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Die Miesmuschel
Versuche mit Miesmuscheln und Seesternen
Jahresarbeit der 12. Klasse Grischka Nissen
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Inhaltsverzeichnis Seite Die Miesmuschel ............................................................................................. 3
Der Name ................................................................................................................... 3
Aussehen, Kennzeichen und Erkennungsmerkmale .................................................. 3
Vorkommen, Habitate, Lebensraum .......................................................................... 4
Biologie, Ökologie, Lebensweise .............................................................................. 5
Jugend ..................................................................................................................... 5
Verhalten ................................................................................................................. 6
Der Fuß .................................................................................................................... 9
Fressfeinde ............................................................................................................... 9
Bedeutung für die Umwelt ....................................................................................... 11
Wirtschaftliche Nutzung ............................................................................................. 12
Versuche zum Verhalten von Miesmuscheln mit Seesternen ........................................ 14
Zusammenfassung ....................................................................................................... 14
Zielsetzung .................................................................................................................. 14
1. Versuch: Versuch zum Wachstumsverhalten der Miesmuschel in Anwesenheit
eines Seesterns ............................................................................................................. 15
Einleitung .................................................................................................................. 15
Material und Methoden ............................................................................................. 15
Ergebnisse und Diskussionen .................................................................................... 16
2. Versuch: Seesternwasserversuch .............................................................................. 20
Einleitung ................................................................................................................... 20
Material und Methoden .............................................................................................. 20
Ergebnisse und Diskussionen ..................................................................................... 21
3. Versuch: Testung eines Seesternwasserstoffes ......................................................... 22
Einleitung ................................................................................................................... 22
Material und Methoden .............................................................................................. 23
Ergebnisse und Diskussionen ..................................................................................... 24
4. Versuch: Versuch zur Flüchtigkeit des Seesternstoffes ............................................ 25
Einleitung ................................................................................................................... 25
Material und Methoden .............................................................................................. 25
Ergebnisse und Diskussionen ..................................................................................... 25
Danksagung ...................................................................................................................... 26
Quellenangabe .................................................................................................................. 27
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Die Miesmuschel (Mytilus edulis)
Der Name Der Name Miesmuschel (Mytilus edulis) stammt sowohl von dem plattdeutschen
Wort „Mois“, als auch von dem mittelhochdeutschen Wort „Mies“ ab. Beide Wörter
haben jedoch die gleich Bedeutung, nämlich Moos. Dies kommt daher, dass die
Byssusfäden und der häufig vorkommende Algenbewuchs der Miesmuschel dem
Moos in gewisser Weise ähnlich sehen. Der lateinische Name für Miesmuschel ist
Mytilus edulis. Mytilus kommt von dem griechischen Wort „Mytilos“ welches soviel
wie essbare Muschel bedeutet, edulis ist Lateinisch und heißt ebenfalls essbar. In
Läden werden Miesmuscheln auch oft unter „Pfahlmuschel“ angeboten, dies kommt
daher, dass Miesmuscheln häufig an Pfählen gezüchtet werden.
Aussehen, Kennzeichen und Erkennungsmerkmale Die Schale der Miesmuschel ist tropfenförmig länglich oval. Die beiden
Schalenklappen sind gleichförmig und kaum voneinander zu unterscheiden. Die
Oberfläche ist bis auf sehr feine Wachstumsringe nahezu glatt. Die Farbe der Schale
ist außen blau-schwarz, manchmal auch bräunlich oder grünlich, bei Jungtieren ist
sie auch gelb-braun oder hat blaue Streifen. Innen ist sie Perlmuterfarben mit einem
dunklen Rand, was jedoch nur bei leeren Schalen, also bereits toten Miesmuscheln
zusehen ist. Die Schale besteht aus verschiedenen Formen des Calciumcarbonats.
Sie gliedert sich in drei Schichten: die blau-schwarze Schalenoberhaut
(Periostracum), die Mittelschicht (Ostracum) und die perlmuttfarbene Innenseite
(Hypostracum). Die beiden Schalenklappen sind mit einem Schlossband, dem
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inneren und einem äußeren Ligament, verbunden. Das Schlossband sitzt am oberen
Rücken des Tieres. Von dem Weichkörper der Miesmuscheln ist meist nur der Fuß
zusehen. Dieser sieht mit seiner roten Farbe und der länglichen Form wie eine Zunge
der Miesmuschel aus. Er kann in vollständig ausgefahrenem Zustand die gleiche
Länge wie die Miesmuschel haben. Bei einer weiten Öffnung der Schalenklappen
können auch die beiden Siphone von außen gesehen werden. Der einführende und
der ausführende Sipho sind aber auch bei geöffneter Schale nicht sehr gut zusehen,
da sie im Gegensatz zu vielen anderen Muschelarten nur sehr kurz sind.
Unterschieden werden können sie gut durch die stark gelappte Form des
ausführenden Siphons. Die Größe der Miesmuschel hängt von der Region oder
besser dem Meer ab in dem sie leben. So sind die Nordseemiesmuscheln meist 1-2
cm größer als die der Ostsee und erreichen 6-9 cm, während die Ostsee
Miesmuschel nur 5-8 cm Länge erreichen. Es gibt männliche und weibliche
Miesmuscheln, unterscheiden kann man diese von außen jedoch nicht.
Vorkommen, Habitate, Lebensraum Die Muscheln der Familie Mytilidae kommen in vielen verschiedenen Arten in fast
allen Meeren dieser Welt vor: In Nord- und Ostsee, im nördlichen Atlantik, nördlicher
Pazifik, Eismeer, an der Atlantikküste, im Mittelmeer und im Ärmelkanal. In Nord- und
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Ostsee leben die Mytilus Arten Mytilus edulis und Mytilus trossolus, im Mittelmeer
Mytilus galloprovinzialis und in den anderen Meeren die anderen Muscheln der
Familie Mytilidae: Perna perna, Modiolius modiolus und Modiolis barbatus.
Miesmuscheln leben in 50 Metern Tiefe bis hoch zu trockenfallenden Sandbänken.
Allgemein kann man aber sagen, dass sie überall dort leben, wo sie einen Platz
haben, um sich mit ihren Byssusfäden zu befestigen. Bevorzugt werden aber Plätze
knapp unter der Wasseroberfläche, weil in den oberen Wasserschichten mehr
Plankton enthalten ist. Miesmuscheln heften sich an Steinen, Felsen, Hölzern, Ketten
und Muscheln fest. Gerne heften sie sich auch aneinander fest und bilden so
meterlange Muschelbänke oder Teppiche. Besonders im Wattenmeer findet man
riesige Muschelbänke. Die Gründe dafür sind, dass es dort kaum andere
Befestigungsmöglichkeiten gibt als Artgenossen. Die miteinander verkitteten
Miesmuscheln schützen sich außerdem so im Verband sehr gut gegen Verdriftung
und gegen Räuber. Miesmuscheln leben nur auf dem Meeresboden, was sie im
Wattenmeer als einzige Muschel neben der eingeführten pazifischen Auster macht.
Alle anderen Muscheln graben sich in den Sand ein und stecken nur ihre Siphone
aus dem Watt. Die Miesmuschel ist in Ost- und Nordsee sehr häufig vorhanden. Im
Wattenmeer machen sie sogar ein Viertel der gesamten Biomasse aus.
Biologie, Ökologie, Lebensweise
Jugend 1 bis 3 mal im Jahr stoßen weiblich Miesmuscheln 5 bis 12 Millionen Eier ins
Meerwasser ab, wo sie von gleichzeitig abgegebenen Samenzellen der Männchen
befruchtet werden. Aus den befruchteten Eizellen entwickelt sich dann die
Trochophora-Larve. Aus dieser entsteht durch Metamorphose die Veliger-Larve, die
schon kleine, durchsichtige Schalen bildet. Es werden in diesen Stadien über 99,9%
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der Larven gefressen, sie bilden so eine wichtige Nahrungsgrundlage für viele Tiere.
Erst nachdem sie etwa fünf Wochen im Meer als Plankton herumgetrieben sind und
eine Größe von etwa 0,2 mm erreicht haben, setzen sie sich mit Hilfe von ihren
Byssusfäden in Küstenregionen oder im Brackwasser von Flussmündungen an
Steinen, Pfählen, Artgenossen oder ähnlichen harten Untergründen fest. Sie fangen
jetzt an mit aus dem Meer, in chemischen Prozessen aufgenommenen
Calciumcarbonat eine festere Schale zu bilden. Sie können nun noch wegen ihrer
geringen Größe und dem geringen Gewicht häufiger den Standort wechseln, um die
nahungsreichste Plätze auszusuchen, bis sie eine Größe von 3 mm erlangt haben,
dann suchen sie sich einen festen Platz, den sie selten oder gar nicht mehr
verlassen. Bis dahin sterben noch einmal viele kleine Muscheln durch Fressfeinde
oder anderen Gründen. Doch relativ sicher sind die Miesmuscheln vor ihren
Fressfeinden erst ab einer Größe von etwa 5 cm. Ab dieser Größe ist der
Kraftaufwand, den Fressfeinde betreiben müssen zu groß, um eine Muschel zu
knacken. Gefahr droht nun hauptsächlich noch von den Menschen, die durch
Fischerei einen großen Teil der erwachsenen Miesmuscheln vernichten. Das
natürliche Lebensalter der Miesmuschel beträgt 8-10 Jahre.
Verhalten Miesmuscheln ernähren sich von Plankton und Detritus. Plankton sind pflanzliche
Einzeller, wie Kiesel- oder Grünalgen, es sind aber auch kleine Tierchen, wie
Kleinkrebse. Detritus sind organische Abfallstoffe. Mit kleinen Wimpern (Cilien), die
sie auf ihrer Kiemenoberfläche haben erzeugen sie einen Wasserstrom und saugen
so Wasser durch ihren einführenden Siphon. Aus dem Wasser filtrieren sie Plankton
und Detritus. Sie ziehen sich jedoch auch den Sauerstoff aus dem eingezogenen
Wasser. Die verwertbaren Teilchen werden in den Kiemen aufgefangen und kommen
von dort durch ein Schleimpaket in die Mundöffnung. Eine ausgewachsene
Miesmuschel filtriert pro Tag etwa 15 Liter Meerwasser. Da es Millionen von
Miesmuscheln in Nord- und Ostsee gibt, wird so häufig das gesamte Meerwasser
durchgefiltert. Im Wattenmeer geht man sogar davon aus, dass rein rechnerisch
einmal pro Woche das Wasser von Miesmuscheln durchgefiltert wird. Dies hat einen
äußerst positiven Effekt für die Reinheit des Wassers zur Folge. Miesmuscheln
saugen nämlich nicht nur Meerwasser, Plankton und Detritus ein, sie filtrieren auch
alle Schmutz- oder Schwebestoffe aus dem Wasser heraus. Diese werden von ihnen
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sofort wieder ausgeschieden und als Schlicke auf dem Boden gebunden. Dies macht
das Meerwasser bedeutend klarer.
Da das Meerwasser in ständiger Bewegung ist und Plankton und Detritus im Wasser
schweben, müssen die Miesmuscheln ihren Platz praktisch nie verlassen, weil sie mit
ihrer Filtration immer neue Wassermengen durcharbeiten. Mehr Bedeutung für die
Platzsuche der Miesmuschel hat ein anderer Faktor: die Fortpflanzung. Um möglichst
viele Nachkommen zu zeugen sammeln sich Miesmuscheln zu Gruppen und bilden
Miesmuschelbänke. Es steigt so die Wahrscheinlichkeit, dass bei einem Ausstoß Eier
und Samen sich leichter treffen und sich so befruchten können. Unter den
Miesmuschelbänken können innerhalb von zwei Jahren bis zu einem Meter hohe
Schlickbänke entstehen. Um nicht im eigenem Schlick zu versinken, können die
Miesmuscheln sich mit Byssusfäden an anderen Muscheln wieder hoch ziehen.
Gerät sie unter Schlicke und kann sich nicht wieder befreien, muss sie sterben, da
sie im Gegensatz zu den meisten anderen Muscheln nur sehr kurze Siphone hat, die
nicht dazu geeignet sind, um aus dem Sand heraus zu filtrieren.
Es gibt zwei verschiedene Arten von Muschelbänken in der Nordsee: die erste ist
immer von Wasser bedeckt, die zweite hingegen ist bei Ebbe zeitweilig von Wasser
unbedeckt. Dies hat verschiedenen Auswirkungen. Zum einen können die Muscheln,
die bei Ebbe trocken liegen in dieser Zeit nicht filtrieren und können leichter von
Austernfischern gefressen werden. Dafür haben sie einen gewissen Schutz vor
einigen anderen Fressfeinden. Die Wellhornschnecke beispielsweise kann nicht sehr
lange im Trockenen überleben. Ähnlich geht es dem Seestern, der zudem auf
trockenen Sandbänken von Möwen gejagt wird. Miesmuscheln können während der
Ebbe problemlos im Trockenen überleben. Um in der Sonne nicht auszutrocknen,
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schützen sie sich durch ihre Schale und einen Wasservorrat, den sie sich in ihren
festverschlossenen Schalen aufheben. Außerdem fahren sie ihre
Herzschlagfrequenz von etwa 50 Schlägen pro Minute unter Wasser auf etwa 10
herab. So sparen sie viel Energie und können mit sehr wenig Sauerstoff
auskommen, welchen sie aus ihrem Wasservorrat entnehmen. Miesmuscheln sind
wie alle Muscheln wechselwarme Tiere. Sie haben also immer genau dieselbe
Temperatur wie die Umgebung. So kann es kommen, dass sie bei Ebbe auf einer
trockenfallenden Sandbank eine Innentemperatur von 35 Grad Celsius und mehr
haben, aber auch dies können sie schadlos überstehen.
Für das Wachstum sind Nahrungsmenge, Temperatur und Salzgehalt wichtige
Faktoren. Bei der Auswirkung des Salzgehaltes auf das Wachstum der Miesmuschel
hat man jedoch noch keine Gründe gefunden, warum er Einfluss auf das
Wachstumsverhalten hat. Es ist aber deutlich, dass der Salzgehalt eines Meeres eine
wichtige Rolle spielt. So wird vermutet bzw. fest angenommen, dass der Salzgehalt
ausschlaggebend ist für das unterschiedliche Wachstumsverhalten der
Nordseemiesmuscheln und der Ostseemiesmuscheln. Die Nordsee hat einen
Salzgehalt von 35 psu. Die Ostsee hingegen ist, je weiter man nach Osten geht
schon ein Brackwasser, das heißt sie hat einen Salzgehalt, der zwischen 15 und 3
psu in den östlichsten Gebieten liegt. An der Küste Schleswig-Holsteins liegt der
Salzgehalt bei immerhin noch 18-15 psu. Die Ostseemiesmuscheln bei Schleswig-
Holstein werden so nur 5-8 cm groß, in der östlichen Ostsee werden die Muscheln
sogar nur ca 3 cm groß, während die Nordseemiesmuscheln 6-9 cm erreichen. Die
Muscheln können in der Nordsee in seltenen Fällen bis zu 15 cm lang werden, dies
ist in der Ostsee undenkbar.
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Der Fuß Ein sehr wichtiges Organ der Miesmuschel ist der Fuß, mit seiner in der Spitze
befindlichen Byssusdrüse. Er ist etwa so lang wie die Miesmuschel selbst, dünn, rot,
äußerst kräftig und sieht aus wie eine Zunge. Das Entscheidende an ihm ist aber die
Fähigkeit Byssusfäden zu spinnen. Byssus ist eine Eiweißverbindung. Durch
Anreicherung mit Eisenionen erhält der Byssus eine Stabilität, die es zu den
stärksten Materialien macht, welche die Natur hervorbringt. Die Miesmuschel kann
praktisch an jedem harten Gegenstand ihr Byssus befestigen, da die Verbindung aus
Proteinen und Eisenionen so aggressiv ist, dass sie mit jedem Gegenstand reagiert.
Die Miesmuschel nutzt den Byssus, indem sie sich mit ihm an Steinen, Ketten,
Pfählen oder andern Muscheln heftet. Sie sind so gesichert gegen Verdriftung und
um bei Stürmen nicht weggespült zu werden. Wenn sie ihren Platz wieder verlassen
will, trennt sie mit ihrem Fuß den Byssusfaden wieder von ihrer Schale ab. Sie
bewegt sich auch mit Hilfe von Byssus, indem sie Byssusfäden auslegt, diese dann
mit dem Fuß verkürzt und sich so voran zieht. Selbst Aquarienwände können auf
diese Weise erklommen werde.
Fressfeinde Die Hauptfressfeinde der Miesmuschel sind über Wasser Möwen und Austernfischer.
Unter Wasser sind Eiderenten, Wellhornschnecken, Krebse und Seesterne die
größten Gefahren. Um an das begehrte Muschelfleisch heranzukommen muss erst
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die Schale überwunden werden und da gibt es zwei Möglichkeiten: die erste ist, die
Schale zu knacken und die zweite ist, die Schale zu öffnen. Wer einmal versucht hat
eine etwa 5 cm große Miesmuschel zu knacken, weiß wie schwer das ist. Mit einem
Stein und einem harten Untergrund bekommt man es ganz gut hin, aber eine
Miesmuschel zu öffnen ist mit der Hand ein Ding der Unmöglichkeit. Der
Schließmuskel einer ausgewachsenen Miesmuschel ist so kräftig, dass die Muschel
über diesen Weg nur von echten Spezialisten geöffnet werden kann. Der Seestern ist
ein solcher. Er klammert sich um eine Muschel, indem er sich mit seinen, an den
Armen befindlichen Saugärmchen an der Schale des Opfers festsaugt. Die Muschel
ist in diesem Angriffsstadium natürlich geschlossen und hält die Schalenklappen mit
aller Kraft zusammen. Der Seestern muss jedoch kaum Energie aufwenden. Er spart
diese durch eine Art Versteifung, übt jedoch weiterhin eine Zugkraft von bis zu vier
Kilogramm auf die Schale aus. Nach einiger Zeit muss die Muschel jedoch ein wenig
die Schalen öffnen, um Sauerstoff aufzunehmen. Die Muschel öffnet also einwenig,
kann nun aber nicht mehr wieder schließen, denn der Seestern wendet jetzt seine
Kraft dazu auf, die Lücke zu halten und dann Stück für Stück zu weiten. Schon 2 mm
Schalenöffnung reichen dem Seestern aus, um seinen Magen in die Muschelschale
zu zwängen und das Muschelfleisch extratestinal zu verdauen.
Gegen diese Methode ist die Miesmuschel weitesgehend chancenlos außer sie ist
kräftig genug, um den Seestern am Öffnen der Schale zu hindern. Die benötigte Kraft
hat sie mit einer Größe von 5 cm. Ab dieser Größe suchen sich Seesterne lieber
kleinere Muscheln, für die sie nicht so viel Kraft aufwenden müssen. Krebse
hingegen knacken Muschelschalen einfach, bevorzugen dabei aber ebenfalls
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Muscheln, die nicht zu groß sind. Sie suchen sich eine geeignete Muschel aus und
zerbrechen mit ihren Scheren die Schale der Muschel. Gegen solche Gegner hilft der
Miesmuschel nun keine Muskelkraft mehr, hier braucht sie eine dicke Schale. Auch
hier gibt es die 5 cm Schwelle, ist diese erst einmal genommen, muss sie keine
Krebse mehr fürchten, denn es gibt ein wichtiges Gesetz, das besagt, dass die
investierte Energie durch den Gewinn an Energie, das heißt durch das
Muschelfleisch, wieder ersetzt, bzw. vermehrt werden muss. Ist dies bei einer Jagd
nicht der Fall, wird das Tier auf Dauer nicht überleben können. Ein Krebs
beispielsweise muss schauen, dass die Muschel, die er fressen will, nicht zu groß,
aber auch nicht zu klein ist, ansonsten gerät das Gleichgewicht aus eingesetzter
Energie und gewonnener Energie zu lasten des Krebses durcheinander.
Die Miesmuschel hat jedoch auch kleinere Feinde. Sehr störend kann der 1 mm
lange Ruderfußkrebs (Mytilicola) sein, der in der Muschel starke
Wachstumsstörungen verursachen kann. Eher lästig sind hingegen der
Miesmuscheltang (Fucus mytili) und der Muschelwächter. Der Tang wächst auf den
Schalen und vermindert durch sein Volumen die Wasserzufuhr. Der Muschelwächter
hingegen nistet sich in der Muschelschale ein bedient sich von den angesammelten
Nahrungsteilchen der Muscheln.
Bedeutung für die Umwelt Die Miesmuschel ist in vielerlei Hinsicht eine der wichtigsten Lebensformen der Nord-
und Ostsee. Allein durch ihre Menge an Tieren bildet sie Nahrungsgrundlage für viele
andere Tierarten, die nur aufgrund der Miesmuscheln leben können. Ihre
Muschelbänke bilden einen Lebensraum für rund 100 verschiedene Tier- und
Algenarten, die zwischen den harten Schalen der Miesmuscheln eine bessere
Existenzgrundlage haben als im kargen Watt. Verschiedene Krebse, Würmer und
ähnliche Tiere leben zwischen den Muscheln, auf den Muscheln siedeln sich häufig
Seepocken, Algen und Tang an. Es leben in einer Muschelbank etwa 10 mal so viele
Tiere und Algen wie in anderen Wattflächen. Diese hohe Bedeutung für andere
Lebensformen, die sich aus den beiden oberen Punkten ergibt, kann schnell zu
einem Problem werden, wenn es in manchem Jahr mal nicht so viele Miesmuscheln
gibt. Gerade in den heutigen Zeiten zeigte sich das durch Überfischung der
Miesmuscheln große Probleme für andere Arten entstehen. 1990 kam es dazu, dass
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wegen niedriger Miesmuschelbestände Tausende von Eiderenten und
Austernfischern in den Niederlanden starben.
Das ständige Filtrieren der Miesmuschel kann bei ihr zu schweren physiologischen
Problemen führen, da durch Ausstoß von Schwermetallen oder Öl durch Fabriken
und Schiffe giftige Stoffe aufgenommen werden können. Die Miesmuschel reichert
diese Stoffe in sich an, so dass auch Menschen beim Verzehr einer solchen Muschel
gesundheitliche Schäden erleiden können. Durch strenge Kontrollen des im Handel
befindlichen Miesmuschelfleisches ist dieses mittlerweile gesundheitlich
unbedenklich geworden für den Menschen.
Wirtschaftliche Nutzung Das Miesmuschelfleisch ist schon seit Jahrtausenden ein beliebtes Nahrungsmittel.
Die Gründe dafür sind einfach: Miesmuscheln leben häufig knapp unter der
Wasseroberfläche und im Gegensatz zu anderen Muscheln auf und nicht im
Meeresboden, sie können so leicht eingesammelt werden und standen immer in
großen Mengen gut erreichbar zur Verfügung. Seit hundert Jahren wird in
Deutschland die Miesmuschelfischerei aktiv betrieben. Es wurden hauptsächlich die
Muscheln der trockenfallenden Muschelbänke in der Nordsee befischt. In den 30er
Jahren des 19ten Jahrhunderts setzte sich dann das Bewusstsein durch, dass
Schäden im Ökosystem der Nordsee entstehen, die Ausmaße annehmen, welche
bald nicht mehr gutzumachen wären. Es wurde nun begonnen, künstliche
Muschelkulturen anzusiedeln. Man geht dabei so vor, dass junge Muscheln von
wilden ständig unter Wasser liegenden Muschelbänken abgefischt werden und dann
an vor Sturm und Fressfeinden geschützten Stellen knapp unter der
Niedrigwasserlinie wieder angesiedelt werden. Nach etwa einem Jahr erreichen die
Miesmuscheln eine Länge von 5 cm. Sie sind nun marktreif und werden mit Kuttern
abgefischt und in die Restaurants Europas verfrachtet. Marktführend in der
Miesmuschelfischerei sind die Niederlanden und Dänemark, darauf folgt
Deutschland. Jährlich werden in Europa etwa 100.000 t Miesmuscheln abgefischt,
20.000 t davon kamen vor kurzen noch aus Schleswig-Holstein. Wegen schlechter
Ernten ist die Zahl der gefischten Miesmuscheln jedoch auf dramatische 4500 t pro
Jahr zurückgegangen. Schuld daran ist nach Ansicht der Fischereiexperten der
Klimawandel. Seit 1996 habe es nur noch milde Winter gegeben und
dementsprechend warme Wassertemperaturen. Die Folgen sind, dass Krebse sich
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gleichzeitig mit den jungen Muscheln entwickeln und dadurch einen großen
Überlebensvorteil erhalten, indem sie schon früher als normal eine Größe erreichen,
die es ihnen leichter macht die Miesmuscheln zu knacken. Ungeachtet dieser
Probleme für die Miesmuschelfischer steht die Miesmuschelfischerei immer wieder in
der Kritik von Umweltverbänden, die eine Überfischung befürchten.
Miesmuscheln sind heute überhaupt nicht mehr wegzudenken aus der europäischen
Lebensmittelwirtschaft. Ihr Fleisch ist schmackhaft und vor allen Dingen sehr gesund,
es enthält viel Eisen, Eiweiß, Vitamin a, Vitamin B1, Vitamin B2, Vitamin B6, Vitamin
C und hat einen sehr geringen Fettanteil, welcher außerdem ein ungesättigter und
damit ungefährlich für den Cholesterinspiegel ist. Einen hohen Anteil an
ungesättigten Fettsäuren enthält und somit gut für den Cholesterinspiegel ist.
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Versuche zum Verhalten von Miesmuscheln mit Seesternen
Zusammenfassung Um die Kraft zu haben, um gegen Seesterne bestehen zu können muss die
Miesmuschel entweder groß sein, dann kann man davon ausgehen, dass sie einen
Kräftigen großen Schließmuskel hat oder sie muss einfach einen großen Muskel
haben, der vielleicht nicht dem normalen Verhältnis von Schalengröße zu
Muskelmasse einer Durchschnittsmuschel entspricht. Dies setzt aber entweder eine
Ausnahmemuschel voraus oder einen gezielten Muskelaufbau. Eine andere
Möglichkeit für die Miesmuscheln, um dem Seestern zumindest indirekt zu entgehen
ist, statt auf Wachstum des gesamten Körpers oder des Weichkörpers, in die
Reproduktion zu investieren, also mehr Eier bzw. Samenzellen zu produzieren. Der
einzelnen Muschel ist damit zwar nicht geholfen, doch kann sie so für das
Fortbestehen ihrer Art sorgen.
Zielsetzung Ziel des Projektes ist es herauszufinden, ob Miesmuscheln auf die Anwesenheit
eines Seesterns reagieren. Als erste Bedingung für solche Erkenntnisse müssen die
Miesmuscheln aber erst einmal wahrnehmen können, dass ein Seestern in der Nähe
ist. Normalerweise geht man davon aus, dass Miesmuscheln den Seestern erst
wahrnehmen, wenn dieser die Muschel berührt hat. In dem Versuch wird dies aber
nicht möglich sein, da Muscheln und Seestern durch ein Gitter von einander getrennt
sind, welches nur Wasser durchlässt und keinen Berührungskontakt ermöglicht. Da
Miesmuscheln weder Augen noch Ohren besitzen, ist es ungewiss, wie die
Miesmuscheln die Seesterne überhaupt wahrnehmen und sie dazu noch als
Seesterne, also Fressfeinde erkennen können, vor denen man sich in Acht nehmen
sollte schützen muss. Der Versuch richtet sich also erstens darauf herauszufinden,
ob Miesmuscheln Seesterne ohne direkte Berührung erkennen und zweitens, ob die
Miesmuscheln die Seesterne als Fressfeinde erkennen und daraufhin versuchen
werden auf den Fressfeind zu reagieren, indem sie beispielsweise schneller als
normal wachsen oder einfach nur ein anderes als das gewöhnliche
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Wachstumsverhalten annehmen, welches sie normalerweise haben, wenn kein
Seestern in unmittelbarer Nähe ist.
1. Versuch Versuch zum Wachstumsverhalten der Miesmuschel in Anwesenheit eines Seesterns
Einleitung Wie die meisten Seesterne ernährt sich der Gemeine Seestern (Asterias rubens)
hauptsächlich von Weichtieren wie Miesmuscheln (Mytilus edulis). So vermindert er
die Dominanz der Miesmuschel und trägt damit zum Erhalt des Artenreichtums in
Bodengemeinschaften bei.
Wie verändert sich das Wachstum der Miesmuscheln im Beisein von Seesternen?
Diese Frage stand am Anfang des ersten Versuchs, in dem wir im Labor testeten, ob
Miesmuscheln sich in ihrem Wachstumsverhalten von Seesternen beeinflussen
lassen, die in gleichen Aquarien durch ein Gitter abgehalten, sitzen.
Material und Methoden
Um zu untersuchen, wie sich das Wachstumsverhalten der Miesmuscheln im Beisein
von Seesternen verändert, wurde ein Versuch in einem Labor durchgeführt. In
zwanzig 1,5 l Becken wurden jeweils fünf Miesmuscheln mit der Durchschnittsgröße
von 1cm hineingesetzt. In zehn dieser Becken wurde zusätzlich pro Becken
stromaufwärts ein Seestern gehalten, der durch ein Gitter von den Muscheln getrennt
wurde. Die anderen zehn Becken dienten mit jeweils fünf Miesmuscheln als
Kontrollbecken, um Daten zu bekommen, die das Wachstumsverhalten bei gleicher
Futtermenge ohne Seestern zeigen. Die Becken hatten alle eine eigene
Luftversorgung und wurden mit fließendem, filtriertem Ostseewasser (durchschnittlich
17 psu) versorgt. Die Muscheln wurden täglich mit 500 ml Phytoplanktonkultur
(Dunaliella) gefüttert. Die Seesterne wurden wöchentlich in einem separaten Becken
eine Woche lang mit Miesmuscheln gefüttert, währenddessen wurden andere
Seesterne in die Versuchsbecken gesetzt. Die Seesterne wurden also in wöchentlich
Perioden ausgewechselt. Zur Wachstumskontrolle wurden die Muscheln alle zwei
Wochen vermessen. Nach 8 Wochen wurde der Versuch beendet. Die Schalenlänge
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der Muscheln wurde mit einem digitalen Messgerät (+0,01 mm) vermessen. Die
Muscheln wurden nun zwei Tage lang eingefroren, um sie zu töten. Den wieder
aufgetauten Muscheln wurde dann der Weichkörper entfernt und 24 Sunden lang bei
60 Grad Celsius zum Trocknen in einen Ofen gelegt. Von den getrockneten
Weichkörpern wurde das Gewicht ausgewogen, von den Schalen wurden die Dicke
und die Bruchstärke ausgemessen.
Ergebnisse und Diskussion Das Ergebnis des Versuchs (Abb.1) zeigt deutlich, dass Miesmuscheln in
Anwesenheit eines Seesterns signifikant weniger wachsen als ohne einen Seestern
in der Nähe. Dies legt die Vermutung nahe, dass Muscheln chemische Signale von
Seesternen empfangen, die den Muscheln anzeigen, dass ein Fressfeind in der
Umgebung ist. Als Reaktion darauf öffnen die Muscheln ihre Schalen nicht mehr so
weit wie sie es sonst machen, so dass sie weniger Sauerstoff und weniger Nahrung
aufnehmen können. Die Muscheln sind sozusagen in ständiger Alarmbereitschaft,
um bei einem Angriff eines Seesterns schnell ihre Schalen schließen zu können. Da
die Becken mit ständig fließendem Wasser versorgt wurden, um einen möglichst
naturgetreuen Versuchsablauf zu bekommen, musste für die Fütterung der Tiere eine
Stunde lang das Wasser abgedreht werden, sonst wäre das zu verfütternde Plankton
sofort hinausgeschwemmt worden. Während dieser Zeit musste also das, was an
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Plankton da war, gefressen werden, denn nach dieser Stunde wurde wieder ein
Wasserfluss aufgebaut. Wahrscheinlich ist, dass die Muscheln mit den Seesternen in
dieser Zeit nicht so viel konsumieren konnten wie die anderen Muscheln ohne
Seestern, da sie aus Angst vor dem Seestern ihre Schalen nicht soweit öffneten. Die
Folgen sind weniger Wachstum im Schalenbereich und beim Weichkörper. Dies ist
jedoch nur eine Vermutung. Möglich ist auch, dass die Muscheln mit Seestern zwar
genauso viel gefressen haben, wie die ohne Seestern, die Nahrung aber nicht in
Schalenwachstum, sondern in etwas anders, wie zum Beispiel Weichkörperaufbau
investiert haben, denn durch stärkeren Muskelaufbau können sich die Muscheln
besser vor den Seesternen schützen. Im Gegensatz zu den anderen Feinden der
Muscheln, den Krebsen, die die Muscheln mit den Scheren aufknacken, ziehen die
Seesterne die Schalenhälften auseinander. Also sind in diesem Fall stärkere Muskeln
der Muscheln auf jeden Fall von Vorteil. Tendenziell ist das relative
Weichkörpergewicht bei den Muscheln mit Seesternen höher, was auf erhöhten
Muskelaufbau deutet, aber leider sind diese Daten nicht signifikant (Abb. 2). Deshalb
haben wir zusätzlich die Schalendicke und die Bruchstärke und Gewicht der Schalen
untersucht, es wäre möglich, dass die Energie der Nahrung zu stärkerem
Schalenaufbau genutzt wurde. Aufgrund der Ergebnisse in Abb. 3 und 4 können wir
diese Annahme teilweise widerlegen. Während die Schalendicke keine signifikanten
Unterschiedle aufweisen, sind die Ergebnisse der Bruchstärke signifikant. Die
Messergebnisse des Schalengewichts sind jedoch ebenfalls nicht signifikant. Es ist in
diesem Fall wahrscheinlicher und logischer, dass die Energie dem verstärkten
Muskelaufbau diente.
Die Frage ist nun, was genau die Muscheln veranlasst hat, ihre Schalen weniger weit
zu öffnen, als sie es normalerweise tun oder, ob sie ihre Nahrung für anderes
eingeplant hatten, um auf den Seestern zu reagieren, denn eines ist sicher, der
Seestern ist Auslöser des geringeren Wachstums.
18
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
ohne Seestern mit Seestern
Wac
hstu
m [%
/ 8
Woc
hen]
Abb.1 Zunahme der Schalenlänge im Verlauf von 8 Wochen. Angegeben ist Wachstum
in % + Standardfehler. Das Wachstum der Muscheln ohne Seestern ist signifikant höher als
das der Muscheln mit Seestern (t-Test: p < 0,05).
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
0,85
ohne Seestern mit Seestern
rel.
Wei
chkö
rper
gew
icht
Abb.2: Angegeben ist das relative Weichkörpergewicht
(Weichkörper [mg]/Schalenlänge[mm]) + Standardfehler.
Das relative Weichkörpergewicht ist bei den Muscheln mit Seestern zwar
tendenziell höher als bei den Kontrollmuscheln, aber die Daten sind nicht signifikant
(t-Test: p > 0,05).
19
0,000
0,004
0,008
0,012
0,016
0,020
ohne Seestern mit Seestern
rel.
Scha
lend
icke
Abb. 3: Angegeben ist die relative Schalendicke (Schalendicke [µm]/Schalenlänge[mm])
+ Standardfehler. Die relative Schalendicke der Muscheln beider Behandlungen
unterscheidet sich nicht signifikant (t-Test: p > 0,05).
rel. Bruchstabilität
0,000
0,010
0,020
0,030
0,040
0,050
ohne Seestern mit Seestern
rel.
Bru
chst
abili
tät
Abb. 4: Angegeben ist die relative Bruchstabilität
+ Standardfehler. Die relative Bruchstabilität der Muscheln beider Behandlungen
unterscheidet sich signifikant (t-Test: p >0,205)
20
2.Versuch
Seesternwasserversuch
Einleitung Aus dem ersten Versuch haben wir die Erkenntnis gewonnen, dass Seesterne für
das verminderte Wachstum der Miesmuscheln verantwortlich sind. Es stellte sich
jetzt jedoch die Frage, was genau die Wachstumshemmungen ausgelöst hat.
Vermutet wird, dass die Seesterne chemische Stoffe absondern, die die
Miesmuscheln aufnehmen und daraufhin aus Sicherheitsgründen ihre Schalen nicht
mehr soweit öffnen und nun nicht mehr die Mengen Wasser filtrieren können, welche
sie für ein normales Wachstum benötigen. Um den Verdacht zu erhärten, dass
chemische Stoffe des Seesterns Auslöser für das geringere Wachstum der
Miesmuscheln sind und dafür nicht die direkte Anwesenheit des Seesterns
verantwortlich ist, haben wir einen Versuch durchgeführt, in dem Miesmuscheln in
Wasser gehältert wurden, in welchem zuvor Seesterne gelebt hatten.
Material und Methoden Für den zweiten Laborversuch wurden 12 2 l Becken mit je 5 Miesmuscheln
genommen. 6 Becken dienten als Versuchsbecken und die anderen 6 Becken als
Kontrolle. Die Versuchsbecken und die Kontrollbecken wurden aus 2 20 l Becken
durch Pumpen mit Wasser versorgt und hatten jeweils eine eigene Luftversorgung.
Dem Wasserbecken der Versuchsbecken wurde täglich 10 l Wasser aus einem 100 l
Becken zugeführt, in dem 20 Seesterne lebten. Das Wasserbecken der
Kontrollbecken erhielt täglich 10 l frisches Ostseewasser. Gefüttert wurden die
Muscheln täglich mit 1 l Plankton (Rhodomonas) pro Wasserbecken. Die einzelnen
Versuchsbecken erhielten so im Schnitt 167 ml Plankton. Der Versuch hatte eine
Woche Laufzeit, danach wurden die Miesmuscheln ausgemessen.
21
Ergebnisse und Diskussionen Die Messungen ergaben, dass die Miesmuscheln, die in dem Seesternwasser
gehältert wurden, um 1,5% gewachsen sind. Die Miesmuscheln in den
Kontrollbecken hingen sind um 3,2% gewachsen. Der t-Test ergab, dass die
Wachstumsunterschiede signifikant sind (p = 0,01). Das Ergebnis dieses Versuches
ist also, dass das, was die Miesmuscheln am Wachsen hindert, ob nun direkt oder
indirekt, in dem Wasser enthalten ist, in dem die Seesterne zuvor gelebt haben. Die
Gründe für das niedrige Wachstum der Miesmuscheln können nun darin liegen, dass
chemische Stoffe der Seesterne sie am Wachstum hindern oder, dass sie auf
chemische Signale von Seesternen mit einer vorsichtigeren Haltung reagieren und
die Schalen nicht soweit öffnen. Die Ergebnisse dieses Versuches bestätigen
Versorgungs-
becken
Versorgungs- Becken mit
Ostseewasser
Seesternbecken
Versuchsbecken je 2 l a 5 Muscheln
Kontrollbecken je 2 l a 5 Muscheln
tägl.10 l
22
weitestgehend die Ergebnisse des ersten Versuchs. Ein großer Unterschied zu dem
Ergebnis des ersten Versuches liegt in diesem Versuch jedoch darin, dass die
Miesmuscheln dieses Mal unbegrenzt Zeit hatten die Nahrung aufzunehmen, die
ihnen gegeben wurde. Es fällt also die Erklärung weg, dass die Miesmuscheln aus
Zeitmangel und gleichzeitiger geringerer Öffnung der Schalen und der damit
verbundenen niedrigeren Filtrationsrate weniger gewachsen sind. Es muss nun
wieder näher in Betracht gezogen werden, dass die Miesmuschel mehr in das
Wachstum des Weichkörpers investiert haben, obwohl die Messergebnisse des
Weichkörpers im ersten Versuch diese Vermutung nicht bestätigt haben. Eine andere
Erklärung für das niedrige Schalenwachstum könnte sonst sein, dass die
Miesmuscheln nicht alles Plankton aufgenommen haben oder die Nahrung nicht
effizient genutzt haben.
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
Kontrolle Seesternmedium
Wac
hstu
m [%
/Woc
he]
3. Versuch
Testung eines Seesternwasserstoffes
Einleitung In dem ersten Versuch haben wir herausbekommen, dass Miesmuscheln weniger
wachsen in Anwesenheit von Seesternen. Der zweite Versuch hat dieses Ergebnis
noch einmal bestätigt, so dass wir jetzt davon ausgehen, dass chemische Stoffe, die
von Seesternen abgegeben werden, Auslöser für das geringere Wachstum der
Miesmuscheln sind. Dieser dritte Versuch richtet sich nun darauf
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herauszubekommen, welches der chemische Stoff des Seesterns sein könnte, an
dem die Miesmuscheln erkennen, dass ein Seestern in unmittelbarer Nähe ist und
woraufhin sie weniger wachsen.
Material und Methoden Die Ergebnisse des zweiten Versuchs haben die Vermutung erhärtet, dass die
Miesmuscheln die Anwesenheit eines Seesterns durch chemische Stoffe des
selbigen erkennen. Wir haben daher versucht einen Extrakt, aus Seesternwasser zu
gewinnen. Dieser Extrakt sollte dann möglichst die Eigenschaft des Seesterns
haben, die bei den Miesmuscheln zu geringem Wachstum führen. Für die Herstellung
des Extrakts haben wir in einer 2 Phasentrennung 1 l Seesternwasser und ½ l
Ethylenacetat (Lösungsmittel) in einem Scheidetrichter gemischt. Wir erhielten
Seewasser mit Ethylenacetatresten und Ethylenacetat + gelösten Stoffen. Letztere
Lösung wurde im Rotationsdampfer eingedampft. Es bildete sich ein kleiner Rest, der
in Gasflaschen gefüllt wurde. Diese Lösung wurde dann völlig verdampft, so dass wir
einen Extrakt hatten, der nun in kleine Ampullen gefüllt und bei –20 Grad Celsius
eingefroren wurde.
Von dem Extrakt wussten wir nicht was für Eigenschaften er hat. Erst bei positivem
Test, also geringeres Wachstum der Miesmuscheln, sollte näher geprüft werden, was
genau die Bestandteile des Extrakts sind. Für den Versuch wurden in zehn 2
Literbecken jeweils 5 Miesmuscheln mit einer Durchschnittsgröße von 1 cm gesetzt.
Jedes dieser Becken war mittels einer Pumpe mit einem 20 Literbecken verbunden,
so dass ein Kreislauf mit ausreichend Wasser für die in den 2 Literbecken
befindlichen Miesmuscheln vorhanden war. Die 2 Literbecken hatten eine eigene
Luftversorgung. 5 der kleineren Becken dienten als Kontrollbecken. In den anderen 5
kleinen Becken wurde jeweils eine Ampulle befestigt, die einen der
Seesternwasserextrakte enthielt. Der Extrakt wurde täglich erneuert, indem die
leeren Ampullen durch neue Ampullen ersetzt wurden. Um zu gewährleisten, dass
der Extrakt sich gleichmäßig in den Becken verteilte, wurde der Schlauch für die
Luftversorgung direkt in die Ampullen gelegt. Die Luft strudelte so den Extrakt aus
den Ampullen und sorgte für eine gleichmäßige Durchmischung des Wassers mit
dem Extrakt. Die Miesmuscheln wurden täglich mit ca. 500 ml Phytoplanktonkulturen
(Dunanliella) versogt. Nach zwei Wochen wurde der Versuch beendet.
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Ergebnisse und Diskussionen Die Messungen haben ergeben, dass die Miesmuscheln, die in den Becken mit dem
Seesternextrakt gehältert wurden, um 12,85% gewachsen sind. Die Miesmuscheln
ohne den Seesternextrakt sind um 12,04% gewachsen. Die statistische Analyse
ergab im t-Test einen p-Wert von 0,6. Dies bedeutet, dass die Wachstumsraten nicht
signifikant unterschiedlich sind. Das bedeutet, dass die unterschiedlichen
Wachstumsergebnisse nicht als Beleg dafür dienen können, dass der getestete
Seesternextrakt ein Auslöser für geringeres Wachstum der Miesmuscheln ist. Der
Extrakt der getestet wurde kann somit nicht der Grund dafür sein, warum die
Miesmuscheln weniger wachsen. Das Ergebnis kann nun entweder bedeuten, das
nicht chemische Stoffe für das geringere Wachstum verantwortlich sind oder, was
auch viel wahrscheinlicher ist, dass ein anderer chemischer Stoff Auslöser des
geringen Wachstums ist und zwar ein Stoff, der nicht in dem Lösungsmittel gelöst
wurde, also vielleicht fettlöslich ist. In folgenden Versuchen müssten andere
Lösungsmittel genutzt werden, um Stoffe zu lösen die in diesem Versuch nicht
getestet werden konnten.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Kontrolle Extrakt
Wac
hstu
m [%
/ 2
Woc
hen]
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4. Versuch
Versuch zur Flüchtigkeit des Seesternstoffes
Einleitung Nach dem wir im dritten Versuch getestet haben, ob der Stoff, der die
Wachstumshemmungen auslöst ein Feststoff ist, der sich mit Ethylenacetat binden
lässt, versuchen wir uns nun dem Stoff von einer anderen Seite anzunähern, indem
wir testen, ob der Stoff flüchtig ist.
Material und Methoden Im zweiten Versuch haben wir herausgefunden, dass der wachstumshemmende
Stoff im Seesternwasser enthalten ist. In diesem vierten Versuch kochten wir
Seesternwasser ½ Stunde lang ab und gaben es dann in die Versuchsbecken.
Insgesamt wurden 10 2 l Becken mit je 5 Miesmuscheln für den Versuch benutzt. Die
Miesmuscheln hatten unterschiedliche Größen, was daher kam, dass es gerade nur
sehr junge Miesmuscheln mit einer Größe bis 5 mm und Miesmuscheln, die
mindestens 1,5 cm groß waren in der Ostsee zu dieser Jahreszeit vorhanden waren.
In 5 der Becken wurde das abgekochte Seesternwasser verwendet, die anderen 5
Becken dienten als Kontrolle. Die Wasserversorgung war so aufgebaut, dass jedes
Becken durch eine Pumpe mit einem 20 l Becken verbunden war und so ein
Wasserkreislauf mit 22 l pro Becken vorhanden war. Alle Becken hatten eine
Luftversorgung. Es wurde täglich in die Versuchsbecken ein ½ l abgekochtes
Seesternwasser beigefügt. Gefüttert wurden die Miesmuscheln täglich mit 500 ml
Plankton (Dunanliella), als sich jedoch herausstellte, dass dies zuviel für die
Miesmuscheln war, wurde nur noch 300 ml Plankton verfüttert. Nach 3½ Wochen
wurde der Versuch abgebrochen und die Miesmuscheln vermessen.
Ergebnisse und Diskussionen Die Messergebnisse ergaben, dass die Miesmuscheln in den Versuchsbecken im
gleichen Maße wie die Miesmuscheln in den Kontrollbecken gewachsen sind. Das
bedeutet, dass der gesuchte Stoff ein flüchtiger Stoff ist.
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012345678910
Kontrolle Extrakt
Wac
hstu
m [%
/ 3
Woc
hen]
7,0% Kontrolle 8,6% Extrakt t-Test: p=0,27
Danksagung Die Arbeit fand im Rahmen des NaT-Working Projekts der Bosch-Stiftung im IfM-
Geomar statt. Mein Dank gilt daher Joachim Dengg vom NaT-Working Projekt, der
mich ans IfM-Geomar vermittelt hat. Dort geht mein besonderer Dank an Prof. Dr.
Wahl, Ute Kossak und vor allem Penpag Reuter. Danken möchte ich außerdem
Herrn Jordan.
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Quellenangabe
awi-bremerhaven.de
schutzstation-wattenmeer.de
wattenmeer-nationalpark.de
royal-frysk.de
ostseevision.de
muez.de
aldebaran.org
weichtiere.at
tk-logo.de
kinder-tierlexikon.de
studiserver.de/ostsee
Kieler Nachrichten-Januar/dpa
de.wikipedia.org
