Wissenszuwachs zu Ökosystemleistungen des Meeresbodens - Untersuchungen des Projektes SECOS-Synthese kurz vor dem Abschluss
Am 25. März 2019 kommen die Projektpartner ein letztes Mal im Rahmen des BMBF- Verbundprojektes SECOS (kurz für „The Service of Sediments in German Coastal Seas“)-Synthese in Warnemünde zusammen, um die Forschungsergebnisse aus insgesamt sechs Jahren zu präsentieren und zu diskutieren. Unter Federführung des Leibniz-Instituts für Ostseeforschung Warnemünde (IOW, Projektkoordinator: Prof. Dr. Ulrich Bathmann) wurden Untersuchungen zu Eigenschaften und Funktionen der Ostseesedimente, der in ihnen und an der Sediment-Wasser-Grenzfläche ablaufenden biogeochemischen Prozesse sowie der sie besiedelnden Makrozoobenthos-Gemeinschaften durchgeführt. Diese gemeinsamen Anstrengungen haben in den zurückliegenden drei Jahren der zweiten Förderphase einige Wissenslücken schließen können, die nach der ersten Phase offen geblieben waren.
Als wichtigstes Projektprodukt veranschaulicht der Baltic Sea Atlas in Form eines Geoinformationssystems (GIS) die erzielten Forschungsergebnisse. Zusätzlich stellt das WebGIS noch Modellszenarien zur Klimavariabilität und zum menschlichen Nutzungsdruck bereit. Es ist geplant, ihn auch über das Projektende hinaus fortlaufend zu ergänzen, so dass er immer einen aktuellen Forschungsstand abbildet und sich als Instrument für ein nachhaltiges Küstenzonenmanagement nutzen lässt, das auf den Schutz besonders wichtiger Ökosystemfunktionen ausgerichtet ist.
Darüber hinaus verknüpfen mehrere Publikationen die während Ostsee-Ausfahrten, Laboruntersuchungen und an Archivprobenmaterial gewonnenen wissenschaftlichen Erkenntnisse aus den verschiedenen Teilprojekten miteinander. So wurden die Beziehungen zwischen taxonomischen und funktionellen Charakteristika benthischer Makrofauna-Gemeinschaften und biogeochemischen Nährstoffflüssen über die Sediment-Wasser-Grenzfläche analysiert [1, 2]. Die Daten und Modellergebnisse zeigen, dass der durch die Makrofauna verursachte Transport und die Durchmischung von Sedimentpartikeln (Bioturbation) und der durch Makrofauna-Aktivität bewirkte Flüssigkeitstransport (Bioirrigation) die Nährstoffkonzentrationen im oberflächennahen Porenwasser in Richtung Bodenwasser-Werte verändert. Die biogeochemischen Stoffflüsse werden neben den Sedimenteigenschaften und deren mikrobielle Aktivität auch durch die funktionelle Struktur der benthischen Makrofauna-Gemeinschaften beeinflusst. Hierbei haben sich das Gemeinschafts-Bioturbationspotenzial, Artenreichtum und Biomasse der als Biodiffusoren einzuordnenden Organismen als beste Proxies herausgestellt. Eine weitere Publikation betont, dass oberflächennaher advektiver Transport wie zum Beispiel die Irrigation von permeablen Sanden und die Umlagerung von kohäsiven Schlicken einen besonders starken Einfluss auf früh-diagenetische Prozesse in den untersuchten Sedimenten haben und vermutlich die bedeutendste Ursache für die räumlich-zeitliche Variabilität ihrer benthischen Nährstoffreservoire sind [3]. Die Erkenntnisse aus dem Projekt fließen auch in die Verbesserung bestehender Ökosystem-Modelle für die Ostsee ein. Da es den bestehenden Modellen an Vorhersage-Kapazität für mögliche zukünftige Veränderungen mangelt, wurde ein integriertes benthisch-pelagisches Ökosystem-Modell für die deutsche ausschließliche Wirtschaftszone in der westlichen Ostsee entwickelt. Dieses Modell ist ein Hybrid aus zwei bereits existierenden Modellen: dem pelagischen Teil des Meeres-Ökosystem-Modells ERGOM und dem früh-diagenetischen Modell von Reed et al. (2011). Letzteres wurde so erweitert, dass nun eine ein-dimensionale Anwendung des Modells für sieben Standorte mit verschiedenen Sedimenttypen vorliegt – das ökologische ReGionale Ozean Modell mit vertikal aufgelösten Sedimenten (ERGOM SED 1.0) [4]. Dieses kombinierte Modell ist ein erster Schritt in Richtung einer dreidimensionalen Abbildung von sedimentären Prozessen in gekoppelten benthisch-pelagischen Ökosystem-Modellen für die Ostsee.
Die Projektbeteiligten vom IOW und den Universitäten Kiel und Rostock werden die Gesamtergebnisse auch auf der gemeinsamen Abschlussveranstaltung im Rahmen des Forschungsverbundes Küstenforschung Nordsee-Ostsee (KüNO) im Herbst diesen Jahres vorstellen.
Informationen zum Baltic Sea Atlas: www.io-warnemuende.de/baltic-sea-atlas
Informationen zum Projekt: https://secos.deutsche-kuestenforschung.de/
Referenzen:
[1] Gogina M, Lipka M, Woelfel J, Liu B, Morys C, Böttcher ME, Zettler ML (2018): In search of a field-based relationship between benthic macrofauna and biogeochemistry in a modern brackish coastal sea. Front. Mar. Sci. 5:489 (doi: 10.3389/fmars.2018.00489)
[2] Renz, J., Powilleit, M., Gogina, M., Zettler, M.L., Morys, C., Forster, S. 2018: Community bioirrigation potential (BIPc), an index to quantify the potential for solute exchange at the sediment-water interface. Marine Environmental Research 141: 214-224
[3] Lipka M, Woelfel J, Gogina M, Kallmeyer J, Liu B, Morys C, Forster S, Böttcher ME (2018): Solute Reservoirs Reflect Variability of Early Diagenetic Processes in Temperate Brackish Surface Sediments. Front. Mar. Sci. 5:413. (doi: 10.3389/fmars.2018.00413)
[4] Radtke H, Lipka M, Bunke D, Morys C, Woelfel J, Cahill B, Böttcher ME, Forster S, Leipe T, Rehder G, and Neumann T (2019): Ecological ReGional Ocean Model with vertically resolved sediments (ERGOM SED 1.0): coupling benthic and pelagic biogeochemistry of the south-western Baltic Sea. Geosci. Model Dev., 12, 275-320 (DOI/Link: https://doi.org/10.5194/gmd-12-275-2019, 2019)