Umrechnung beginnt mit der Umwandlung aller Messwerte anhand einfacher mathematischer Formeln, um jedem Messwert einen entsprechenden EQR-Wert zuzuordnen. Diese Normierung ist notwendig, um die Messgrößen mit ihren eigenen Unterteilungen und Klassenbreiten der metrischen EQR-Skala mit exakt gleichen Abständen zwischen den Klassen anzupassen. Im zweiten Schritt wird der Jahres-EQR eines Moduls als Mittelwert aus den Messwert-EQRs eines Jahres ermittelt. Der nachfolgend berechnete Mittelwert der Jahres-EQRs eines jeden Moduls über die letzten sechs Jahre ist Ausgangspunkt für eine Wichtung der Module und die Summe der gewichteten EQRs bildet den HPI-EQR. Eine Gewichtung berücksichtigt die Bedeutung der Module in diesem Bewertungssystem. Das Modul Artenreichtum beruht in seiner Grundstruktur einem ähnlichen Verfahren, welches in Großbritannien entwickelt und an vielen Küsten geprüft wurde. Deshalb wurde diesem Modul im HPI ein hoher Anzeigerwert zugeordnet, was einer Gewichtung von 50 % entspricht. Den spezifisch für Helgoland entwickelten Modulen der Tiefengrenzen und des Fucetums wurden jeweils eine Bedeutung von 20 % beigemessen, während dem relativ unsicheren Wert der Grünalgenbedeckung nur ein Anteil von 10 % zugeteilt wurde. Folgende Stufen des Bewertungsverfahrens sind für die Berechnung des Berichts-EQR notwendig: Mittelwertbildung der EQRs eines Moduls über die letzten 6 Jahre In allen Berechnungsformeln, in denen der EQR aus den Messwerten berechnet wird, kommen folgende Abkürzungen vor: KG = untere Klassengrenze (der untere Grenzwert der Klasse in die der Wert der Messgröße fällt) BK = Bandbreite der Klasse (Differenz zwischen unterem und oberem Grenzwert der maßgeblichen Klasse in die der Wert der Messgröße fällt) GW = Oberer oder unterer Grenzwert der EQR-Skala für die Klasse in die der Wert der Messgröße fällt 0,2 = Bandbreite des metrischen EQR für alle Klassen Die im Feld identifizierten Arten werden in einer Datentabelle aufgeführt und in die drei Hauptgruppen Braun-, Rot-und Grünalgen getrennt. Jeder Art wird ihre ökologische Gruppe (ESG I oder ESG II) und eine eventuelle Zugehörigkeit zu den Opportunisten zugeordnet. Aus den Angaben dieser Liste lassen sich alle Messgrößen wie beispielsweise die Gesamtartenzahl oder der prozentuale Anteil der Rotalgen ermitteln (Tab. 3). Tab. 3: Modul Artenreichtum, Matrix für Berechnung der Messgrößen aus den Angaben der Feldmessung (mit Beispielangaben). Messgröße Anzahl Anteil [%] Artenreichtum (Gesamtartenzahl) 50 Anteil Grünalgen 10 20 Anteil Rotalgen 20 40 Anteil Opportunisten 15 30 Summe Arten in ESG 1 20 Summe Arten in ESG 2 30 Verhältnis ESG 1 : ESG 2 0,67 Die Werte der Messgrößen werden mit Hilfe einer mathematischen Formel in einen metrischen EQR umgerechnet. Dafür wurde eine Matrix erstellt, in der die Grenzwerte der Messgrößen den Klassengrenzen zugeordnet sind (Tab. 4). Tab. 4: Modul Artenreichtum, Matrix der Klassengrenzen mit den zugeordneten Grenzwerten der Messgrößen. Klassen 5 4 3 2 1 EQR (metrische Skala) 0 - 0,2 > 0,2 - 0,4 > 0,4 - 0,6 > 0,6 - 0,8 > 0,8 - 1,0 Klassenbreite Messgröße 10 % 20 % 40 % 20 % 10 % Artenanzahl 0 - 8 9 -25 26 - 54 55 -70 71 - 80 Anteil Grünalgen in % 100 - 91 90 - 71 70 - 31 30 - 10 9 -0 Anteil Rotalgen in % 0 - 5 6 - 17 18 -41 42 - 53 54 - 60 ESG Verhältnis 0 - 0,09 0,1 -0,29 0,3 - 0,69 0,7 - 0,89 0,9 - 1,0 Anteil Opportunisten in % 100 - 91 90 - 71 70 - 31 30 - 10 9 - 0 Küstenbewertung na 18 - 16 15 - 12 11 - 8 7 - 1 Für die Messgrößen Artenreichtum, Anteil Rotalgen und ESG-Verhältnis wird folgende Formel benutzt (Werte steigen mit steigendem EQR): EQR = unterer GW + {(Wert der Messgröße – untere KG) x 0,2 / BK} Für die Messgrößen Küstenbewertung, Anteil Grünalgen und Anteil Opportunisten wird folgende Formel benutzt (Werte fallen mit steigendem EQR): EQR = oberer GW - {(Wert der Messgröße - untere KG) x 0,2 / BK} Wenn die berechneten EQR-Werte in eine Matrix eingegeben werden, ergibt sich für jedes Probenjahr ein bestimmter EQR, der sich als Mittelwert aus den einzelnen EQRs der jeweiligen Messgrößen berechnen lässt (Tab. 5). Der Küstenfaktor ist ein fester Korrekturwert bis geomorphologische Veränderungen und Exposition im Probengebiet eine Änderung notwendig machen. Der Sinn dieses Wertes besteht darin, dass die Küstenbeschaffenheit sowie die Vielfalt und Häufigkeit der vorhandenen Habitate einen grundlegenden Einfluss auf die Anzahl der Arten und deren Abundanzen haben. Dies muss somit bei einer Bewertung des Artenvorkommens berücksichtigt werden. Beispielsweise bedingt eine flach auslaufende Felsküste mit sandigen Bereichen mit geringer Wellenexposition ein anderes Artenvorkommen als eine steile Felsküste mit hoher Exposition. Tab. 5: Modul Artenreichtum. Matrix mit Messwerten und berechnetem EQR für jede Messgröße und als Mittelwert der Modul-EQR für jedes Jahr. Nach der Bestimmung der Bedeckung von Ulva lactuca im Freiland liegen Prozentwerte der Bedeckung für jedes gemessene Probenquadrat vor. Diese werden in einer Tabelle erfasst und über eine einfache Mittelwertberechnung wird die durchschnittliche Bedeckung in % pro einem Quadrat ermittelt. Diese Normierung ist notwendig, um die Ergebnisse mit anderen Jahren vergleichen zu können, weil die Anzahl an gemessenen Probenquadraten variieren kann. Für jedes Jahr ergibt sich für die Messgröße ein einzelner Wert in Prozent Bedeckung, der in einer der Qualitätsklassen liegt und der über eine Formel in einen EQR umgewandelt wird (Tab. 6). Für die Messgröße Ulva (Grünalgen) wird folgende Formel benutzt: EQR = oberer GW - {(Wert der Messgröße – untere KG) x 0,2/BK} Tab. 6: Matrix Grünalgen mit Ergebnissen der Monitoring-Messungen. Klassen 5 4 3 2 1 Metrischer EQR EQR (metrische Skala) 0 - 0,2 > 0,2 - 0,4 > 0,4 - 0,6 > 0,6 - 0,8 > 0,8 - 1,0 Klassenbreite Messgröße 10 % 20 % 40 % 20 % 10 % Mittelwert Bedeckungsgrad 100 - 75 74,9 - 25 24,9 - 15 14,9 - 5 4,9 - 0 2005 4,29 0,83 2006 6,28 0,77 2007 8,78 0,72 2008 3,44 0,86 2009 5,23 0,79 2010 2,9 0,88 2011 4,5 0,82 2012 7,58 0,75 2013 3,74 0,85 2014 5,17 0,80 2015 2,04 0,92 2016 2,9 0,88 Die als ArcGis-shape-Datei vorliegenden Polygonkoordinaten aus der GPS-Messung werden am Rechner in einer ArcGis-Software visualisiert, worauf die kartierten Flächen über eine eingebaute Funktion berechnet und als Flächenwerte in [m 2 ] angegeben werden. In der Matrix des Moduls erscheint der Messwert entsprechend den gesetzten Grenzwerten der Klassen (Tab. 7). Die aus historischen Angaben und Daten des heutigen Langzeitmonitorings ermittelte standardisierte Referenzfläche der dichten Fucus serratus -Bedeckung wird mit 18200 m 2 zugrunde gelegt und als der sehr gute Referenzzustand in der Klassifizierung benutzt. Über folgende Formel wird aus dem Wert der Messgröße sowie den jeweiligen Klassengrenzen und Bandbreiten der Matrix der EQR für das betreffende Jahr berechnet: EQR = unterer GW + {(Wert der Messgröße – untere KG) x 0,2/BK} Beispielsweise ergibt sich für das Fucetum aus dem Messwert von 14634 m 2 im Jahr 2016 ein metrischer EQR von 0,69, der im mittleren Bereich der Klasse 2, dem guten Zustand liegt (Tab. 7). Tab. 7: Matrix Fucetum mit Ergebnissen der Monitoring-Messungen. Klassen 4 3 2 1 Metrischer EQR 0 - 0,2 > 0,2 - 0,4 > 0,4 - 0,6 > 0,6 - 0,8 > 0,8 - 1,0 Klassenbreite Messgröße 0 - 10 % 11 - 30 % 31 - 70 % 71 - 90 % 91 - 100 % Fucetum Flächenwerte [m 2 ] 0-2001 2002-5641 5642-12921 12922-16561 16562-18200 2005 11869 0,57 2006 10843 0,54 2007 1370 0,14 2008 10918 0,54 2009 0,58 2010 11545 0,56 2011 11357 0,56 2012 12642 0,56 2013 13896 0,65 2014 14420 0,68 2015 14782 0,70 2016 14634 0,69 Für diese Art ergeben sich aus den Unterwassermessungen der unteren Tiefengrenze jeweils drei Werte pro Tauchtransekt. Aus den Maximalwerten der drei parallelen Transekte wird der Mittelwert gebildet. Pro Transekt ergibt die Tauchbeprobung für jede der vier Arten eine untere Maximaltiefe. Aus allen drei Werten pro Art wird der Mittelwert gebildet. In einer Matrix sind die Klassengrenzen für jede Messgröße angegeben, die sich auf die spezifischen Tiefenvorkommen bei Helgoland und deren Referenzwerte beziehen (Tab. 8). Beispielsweise fällt eine untere Tiefengrenze von 9,9 m gemessen im Jahr 2015 bei der Unterwuchs-Rotalge Plocamium cartilagineum in die Qualitätsklasse 3 (mäßiger Zustand). Über eine Formel wird aus den Mittelwerten der Messwerte für jede der fünf Messgrößen ein eigener EQR berechnet. Wiederum der Mittelwert über alle EQR-Werte ergibt den für dieses Jahr gültigen EQR des Tiefengrenzen-Moduls (Tab. 8). Für alle Messgrößen der Tiefengrenzen wird folgende Formel benutzt: EQR = unterer GW + {(Wert der Messgröße – untere KG) x 0,2/BK} Tab. 8: Matrix Tiefengrenzen mit Ergebnissen der Monitoring-Messungen von 2015 (Angaben in [m]). Klassen 5 4 3 2 1 Messwert [m] Metrischer EQR EQR (metrische Skala) 0 - 0,2 > 0,2 - 0,4 > 0,4 - 0,6 > 0,6 - 0,8 > 0,8 - 1,0 Laminaria hyperborea 0 - 1,4 1,5 - 4,2 4,3 - 9,8 9,9 - 12,6 12,7 - 14 11,2 0,70 Delesseria sanguinea 0 - 1,7 1,8 - 5,2 5,3 - 12,2 12,3 - 15,7 15,8 - 17,5 11,7 0,59 Plocamium cartilagineum 0 - 1,5 1,6 - 4,5 4,6 - 10,5 10,6 - 13,5 13,6 - 15 9,9 0,58 Brongniartella byssoides 0 - 1,9 2,0 - 5,6 5,7 - 13,0 13,1 - 16,7 16,8 - 18,2 11,0 0,55 Lomentaria spp. 0 - 1,4 1,5 - 4,2 4,3 - 9,8 9,9 - 12,6 12,7 - 14 12,1 0,76 Tiefengrenzen - EQR (Mittelwert): 0,63 Für jedes Modul werden alle bisherigen EQR-Werte in einer Tabelle aufgeführt (Tab. 9) und über den gültigen WRRL-Berichtszeitraum von 6 Jahren die Mittelwerte für jedes Modul berechnet. Entsprechend der Vorgabe aus Tabelle 2 werden diese gewichtet und die Summe daraus ergibt den endgültigen Gesamt-EQR. Entsprechend den Vorgaben der WRRL muss die Qualitätsklasse, die diesem EQR entspricht, ebenfalls angegeben werden. Tab. 9: Matrix für HPI-EQR mit Werten der Jahre 2006-20016. Der über die 6 Jahre des Berichtszeitraumes als Mittelwert gebildete EQR eines Moduls wird gewichtet und der HPI-EQR ergibt sich aus der Summe dieser Anteile. Bei der Bewertung ökologischer Zustände anhand der Organismen eines Ökosystems ist immer zu berücksichtigen, dass Faktoren eine Rolle spielen, die nicht mit der Wasserqualität, wie sie in der WRRL betrachtet wird, zusammenhängen. Insbesondere klimabedingte Veränderungen und, wie im Fall Helgoland deutlich gemacht werden konnte, saisonal auftretende, besondere Wetterbedingungen können starke Veränderungen in den Algenbeständen hervorrufen. Extreme Nordstürme im Winter 2006/2007 bewirkten im Eulitoral von Helgoland massive Verluste der mehrjährigen und dominanten Braunalge Fucus serratus , dem Anzeigerwert im Modul Fucetum (Abb. 7). Da sich der Bestand aufgrund der guten Wachstumseigenschaften der Algen jedoch innerhalb weniger Jahre erholen konnte und der EQR als Mittelwert über sechs Jahre berechnet wird, hatte dieser sehr starke Einbruch kaum Auswirkung auf den HPI-EQR und die Bewertung der Wasserqualität. Es zeigt jedoch wie wichtig es ist, solche Einwirkungen von den Einflüssen, die eine Veränderung der Wasserqualität anzeigen, zu trennen und bei der Beobachtung und Probennahme während des Monitorings mit zu berücksichtigen. Abb. 7: Kartierung im N-Watt Helgolands im Verlauf Sommer 2005 bis Sommer 2008. Die starke Reduzierung des dichten Fucus -Bestandes durch Sturmepisoden im Winter 2006/2007 und die nachfolgend einsetzende Erholung der Bestände werden anhand der kartierten Fucetum-Fläche (dunkelbraune Fläche) deutlich.
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)
In dem PHYLIB-Verfahren zur Bewertung der biologischen Qualitätskomponente Makrophyten & Phytobenthos in Fließgewässern fasst man unter dem Begriff Phytobenthos ohne Diatomeen (PoD) verschiedene Algenklassen zusammen: Blaualgen (Cyanobacteria), Rotalgen (Bangio- und Florideophyceae), Braunalgen (Phaeophyceae), Gelbgrünalgen (Tribophyceae), Augenflagellaten (Euglenophyceae), Grünalgen (Chloro-, Ulvo- und Trebouxiophyceae), weitere grüne Algengruppen wie Jochalgen und Zieralgen (Zygnematophyceae) sowie die Klebsormidiophyceae. Nicht betrachtet werden die Kieselalgen (Bacillariophyceae) und makrophytischen Armleuchteralgen (Charophyceae), die bei den Teilkomponenten Diatomeen bzw. Makrophyten behandelt werden. Die Algen des PoD zeigen sehr unterschiedliche Färbungen mit verschiedenen Schattierungen von blau, rot, grün, gelblich bis zu bräunlich, da sie zur Photosynthese nicht nur die Pigmente Chlorophyll-a und –b wie die Höheren Pflanzen verwenden, sondern eine Vielzahl weiterer Pigmente. Diese Färbungen spiegeln sich teilweise in den deutschen Namen einiger Algenklassen wider (Abb. 1). Abb. 1: oben links: Blaugrün gefärbte Zellen von Microcoleus vaginatus (Cyanobacteria). oben rechts: Braun gefärbte Zellen von Heribaudiella fluviatilis (Phaeophyceae). unten links: Rot gefärbte Zellen von Hildenbrandia rivularis (Florideophyceae). unten rechts: Grün gefärbte Zellen von Microspora amoena (Chlorophyceae) (Fotos: A. Gutowski). Die Algen wachsen angeheftet an oder in verschiedenen Substraten im Gewässer oder zwischen den am Grund befestigten Pflanzen. Sie wachsen gerne auf oder im Stein (epi- oder endolitisch) oder auch auf Sand bzw. Schlamm (epipsammisch bzw. epipelisch) oder benutzen auch andere Pflanzen oder Algen als Unterlage (epiphytisch). Teils flottieren sie auch frei im Wasser. Im Gewässer fallen die Algen des PoD durch charakteristische Lager- und Wuchsformen auf. Neben dünnen Überzügen werden auf Stein auch dickere harte Kalkkrusten ausgebildet, oder die Pflanzen heften sich als kleine Büschelchen an das Substrat. Bekannt sind lange Fäden, die auch Polster oder Watten-Bestände ausbilden können. Teils können sich solche Bestände massenhaft entwickeln und sogenannte „Algenblüten“ ausbilden. An und an zwischen solchen Fäden sind oft mikrophytische Arten zu finden. Auch gelatinöse oder röhrenförmige bis flächige Thalli kommen vor (Abb. 2). Während einige Lager nur von einer Art gebildet werden, können andere aus mehreren Taxa zusammengesetzt sein. Nährstoffangebot, Lichtbedingungen, Strömung und Gewässermorphologie bestimmen neben dem Substrat die Stellen, an denen all diese Formen im Gewässer wachsen. Abb. 2: oben links: Auf Stein wachsende, dünne krustenbildende Rotalge ( Hildenbrandia rivularis , Florideophyceae). oben rechts: Im Stein wachsende Blaualge ( Phormidium ingrediens , Cyanobacteria, Foto: G. Friedrich). unten links: Massenentwicklung einer auf Fein- oder Hartsubstrat wachsenden Grünalge ( Cladophora glomerata , Ulvophyceae, Foto: F. Freymann). unten rechts: Gelatinöse Thalli einer Rotalge ( Batrachospermum gelatinosum , Florideophyceae). Während einige Taxa des PoD ganzjährig vorkommen, entwickeln sich andere zu bestimmten Jahreszeiten besonders üppig. Auch besitzen die verschiedenen Vertreter ganz unterschiedliche Generationszeiten. So reagieren sie als Primärproduzenten auf unterschiedliche Weise und mit unterschiedlicher Reaktionszeit auf Veränderungen im Gewässer. Ihr Vorkommen erlaubt vor allem Aussagen zur geochemischen Prägung und zur trophischen und saprobiellen Belastung. Sie geben aber auch Hinweise auf eine Salzbelastung oder Veränderungen der Strömungsbedingungen. Damit sind sie geeignet, Abweichungen vom natürlichen Gewässerzustand anzuzeigen und Hinweise auf mögliche Ursachen zu geben. Um diesen Grad der Abweichungen einschätzen zu können, steht für Fließgewässer das PoD als eine Teilkomponente des PHYLIB-Bewertungsverfahren „Makrophyten & Phytobenthos“ zur Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie in Deutschland zur Verfügung. Das vorgestellte Verfahren kann auf alle Gewässerkategorien – natürliche, erheblich veränderte und künstliche Gewässer – angewendet werden.
Die Probenahme und Aufbereitung gemäß BALCOSIS folgt den Arbeitsschritten: Planung der Probenahme, Freilandarbeit, Aufbereitung der Proben im Labor und Aufbereitung der erhobenen Daten. Je nach Gewässer(typ) oder Zustand des Gewässers kommen unterschiedliche Methoden zum Einsatz, bzw. können diese gewählt werden (z. B. Taucharbeit oder schiffsgestützte Unterwasservideotechnik). Planung der Probenahme (Vorarbeiten) Festlegung des Stationsschemas Räumliche Durchführung Zeitliche Durchführung Freilandarbeiten Tiefengrenzenbestimmung (mittels Tauch- oder Videokartierung) Erhebung von Bedeckungswerten und Biomasseproben (durch Taucharbeiten) Aufarbeitung der Proben/Videoaufnahmen Analyse der Tiefengrenzen Bestimmung des Artenspektrums Analyse der Biomasse Aufbereitung der erhobenen Daten Berechnung substratspezifischer Bedeckungen für Tiefendaten Pegelkorrektur der Tiefendaten Erstellung von Taxalisten mit Bedeckungs- und Biomassewerten Die jeweiligen Küstengewässertypen sind in „bedeutende einheitliche Abschnitte“, die sogenannten Wasserkörper, unterteilt. Dabei wird zwischen natürlichen, erheblich veränderten oder künstlichen Wasserkörpern unterschieden. Die Bewertung der Küstengewässer muss separat für jeden dieser Wasserkörper durchgeführt werden. Für die Ausbildung von Vegetationsbeständen ist eine Kombination verschiedener abiotischer Faktoren (ausreichend Lichtzufuhr, geeignete Substrat- und Strömungsverhältnisse) erforderlich. Entsprechend sind Vegetationsbestände auf definierte Örtlichkeiten beschränkt, treten stark fleckenhaft verteilt auf und können so nicht überall im Wasserkörper beprobt werden. Großalgen und Angiospermen sind in insgesamt 15 Wasserkörpern mit dem BALCOSIS-Verfahren zu bewerten. Für jeden dieser Wasserkörper wurden Stationen festgelegt, an denen die Untersuchungen zum ökologischen Zustand durchgeführt werden sollen. Für eine vergleichbare und abgesicherte Bewertung wurde im Minimum einer Dauerstation pro Biotoptyp/Vegetationsform und Wasserkörper festgelegt. Für sehr große Wasserkörper bzw. Wasserkörper, die eine starke geographische Variabilität der Bewertungsparameter zeigen, wurden Zusatzstationen bestimmt, die nach Bedarf ebenfalls beprobt werden können. Die jeweiligen Koordinaten der Dauer- und Zusatzstationen sind bei den zuständigen Landesämtern hinterlegt (Abb. 1). Abb. 1: Übersicht der zu beprobenden Wasserkörper und die Lage der Dauer- und Zusatzstationen. Die ausgewählten Dauer- und Zusatzstationen repräsentieren typische Vorkommen der jeweiligen Vegetationsbiotope in den jeweiligen Wasserkörpern. Die Beprobung sollte möglichst in den zentralen, gut ausgeprägten Teilen der Vegetationsbestände stattfinden und Randbereiche, in denen die Vegetation bereits ausdünnt, sollten vermieden werden. Jeder Biotoptyp kommt innerhalb eines größeren vertikalen Siedlungsbereiches vor, jedoch bedingen Licht und Substratverhältnisse nur innerhalb eines eingeschränkten Bereiches ideale Wachstums- und Ausprägungsbedingungen, so dass für jeden Biotoptyp Tiefenzonen für die Beprobung spezifiziert wurden (Tab. 1). Tab. 1: Zu beprobender Tiefenbereich der verschiedenen Biotoptypen. Biotoptyp Zu beprobender Tiefenbereich Seegras 2 – 4 m, in einem Bereich, in dem mindestens 75 % Weichboden vorhanden ist Brauntang (Fucus) 1 – 3 m, in einem Bereich, in dem mindestens 25 % Hartboden vorhanden ist Rotalgen 5 – 8 m, in einem Bereich, in dem mindestens 25 % Hartboden vorhanden ist, wobei der Hartboden aus Blöcken und größeren Steinen bestehen sollte Für ein operatives Monitoring ist eine einmalige Probenahme pro Wasserkörper und Jahr als Minimalanforderung ausreichend. Die Probenahme sollte im Hauptvegetationszeitraum zwischen Anfang Juli und Ende August durchgeführt werden. Eine Ausdehnung dieses Zeitraumes in den Juni und September ist vertretbar, vor allem wenn dadurch klimatische Besonderheiten wie ein warmes, sonnenreiches Frühjahr mit entsprechend früherem Start und umgekehrt Eiswinter mit entsprechend späterem Start berücksichtigt werden können. Stationen innerhalb eines Wasserkörpers bzw. benachbarte Wasserkörper sollten, wenn möglich, immer in einem nah beieinander liegenden Zeitfenster beprobt werden. Die Probenahme orientiert sich an den geltenden internationalen und nationalen Richtlinien und besteht überwiegend aus Taucharbeiten in Kombination mit dem Einsatz von Unterwasservideotechnik. Die Beprobungen müssen von geprüften und geschulten Forschungstauchern und -taucherinnen nach den Richtlinien der Berufsgenossenschaft durchgeführt werden, um alle sicherheits- und versicherungstechnischen Aspekte abzudecken, aber auch die fachlich gesicherte Ansprache der Biotope zu gewährleisten. Die spezifischen Probenahmetechniken für Makrophytenuntersuchungen und -beprobungen sind in einer Standardarbeitsanweisung (SOP) des Umweltbundesamtes (BLMP 2009) festgeschrieben, die alle erforderlichen Geräte und Materialien auflistet und alle Arbeitsschritte detailliert beschreibt. Die jeweils zu erfassenden bzw. zu beprobenden Parameter unterscheiden sich je nach Biotoptyp und Bewertungsparameter zum Teil erheblich und werden deshalb nachfolgend aufgeteilt nach Parameter kurz beschrieben. Auf detaillierte Beschreibungen oder Auflisten von Geräten und Materialien wird jedoch auf die SOP verwiesen. Die Tiefengrenzen von Seegras und Brauntang ( Fucus ) können sowohl durch Video- als auch Tauchkartierung bestimmt werden. Pro Wasserkörper sind insgesamt fünf Transekte über die Verbreitungsgrenze des dichten Bestandes hinweg zu beproben. In der Regel werden alle fünf Transekte an einem Untersuchungsort (Dauerstation) erfasst. In Wasserkörpern mit mehreren geeigneten Stationen können diese fünf Transekte aber auch auf diese verschiedenen Stationen aufgeteilt werden. Mindestens ein Transekt muss immer den Bereich vom flachsten Vorkommen von Zostera bzw. Fucus bis in sieben Meter Wassertiefe abdecken. Werden mehrere Stationen angefahren, muss dieser Tiefenbereich mindestens einmal pro Station erfasst werden. Dies gewährleistet, dass auch bei lückenhaft vorkommenden Beständen der Bereich bis zum guten ökologischen Zustand (Klassengrenze 7,0 m) durch mindestens ein Transekt vollständig abgedeckt wird. Für die übrigen vier Transekte ist es ausreichend den Tiefenbereich um die aktuell vorhandene Tiefengrenze des dichten Bestandes zu kartieren und zwar mindestens jeweils ca. 50 – 100 m beiderseits der Dichtegrenze. Als dichter Bestand wird eine Vegetationsbedeckung von mindestens 10 % definiert. Bei der Bedeckung handelt es sich immer um eine substratspezifische Bedeckung, d.h. für Zostera ist die Bedeckung auf die zur Verfügung stehende Weichbodenfläche, bei Fucus auf die zur Verfügung stehende Hartsubstratfläche zu beziehen. Die Substratzusammensetzung ist also immer mit zu erfassen. Die Transekte können entweder als durchgehender Zick-Zack-Kurs entlang der dichten Vegetationsgrenze oder als separate, senkrecht zur Küstenlinie verlaufende Transekte abgefahren bzw. abgetaucht werden (Abb. 2). Insgesamt sollte durch die fünf Transekte ein Küstenabschnitt von ca. 150 – 200 m Breite abgedeckt werden. In der Praxis kann es vorkommen, dass innerhalb des abgedeckten Küstenabschnitts nicht für alle Transekte ein dichter Bestand zu erfassen ist (Bedeckung liegt unter 10 % oder die Art fehlt). Ist dies bei mehr als zwei Transekten der Fall, muss die Untersuchung an einer anderen, besser geeigneten Stelle erneut durchgeführt werden. Für jede Station der Tiefengrenzenerfassung sind spezifische Kenndaten zu erfassen, die sowohl die örtlichen Gegebenheiten als auch die Probenahmebedingungen beschreiben sollen und einen späteren Pegelabgleich möglich machen: Name der Station, Kurzbezeichnung Name des Wasserkörpers Name des/r Probennehmer/s Koordinaten der Station/Transekt: am Startpunkt und Endpunkt des Transekts, das den größten Tiefenbereich abdeckt Wassertiefe der Station/Transekt: am Startpunkt und Endpunkt des Transekts, das den größten Tiefenbereich abdeckt Datum, Uhrzeit (UTC) Wind-, Wetter- und Seegangsverhältnisse Secchi-Tiefe (Angabe in Meter, Genauigkeit: 1 dm) Besonderheiten (anthropogene Beeinflussung etc.) Diese Kenndaten stellen ebenfalls verpflichtende Angaben bei der Abgabe der Monitoringdaten an die Landesämter dar. In jedem Fall sind die zu erhebenden Daten mit der Standardarbeitsanweisung und den Vorgaben der Landesämter (Templates für Datenabgabe) abzugleichen. Videotransekte sollten erst im Anschluss an die Felduntersuchungen ausgewertet werden, da so die Datenqualität deutlich höher liegt als bei einer direkten Auswertung parallel zur Aufnahme. Bei Tauchtransekten sind Bedeckungen von Zostera marina , Fucus serratus und F. vesiculosus sowie von Weich- und Hartboden direkt zu protokollieren. Zur Abschätzung der Bedeckungen wird folgende Schätzskala für Dichtestufen verwendet, die definierte Bedeckungsintervalle abdeckt (Tab. 2). Tab. 2: Definition der Dichtestufen. Dichtestufe Bedeckungsintervall [%] Intervallmittelwerte [%] 0 0 0 1 < 10 5 2 10 - 25 17,5 3 25 - 50 37,5 4 50 - 75 62,5 5 75 - 100 87,5 6 100 100 Die Tiefendaten, an denen sich der Bedeckungsgrad von Zostera marina bzw. der Fucus -Arten ändert, sind tabellarisch festzuhalten. Dabei sind, wie in Abbildung 5 dargestellt auch die Bereiche unterhalb der eigentlichen Tiefengrenze zu protokollieren, und zwar hinsichtlich möglicher Bedeckungsänderungen von Weich- und Hartboden, um substratbedingte Tiefengrenzwerte auszuschließen. Bedeckung und Biomasseproben werden durch Tauchuntersuchungen erfasst. Sie werden in den Tiefenbereichen mit den jeweils dichtesten Biotopvorkommen durchgeführt. Diese Tiefenbereiche variieren je nach Station leicht, so dass die Angaben definierten Tiefenzonen als grobe Richtschnur für die Tauchgangsplanung anzusehen sind. Die angegebenen Tiefenbereiche können je nach Station teilweise mehrere hundert Meter breite küstenparallele Streifen umfassen. Deshalb wird nicht der komplette Tiefenbereich untersucht, sondern lediglich eine geeignete Position innerhalb des Tiefenbereiches. Für jede Station sind spezifische Kenndaten zu erfassen, die sowohl die örtlichen Gegebenheiten als auch die Probenahmebedingungen beschreiben sollen: Name der Station, Kurzbezeichnung Name des Wasserkörpers Name des/r Probennehmer/s Koordinaten der Station Wassertiefe der Station (Angabe in Meter, Genauigkeit: 1 dm) Datum, Uhrzeit (UTC) Wind-, Wetter- und Seegangsverhältnisse Secchi-Tiefe (Angabe in Meter, Genauigkeit: 1 dm) Besonderheiten (anthropogene Beeinflussung etc.) Diese Kenndaten stellen ebenfalls verpflichtende Angaben bei der Abgabe der Monitoringdaten an die Landesämter dar. In jedem Fall sind die zu erhebenden Daten mit der Standardarbeitsanweisung und den Vorgaben der Landesämter (Templates für Datenabgabe) abzugleichen. Die Substrat- und Vegetationsverhältnisse sind an jeder Station in einem Bereich von ungefähr 20 m 2 zu erfassen. Idealerweise wird eine Transektleine 10 m weit ausgelegt und eine 1 m breite Fläche beiderseits der Leine abgetaucht. Dabei ist zu beachten, dass für die Substratklassen im Minimum die standardisierten Angaben aus der DIN-Richtlinie zu verwenden sind und andere Klasseneinteilungen nur dann angewendet werden sollten, wenn eine Rückführung auf diese Klassen möglich ist. Alle Angaben erfolgen in Prozent. Die Prozentwerte werden auf 5 % Genauigkeit angegeben. Einzelpflanzen, die weniger als 5 % Bedeckung einnehmen, wird standardmäßig die Angabe 0,5 % zugewiesen. Es sind mehrere Übersichtsfotos zur Dokumentation des Biotops aufzunehmen. Im Anschluss an die Stationsbeschreibung werden fünf Rahmen innerhalb dieser 20 m 2 verteilt, wobei die Platzierung des Rahmens nicht zufällig, sondern gezielt auf dicht bewachsene Flächen erfolgt. Die Rahmengröße unterscheidet sich je nach Biotoptyp. Für das Seegrasbiotop ist ein 1 m 2 -Rahmen, für das Fucus - und Rotalgenbiotop ein 0,25 m 2 -Rahmen zu verwenden. Die Substrat- und Vegetationsverhältnisse werden für jeden Rahmen protokolliert, und es ist von jedem Rahmen ein Foto anzufertigen (Abb. 3). Es gelten die gleichen Grundlagen für die Angaben zu Substrat und Bedeckung (Sedimentklassen, Prozentangaben und Genauigkeit) wie für die Stationsbeschreibung. Abb. 3: Ausgelegte Transektleine (links) und Probenahmerahmen für Hartbodenvegetation (rechts). Erst nach Protokollierung aller Daten aus dem Rahmen wird aus jedem Rahmen eine Unterprobe (¼ der Rahmenfläche) für die Biomasseanalyse entnommen. Für die Biomassebestimmung im Seegras wird also eine Fläche von 0,25 m 2 abgeerntet und für Fucus und Rotalgen eine Fläche von 0,0625 m 2 . Ist nicht die gesamte Fläche des Probenrahmens mit Vegetation bewachsen, ist die Unterprobe im dichtesten Bewuchs zu entnehmen. Dazu werden die Pflanzenteile mit einem Spachtel und/oder Messer vom Untergrund getrennt und in einen markierten Sammelbeutel überführt. Durch die Markierung der Sammelbeutel ist gewährleistet, dass die Biomasseunterproben später mit dem entsprechenden Probenrahmen und den darin bestimmten Bedeckungsgraden verknüpft werden können. Die Proben werden an Bord aus den Sammelbeuteln in Gefrierbeutel übertragen. Die Gefrierbeutel sind eindeutig zu beschriften und mit einem entsprechend beschrifteten Innenzettel zu versehen. Die Proben sind gekühlt bis zur Bearbeitung aufzubewahren und müssen entweder innerhalb von 24 h im Labor bearbeitet oder bis zur späteren Bearbeitung eingefroren werden. Ist an einer Station der Makrophytenbestand kleiner als 10 % ist lediglich eine Sammelprobe zu entnehmen. Ist gar kein Makrophytenbestand vorhanden, ist dies entsprechend zu protokollieren. Bei der Videokartierung müssen die Aufnahmen erst ausgewertet werden, bevor die Tiefengrenzenberechnung erfolgen kann. Anhand der im Videobild eingeblendeten bzw. geloggten GPS- und Echolotdaten werden die Videobilder hinsichtlich der Bedeckung von Zostera marina, Fucus serratus und F. vesiculosus sowie bezüglich der Bedeckung von Weich- und Hartboden ausgewertet. Zur Abschätzung der Bedeckungen wird die Schätzskala für Dichtestufen verwendet, die auch für die Tauchkartierung benutzt wird. Das Video wird abgespielt. Die Start- und Endpositionen der einzelnen Videotransekte (bei Zick-Zack-Kurs die Wendepunkte) und die Positionen, an denen sich der Bedeckungsgrad von Zostera marina bzw. der Fucus -Arten ändert, sind ebenso wie die entsprechenden Tiefendaten dieser Positionen tabellarisch festzuhalten (Tab. 3). Tab. 3: Beispiel für die Auswertetabelle eines Videotransektes. Markiert sind die für die Bewertung relevanten Auswertespalten. Bei der Tauchkartierung liegt eine ähnliche Tabelle (ohne die genauen Positionen, Uhrzeiten und Entfernungen zwischen Erfassungspunkten) bereits direkt nach der Felduntersuchung vor, so dass die weiteren Schritte zwischen Video- und Tauchkartierung identisch sind. Die Bearbeitung der Biomasseproben ist ebenfalls nach den Angaben der Standardarbeitsanweisung durchzuführen. Die erforderlichen Gerätschaften und Materialien sind dort aufgeführt und beschrieben. Die Proben werden vorsichtig aufgetaut. Die Proben werden in eine mit Wasser gefüllte Wanne überführt und nach Taxa getrennt sortiert und bestimmt. Ein Vorsortieren der Probe kann mit bloßem Auge anhand makroskopisch erkennbarer Merkmale erfolgen. Je nach Art und Pflanzengröße erfolgt die Bestimmung ohne weitere Vergrößerungshilfsmittel, mit einer Vergrößerungslupe, mit dem Stereomikroskop oder mit dem Mikroskop. Die Bestimmung der Taxa soll mit der größtmöglichen taxonomischen Genauigkeit (in der Regel auf Artniveau) erfolgen. Für die korrekte Bezeichnung der Taxa ist die im Rahmen des BLMP abgestimmte Artenliste in ihrer jeweiligen aktuellen Fassung zugrunde zu legen. Die Taxa werden nach Arten getrennt auf Fließpapier aufgebracht um überschüssige Feuchtigkeit aufzunehmen (Abb. 3). Danach werden die einzelnen Taxa in Schalen geeigneter Größe überführt, deren Leergewicht (Tara) zuvor bestimmt wurde. Die Schalen mit den Pflanzenarten werden anschließend bei 60°C im Trockenschrank bis zur Gewichtskonstanz (im Minimum 24 h) getrocknet. Danach wird das Trockengewicht jeder Art bestimmt. Die Messung erfolgt in Gramm mit einer Nachkommastelle. Die verschiedenen Gewichtsmessungen (Gewicht der Schalen, Trockengewicht) werden in ein Protokoll eingetragen. Von den gemessenen Trockengewichtswerten muss das Gewicht der jeweiligen Schalen abgezogen werden, um die Netto-Trockengewichtswerte zu erhalten. Für Arten, deren Trockengewicht unterhalb dieser Nachweisgrenze liegt, wird standardmäßig der Wert 0,05 g (Hälfte der unteren Nachweisgrenze) zugewiesen, um zu gewährleisten, dass diese Arten bei weiteren Berechnungen nicht entfallen. Nach der Biomassebestimmung liegen Biomassewerte für einzelne Taxa aus jeweils 5 Parallelen vor. Diese Biomassewerte beziehen sich auf die jeweils beprobte Fläche. Anhand dieser Biomassewerte können die für die Bewertung relevanten Biomasseverhältnisse der Opportunisten bzw. von Furcellaria lumbricalis zur Gesamtbiomasse gebildet werden. Für Sammelproben erfolgt keine Biomasseanalyse, es ist ausschließlich die Taxazusammensetzung zu bestimmen. Abb. 4: Nach Arten aufgeteilte Biomasseprobe zum Abtropfen auf Fließpapier aufgebracht (links) und in die Wägeschalen überführt (rechts). Durch die häufig auftretenden gemischten Substratverhältnisse an der offenen, „äußeren“ deutschen Ostseeküste, müssen die Bedeckungswerte aus Video- oder Tauchkartierung auf die zur Verfügung stehende geeignete Substratfläche umgerechnet werden, für Zostera marina also auf die zur Verfügung stehende Weichbodenbedeckung und für Fucus spp. auf die zur Verfügung stehende Hartsubstratbedeckung. Da die Bedeckung durch Dichtestufen zugewiesen wird, werden Intervalle der Bedeckung abgedeckt (z. B. 10–25 % oder 75–100 %). Die Umrechnung kann unter diesen Umständen nur unter Verwendung der Klassenmitten der Wertebereiche erfolgen, auch wenn durch ungleich breite Intervalle so ein statistischer Fehler entsteht. Beispielberechnung: In der unten farbig markierten Zeile nimmt die Fucus serratus -Bedeckung den Bedeckungsrad 3 (Intervall 25-50 %) ein (Tab. 4). Die Hartsubstratbedeckung erhält an gleicher Stelle den Wert 4 (Intervall 50-75 %). Unter Verwendung der Klassenmitten dieser Intervalle und durch Anwendung eines Dreisatzes (Klassenmitte Bedeckung Fucus spp. 37,5% ÷ Klassenmitte Bedeckung Hartsubstrate 62,5 × 100) besitzt die Fucus -Bedeckung einen Wert von 60 % bezogen auf das zur Verfügung stehende Hartsubstrat. Tab. 4: Beispiel für die Berechnung der substratspezifischen Bedeckungswerte für die Tiefengrenzen. Markiert ist das im Text beschriebene Berechnungsbeispiel. Als bewertungsrelevant gilt die Tiefe der 10 %-Bedeckungsgrenze. Fällt die substratspezifische Bedeckung unter 10 % – sind also nur Einzelpflanzen vorhanden – gehen deren Tiefenwerte nicht in die Bewertung ein. In obiger Beispieltabelle ist der Tiefenwert von 4,1 m die bewertungsrelevante Tiefengrenze des Transektes, da dies die größte Tiefe ist, an dem die substratspezifische Bedeckung von Fucus spp. die 10 %-Grenze überschreitet. Bei fünf Transekten pro Wasserkörper liegen maximal fünf Tiefengrenzwerte aus den Video- bzw. Taucherhebungen vor. Die so ermittelten Tiefengrenzen sind mit den Pegelständen des jeweiligen Probenahmetages und der Uhrzeit zu korrigieren, bevor sie für die Bewertung herangezogen werden können. Die Rohdaten der Pegelstände sind unter https://www.pegelonline.wsv.de bis zu 30 Tage nach Erfassung kostenfrei abrufbar. Geprüfte Werte bzw. ältere Zeitreihen können bei der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) abgefragt werden. Für die Pegelkorrektur wählt man den zur Messstation nächstgelegenen Pegelort aus. Sollte an diesem zum erforderlichen Zeitpunkt keine Daten verfügbar sein, ist dies zu vermerken und als Pegelort der „über“nächstgelegene Standort auszuwählen. Der Pegelmesswert (PMW) des entsprechenden Probenahmetages und der Uhrzeit zu Beginn der Tiefengrenzenmessung wird erfasst und mit dem Pegelnullpunkt (PNP) des Pegelorts verrechnet, um die Wasserstandsdifferenz (WSD) zu erhalten: WSD = PNP + PMW (Genauigkeit: 0,1 m) Mit Hilfe dieser Wasserstandsdifferenz (WSD) können die pegelkorrigierten Tiefengrenzen (TG korr ) auf Basis der im Feld gemessenen Tiefengrenzen (TG gem ) berechnet werden: TG korr = TG mes - WSD (Genauigkeit: 0,1 m) Nach der Bestimmung der Bedeckungsgrade durch Taucher im Freiland liegen Prozentwerte für die Gesamtbedeckung der Vegetation, die Bedeckung verschiedener Taxa und/oder übergeordneter Gruppen vor. Darüber hinaus liegen Prozentwerte für einzelne Sedimentklassen vor. Diese Angaben liegen dabei für jede Station und für jeweils jeden der fünf Rahmen vor. Aus diesen Angaben wird die Anzahl der Taxa pro Rahmen Gesamttaxazahl berechnet, aber keine weiteren mathematischen oder parametrischen statistischen Auswertungen (z. B. Mittelwert, Standardabweichung), die im Bewertungssystem BALCOSIS keine Rolle spielen. Nach der Bestimmung der Biomasse im Labor liegen quantitative Trockengewichte in Gramm für jedes Taxon aus jedem der fünf Rahmen vor. Diese Werte beziehen sich auf die jeweils beprobte Grundfläche, die sowohl im jeweiligen Probenahme- als auch Biomasse-Protokoll angegeben ist. Aus diesen Angaben wird die Anzahl der Taxa pro Unterprobe Gesamttaxazahl berechnet, aber keine weiteren mathematischen oder parametrischen statistischen Auswertungen (z. B. Mittelwert, Standardabweichung), die im Bewertungssystem BALCOSIS keine Rolle spielen. Auch eine Hochrechnung der Biomasse auf einen Quadratmeter erfolgt nicht, da Biomasseanteile in BALCOSIS bewertungsrelevant sind.
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