Ökologische Langzeitforschung im Wattenmeer (LTER)
Es wird wärmer, der Meeresspiegel steigt und die Ökosysteme des Wattenmeeres verändern sich schnell (Abbildung 1). An der Wattenmeerstation Sylt betreiben wir eine der detailliertesten und artenreichsten marinen Zeitreihen der Welt.
Die so genannte Sylt Roads (SR) Zeitreihe ist im Wattenmeer bei List auf Sylt stationiert. Sie umfasst Daten zu Umweltparametern, Phyto- und Zooplanktonhäufigkeiten in hoher taxonomischer Auflösung und Häufigkeit, Fischdaten und in jüngster Zeit auch Daten zu den Larven von Krebstieren und anderen wirbellosen Tieren. Dies liefert Daten für die Modellierung von Küstengebieten, einschließlich der Auswirkungen des Anstiegs des Meeresspiegels und der Erwärmung, und - was sehr wichtig ist - es ermöglicht uns, Fragen im Zusammenhang mit globalen, regionalen und lokalen Veränderungen zu beantworten, einschließlich der Nährstoffüberlastung, der Veränderungen in der Hydrographie und der Verschiebung der biologischen Vielfalt. Ein Großteil der an der Wattenmeerstation durchgeführten Forschungsarbeiten, einschließlich der Entwicklung von Lebensräumen wie Seegraswiesen, des Sauerstoffgehalts des Sedimentwasserkörpers und der Veränderungen der Hydrographie und des Sedimenttransports, stützt sich auf diese langfristigen Daten. Einige der Organismen, von denen erwartet wird, dass sie vom globalen Wandel profitieren, insbesondere mikrobielle Organismen, Quallen und Wattenmeerfische und -garnelen, sind bei weitem noch nicht gut genug untersucht und verstanden. Daher sind wir dabei, diese Arten in unser langfristiges Monitoring einzubeziehen, wobei wir auch neue Methoden der Probenahme und Analyse einsetzen.
Unser übergreifendes Ziel ist es, Prozesse in der gesamten Nordsee zu verstehen und vorherzusagen. Wir erweitern unsere Beobachtungskapazitäten, indem wir zum Beispiel die Ferry-Box-Systeme auf unseren Forschungsschiffen nutzen und Fahrgastschiffen der Gelegenheit. Wir haben die Anzahl der Parameter, die auf den monatlichen Fahrten erhoben werden, intensiviert und modifiziert und stehen in engem Kontakt mit anderen nationalen und internationalen Institutionen, die andere Teile der Nordsee beproben. Wir beabsichtigen auch, diese Beobachtungsleistung durch Fernerkundung oder andere optische Methoden zu erweitern, die eine größere räumliche Abdeckung der Nordsee ermöglichen. Wir sind bestrebt, alle relevanten Biota im Ökosystem effizient und quantitativ zu beproben, und in Zukunft werden wir Wege entwickelt haben, die verschiedenen Methoden so zu kombinieren, dass sie angemessene Schätzungen der funktionellen und taxonomischen Biodiversität der Nordsee sowie die Berechnung der Energie- und Nährstoffflüsse durch das System auch mit Hilfe von Modellen ermöglichen .
Unser Ziel ist es, die verschiedenen Datensätze mit Hilfe von Modellierungsansätzen, wie dem neu entwickelten Küstenmodell FESOM-C, zu integrieren. Derzeit konzentrieren wir uns auf küstennahe Prozesse, z. B. auf die Auswirkungen und das Ausmaß des Meeresspiegelanstiegs auf Lebensräume in der Gezeitenzone (z. B. Seegras) und auf hydrographische Strömungsverschiebungen im Zusammenhang mit dem Sedimenttransport und der Ausbreitung von Arten in einer wärmeren Umgebung.
Auf der Grundlage der Zeitreihenbeobachtungen entwickeln wir Hypothesen zur Erklärung dessen, was wir sehen, und testen diese dann in kleinen (in vitro) bis hin zu groß angelegten (Mesokosmen) Experimenten. Die LTO-Daten bilden eine solide Grundlage für diese Langzeit-Ökologieforschung (LTER). In den letzten Jahren konzentrierte sich ein Großteil der Arbeit am LTER auf Schlüsselarten und ihre Rolle für die Stabilität der Lebensräume und die Funktion der Arten. Das Aussterben und die Einführung von Arten, insbesondere im Zusammenhang mit der Widerstandsfähigkeit und der Anpassung an größere Umweltveränderungen, sind von großer Bedeutung für künftige Generationen und deren Nachhaltigkeit.
Letztlich ist es unser Ziel, die Prozesse im Wattenmeer im Kontext der gesamten Nordsee zu verstehen und vorherzusagen. Wir sind bestrebt, unsere Beobachtungskapazitäten zu erweitern, indem wir zum Beispiel die Fährboxsysteme auf unseren Forschungsschiffen und Passagierschiffen nutzen. Wir haben die Anzahl der Parameter, die auf den monatlichen Fahrten erhoben werden, intensiviert und modifiziert und stehen in engem Kontakt mit anderen nationalen und internationalen Institutionen, die andere Teile der Nordsee beproben. Wir beabsichtigen auch, diese Beobachtungsleistung durch Fernerkundung oder andere optische Methoden zu erweitern, die eine größere räumliche Abdeckung der Nordsee ermöglichen. Wir wollen die verschiedenen Datensätze mit Hilfe von Modellierungsansätzen, wie dem neu entwickelten Küstenmodell FESOM-C, integrieren. Wir konzentrieren uns derzeit auf küstennahe Prozesse, z. B. auf die Auswirkungen und das Ausmaß des Meeresspiegelanstiegs auf Lebensräume in der Gezeitenzone (z. B. Seegras) und auf hydrographische Strömungsverschiebungen im Zusammenhang mit dem Sedimenttransport und der Ausbreitung von Arten in einer wärmeren Umgebung.
Wie bereits erwähnt, dienen die LTER-Daten aus der SR als Hintergrund, Inspiration sowie als Testumgebung für unsere wissenschaftliche Arbeit. Als solche sind die SR-Daten eine wichtige Infrastruktur, um unsere Wattenmeer-Forschungsziele zu erreichen: im Kontext von Klima- und Umweltveränderungen. Wir legen den Schwerpunkt auf spezifische Themen:
1. Das Verständnis der langfristigen Reaktionen und Wechselwirkungen der Nordsee und des angrenzenden Wattenmeeres auf anthropogene und natürliche Veränderungen, die sowohl durch regionale Faktoren (Flusseinträge, Küstenbefestigung und Bauwerke) als auch durch globale Faktoren (Temperaturveränderungen, Versauerung) beeinflusst werden.
2. Suche nach umfassenderen und wirksameren Methoden zur Bewertung und Überwachung der biologischen Vielfalt in schwierigen Offshore-Umgebungen, einschließlich Mikroorganismen, z. B. mit Hilfe molekularer, optischer oder anderer Methoden, und Ermittlung von Möglichkeiten, verschiedene Ansätze wirksam zu kombinieren.
3. Das Verständnis der synergistischen Auswirkungen mehrerer Stressoren, z.B. aus dem Unterwasserbereich, würde die Bewertung derjenigen Faktoren ermöglichen, die allein oder in Kombination das Ökosystem am stärksten beeinträchtigen, sowie die Ermittlung derjenigen Belastungen, bei denen Abhilfemaßnahmen am erfolgversprechendsten wären.
4. Zuverlässige Modellierung von Nahrungsnetzen im Zusammenhang mit sich verändernden physikalischen Umgebungen. Hier haben wir damit begonnen, unsere hochflexiblen neuen hydrographischen FESOM-C-Modelle anzuwenden, um beispielsweise die Auswirkungen und das Ausmaß des Meeresspiegelanstiegs auf intertidale Lebensräume (z. B. Seegras) und hydrographische Strömungsverschiebungen im Zusammenhang mit Sedimenttransport und Spezies zu verstehen.
5. Integration von Kenntnissen und Informationen über natürliche und Wiederherstellungsoptionen für Küstenmeere und Untersuchung ihres Potenzials für die Kohlenstoffspeicherung.
6. Vernetzung mit Kollegen und Bereitstellung von Beratung und Informationen über Management und Schadensbegrenzung im Rahmen der blauen Wirtschaft und der Mehrfachnutzung der Nordsee.
Wir nutzen unsere Langzeitdaten, um Fragen von globaler Bedeutung zu beantworten und bringen sie in globale Netzwerke ein. Wir arbeiten mit unseren lokalen, regionalen und globalen Partnern und Interessenvertretern zusammen, um gemeinsam an einer nachhaltigen Zukunft zu arbeiten, insbesondere im Hinblick auf das Wattenmeer.
