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Coastal and marginal seas – like the Baltic Sea – serve as natural reaction sites for the turnover and accumulation of land-derived inputs. The main location for the modification and deposition of the introduced material is, in most cases, not the water mass, but the sediment. Its key function as central reactor in the interaction between land and sea has so far been insufficiently studied and assessed. This study was part of the interdisciplinary SECOS project that aimed to identify and evaluate the service functions of sediments in German coastal seas in the context of human use with a focus on the Baltic Sea. One of its goals was to assess sediment functions related to the intermediate storage or final sink of imported material like nutrients and contaminants, and quantify their inventory as well as their mass accumulation rates on multi-decadal to multi-centennial time scales. For that, a detailed examination of the natural and anthropogenic processes that interfere with sediment accumulation in the south-western Baltic Sea basins is essential.
Durch die Entstehung neuer Pilgerwege erhoffen sich die Initiatoren eine touristische Erschließung peripherer Räume. Ähnlich beim Projekt des Pommerschen Jakobsweges, welches das Küstenhinterland des südlichen Ostseeraumes im Zuge der Revitalisierung einer kulturhistorischen Pilgerroute touristisch aufwerten soll. Ziel dieser tourismusgeographischen Studie ist es, das Potential des Pommerschen Jakobsweges im Hinblick auf die Nachfrageseite zu untersuchen und Handlungsmöglichkeiten aufzuzeigen. Die Arbeit dient zudem als Konzeption und Leitlinie für zukünftige Projekte und setzt sich kritisch mit gegenwärtigen Forschungsergebnissen auseinander. Der Fokus der Untersuchung wird dabei auf die reisespezifischen Aspekte des Pilgerns sowie die Funktion des Pilgerweges als touristisches Produkt gelegt. Als Ergebnis wurden fünf Reiseformen herausgearbeitet, die inmitten des alternativen Pilgertourismus eine besondere Rolle übernehmen und die nachgewiesene, starke Nachfrage an peripheren Pilgerwegen mitgestalten.
Stoffflüsse in Makrophytensystemen: Ein Vergleich zwischen Küstenlagunen der südlichen Ostsee
(2017)
In früheren Jahrzehnten verschlechterte sich der ökologischen Zustand von zahlreichen inneren Küstengewässern der Ostsee durch die Eutrophierung, was z. B. zu intensiven Algenblüten führte. Submerse Makrophyten können den ökologischen Zustand von Süßgewässern verbessern, denn sie unterstützen z. B. die Sedimentation von suspendiertem Material und verringern die Resuspension. Zudem reduzieren sie indirekt das Phytoplankton, weil sie Zooplankton einen Prädationsschutz bieten und somit die Beweidung des Phytoplanktons durch das Zooplankton fördern. Es ist möglich, dass diese Rückkopplungsmechanismen in Brackgewässern weniger effektiv sind. Das Zooplankton ist anders zusammengesetzt und beweidet dadurch weniger effektiv das Phytoplankton. Außerdem wird es selbst, innerhalb der Makrophyten, durch bestimmte Fische und Invertebraten gefressen. In der vorliegenden Arbeit, wurden die Interaktionen zwischen submersen Makrophyten und ihrer abiotischen und biotischen Umgebung in zwei verschiedenen Küstengewässern der südlichen Ostsee untersucht: Vitter Bodden (mesotroph, Makrophyten-dominiert) und Darß-Zingster Boddenkette (DZBK, eutroph bis stark eutroph, Phytoplankton-dominiert). Die folgenden Parameter wurden von Juni bis September 2013 (Vitter Bodden) und von März bis November 2014 (DZBK) gemessen: Lichtattenuation, Konzentration von Gesamt-suspendiertem Material (TSM), von Chlorophyll a (Chl a), von Gesamt-Phosphor (TP) und von Gesamt-Stickstoff (TN). Zudem wurden die Verhältnisse TP zu TN und Chl a zu TP bestimmt. Der Beweidungsdruck des Zooplanktons auf das Phytoplankton wurde sowohl für den Tag als auch für die Nacht berechnet, in dem das jeweilige Zooplankton ausgezählt, die Biomasse und die Beweidungsrate berechnet wurde. Im Vitter Bodden wurde die Zusammensetzung der Makrophyten bestimmt, sowie ihr Bedeckungsgrad und ihr Anteil an der Wassersäule (PVI) in einer Wassertiefe <1 m geschätzt. In der DZBK wurde die Biomasse der Makrophyten bis in eine Wassertiefe von 1,9 m bestimmt. Die Tiefenverbreitung der Makrophyten war im Vitter Bodden nicht Licht-limitiert, aber in der DZBK, da sich dort der Hauptanteil der Makrophytenbiomasse nur bis in eine Wassertiefe von 1 m befand. In der DZBK hatte das Phytoplankton einen großen Anteil an der Lichtattenuation und limitierte dadurch vermutlich die Lichtverfügbarkeit nicht nur für die Makrophyten sondern auch für sich selbst. Aufgrund der TN zu TP Verhältnisse war das Phytoplankton in der DZBK P-limitiert, während es im Vitter Bodden durch beide Nährstoffe gleichzeitig limitiert war. Die Beweidung durch das Zooplankton konnte zeitweise vermutlich das Phytoplankton im Vitter Bodden reduzieren, aber nicht in der DZBK. Der Bedeckungsgrad der Makrophyten war hoch, aber sie hatten eine flache Wachstumsform und daher nur einen geringen PVI. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass der vermutlich hohe Wasseraustausch mit der Ostsee und der fehlende Eintrag aus Fließgewässern verantwortlich für die hohe Lichtverfügbarkeit im Vitter Bodden sind. Ein möglicher Einfluss der Makrophyten auf Wassertrübung, Nährstoffe, Phytoplankton und Zooplankton wurde vermutlich durch diesen Wasseraustausch maskiert. Im Gegensatz dazu gab es keine Effekte der Makrophyten auf Nährstoffe in der Wassersäule, sowie auf Phytoplankton und Zooplankton in der DZBK, da die Makrophyten nur auf die Randbereiche der Bodden beschränkt sind. Da Sedimentation und Resuspension hauptsächlich die Wassertrübung beeinflussen, wurde in einem weiteren Teil der vorliegenden Arbeit ermittelt, in wie weit Wind-induzierte Wellen die Sedimentationsraten beeinflussen, wenn sie unmittelbar sedimentiertes Material wieder resuspendieren. Zu diesem Zweck wurden zwei verschiedene Sedimentationsfallen verwendet: Zylinderfallen (ZF) und Tellerfallen (TF). Die TF wurden in dieser Studie das erste Mal an einem Wellen-exponiertem Standort verwendet. Sie erlaubten, dass unmittelbar sedimentiertes Material wieder resuspendiert werden konnte, was die ZF nicht konnten. Sedimentationsraten wurden mit beiden Fallentypen in einer Wassertiefe zwischen 0,9 m und 1,6 m bestimmt. Die Wellenexposition wurde berechnet, indem die halbe Oberflächenwellenlänge (λ/2) durch die Wassersäule oberhalb der Fallen (dF) dividiert wurde. Eine hohe Wellenexposition war definiert als (λ/2) / dF >1. Die Sedimentationsraten in beiden Fallentypen waren von der Wellenexposition beeinflusst. Jedoch in gegensätzlicher Weise. Bei hoher Wellenexposition sedimentierte ein geringerer Anteil des TSM pro Stunde auf den TF als bei geringer Wellenexposition, während in den ZF ein größerer Anteil sedimentierte. Daher wurde die Sedimentationsrate bei hoher Wellenexposition mit den ZF überbestimmt. Die verwendeten TF sind ein viel versprechendes Mittel um Sedimentationsraten in flachen, Wellen-exponierten Orten abzuschätzen, denn sie reflektieren den unmittelbaren Einfluss von Wellenbewegungen auf die Sedimentation von suspendiertem Material.
Die vorliegende Arbeit behandelt die holozäne Küstenentwicklung im Raum Darss-Zingst-Hiddensee, die eng an die Interaktion von eustatischen Meeresspiegelschwankungen, neotektonischen Bewegungen der Erdkruste und dem zugeführten Sedimentvolumen gebunden ist. Es sind mehrere Ziele der Untersuchungen zu nennen: Zunächst relevant ist die Kartierung der holozänen Sedimentabfolge und der liegenden pleistozänen Deckschichten im Untersuchungsgebiet, das neben den Nehrungen auch das angrenzende Seegebiet der Ostsee und die rückseitigen Lagunen umfasst. Anschließend ist die Modellierung der Transgressionsbasisfläche notwendig, um das im Holozän unter marinen Bedingungen umgelagerte Sedimentvolumen abschätzen zu können. Eine Kernfragestellung bildet die Sedimentbilanz. Vor allem für das Teilgebiet Zingst mit östlich angrenzendem Windwatt und Barriere-Inseln sind die Sedimentquellen, die zur Aufschüttung dieses Nehrungskörpers geführt haben, unklar. Die potentielle Materialbereitstellung umliegender Kliffe (Fischland, Altdarss) ist im Verhältnis zum Nehrungsvolumen relativ gering. In Kombination mit geochronologischen Untersuchungen der Sedimentsequenz ergeben sich im Gesamtraum Schlussfolgerungen über die Ablagerungsdynamik, die zur Ausbildung der gegenwärtigen Küstenlandschaft geführt hat. Anhand der Befunde wurde ein paläogeographisches Modell der Küstenentwicklung für das Gebiet abgeleitet. Diese Ergebnisse bilden die Grundlage zur Entwicklung zukünftiger Szenarien der Küstengenese mit Hilfe von morphodynamischen Prozessmodellen, die weiterführende Aufgabenstellungen bieten. Aus Sichtweise des Küstenschutzes und vor dem Hintergrund beschleunigter Anstiegsprognosen des Meeresspiegels sind die gewonnenen Erkenntnisse von hoher Bedeutung.
The objectives of the present work are to relate the spatial distribution of benthic macrofauna in the Baltic Sea to patterns in environmental variables describing near-bottom hydrographical conditions and sediment characteristics, analyzing the data for two various spatial extents. The first case study is devoted to an exploratory statistical description of the prevailing ecological structure within the limited area attached to the region of the Mecklenburg Bight. Key environmental descriptors of spatial distribution of macrofaunal communities were disclosed within the area of investigation: water depth, regarded as a proxy for other environmental factors, and total organic content. Distinct benthic assemblages that are discriminated by particular species (Hydrobia ulvae–Scoloplos armiger, Lagis koreni–Mysella bidentata and Capitella capitata–Halicryptus spinulosus) were defined. Each assemblage is related to different spatial subarea and is characterized by a certain variability of environmental factors. This study represented the basis for the predictive modelling of species distribution in the selected investigation area, which constituted the next part of the investigation. Species-specific models predicting the probability of occurrence relative to environmental and sedimentological characteristics were developed for 29 representative macrofaunal species using a logistic regression modelling approach. Subsequently, the technique for a predictive modelling of species distributions in response to abiotic parameters based on single-factor logistic regression models, utilizing Akaike’s information criterion (AIC) and Akaike weights for multimodel inference, was used. Thus, probabilities of occurrence for selected exemplary species (Arctica islandica, Hediste diversicolor, Pygospio elegans, Tubificoides benedii and Scoloplos armiger) were modelled and mapped. Finally, the investigation proceeded on a large spatial scale. The discriminating ability of such factors as salinity, bathymetry, and sediment characteristics (considered only generally due to the lack of more detailed data) to explain the occurrence of typical macrozoobenthic species on the Baltic Sea-wide extend was tested. Full coverage macrofauna distribution maps, though being increasingly demanded, are generally lacking, with information being merely restricted to point observations. In contrast to spatial interpolation, periled by presence of short distance changes in community structure and dependence of the result on density of the samples, predictive habitat suitability modelling allows to objectively produce distribution maps at a level of detail limited only by the availability and resolution of the environmental data. Various literature sources and available databases were analyzed in respect to the information on macrozoobenthos distribution in the Baltic Sea, resulting in the compilation of an extensive list of taxa and an inventory dataset on species distribution for the whole Baltic Sea. The study demonstrates the need to analyze species’ relationships in gradient systems such as the Baltic Sea and provides a basis for a tool to predict natural and anthropogenic forced changes in species distribution.
