Zur Bedeutung des Wassers als Lebensraum am Beispiel der ... · Abteilung Ichthyologie Hamburg 15. Oktober 2014. Hamenfischerei Datenerhebung: Beispiel BMBF-Projekt KLIMZUG-NORD

Zur Bedeutung des Wassers als Lebensraum am Beispiel der Fischfauna in der Tideelbe

Prof. Dr. Ralf Thiel

Universität HamburgBiozentrum Grindel und Zoologisches Museum

Abteilung Ichthyologie

Hamburg15. Oktober 2014

Hamenfischerei

Datenerhebung: Beispiel BMBF-Projekt KLIMZUG-NORD

Hamenfischerei

von April 2009 – Oktober 2010

16 einwöchige Forschungsfischerei-Kampagnen

703 Hamenhols





Fischartenzahl in 32 europäischen Ästuarenin Beziehung zur Ästuarfläche

0

20

40

60

80

100

120

140

1 10 100 1000 10000

Artenzahl

y = 5,711 ln(x) + 30,9r = 0,491p ≤ 0,05

Ostsee Nordsee Ostatlantik Mittelmeer

Ästuarfläche (km2)

Literatur: Thiel (2011): Die Fischfauna europäischer Ästuare. Eine Strukturanalyse mit Schwerpunkt Tideelbe. Abhandlungen des Naturwissenschaftlichen Vereins Hamburg 43, Dölling und Galitz Verlag, München, Hamburg: 1-157.

Fischartenzahl in 32 europäischen Ästuarenin Beziehung zur Ästuarfläche

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120

140

1 10 100 1000 10000

Artenzahl

y = 5,711 ln(x) + 30,9r = 0,491p ≤ 0,05

Ostsee Nordsee Ostatlantik MittelmeerTideelbe

Ästuarfläche (km2)


Der Stint (Osmerus eperlanus) ist die dominante Fischart in der Tideelbe zwischen Hamburg und Cuxhaven

Abundanzanteile der Fischarten in der Tideelbe (2009-2010)

Literatur: Eick & Thiel (2014): Fish assemblage patterns in the Elbe estuary: guild composition, spatial and temporal structure, and influence of environmental factors. Marine Biodiversity: DOI 10.1007/s12526-014-0225-4.

Stint96%

Finte2%

Kaulbarsch1%

Sonstige1%

Präsenzen der Fischarten in der Tideelbe(703 Hamenhols von 2009-2010)

Literatur: Eick & Thiel (2014): Fish assemblage patterns in the Elbe estuary: guild composition, spatial and temporal structure, and influence of environmental factors. Marine Biodiversity: in press.

Gesamtpräsenz in %

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Meerforelle

Brassen

Güster

Zander

3st. Stichling

Aal

Finte

Flunder

Kaulbarsch

Stint 100,00

92,74

87,76

62,73

54,19

53,20

36,69

31,01

28,02

24,03

Wichtigste ökologische Gilden der Fischfauna in der Tideelbebasierend auf der Lebensraumnutzung während des Lebenszyklusses


Mittlere Anteile der ökologischen Gilden an der Gesamtindividuenzahl in der Tideelbe (2009-2010)

Anadrome Arten98,1%

Limnische Arten1,4%

Marin-ästuarineOpportunisten

0,4%

Sonstige0,1%


Mittlere Anteile der ökologischen Gilden an der Gesamtartenzahl in der Tideelbe (2009-2010)


Anadrome Arten13%

Limnische Arten40%

Marin-ästuarine Opportunisten

22% Marine Gastarten18%

Echte Ästuararten5%

Katadrome Arten2%

Zeitliche DynamikTages- und GezeitenperiodikSaisonaler ZyklusLangzeittrends

NahrungsökologieErnährungsmusterNahrungsverfügbarkeitRessourcenteilung

Räumliche Struktur

longitudinal lateral

vertikal

Räumliche, zeitliche und nahrungsökologische Kenngrößen mit Einfluss auf die Struktur der Fischfauna in der Tideelbe


Zeitliche DynamikTages- und GezeitenperiodikSaisonaler ZyklusLangzeittrends

NahrungsökologieErnährungsmusterNahrungsverfügbarkeitRessourcenteilung

Räumliche Struktur

longitudinal lateral

vertikal


Räumliche, zeitliche und nahrungsökologische Kenngrößen mit Einfluss auf die Struktur der Fischfauna in der Tideelbe

Anteile der ökologischen Gilden an der Gesamtartenzahl im Längsverlauf der Tideelbe

(Datenbasis: Eick & Thiel (2014))

1 2

3

45

67

8

9

10

11

Präsenz ausgewählter Fischarten in der Tideelbein Beziehung zum Salzgehalt


Auswahl wichtiger natürlicher Faktoren mit Einfluss auf die Struktur der Fischfauna in der Tideelbe

Literatur:Thiel, Sepúlveda, Kafemann & Nellen (1995): Journal of Fish Biology 46: 47-69. Thiel, Cabral & Costa (2003): Journal of Applied Ichthyology 19(5): 330-342.Thiel (2003): Habilitationsschrift, Universität Rostock.

p(x) = 1 / (1 + exp(-(-17,051+0,862*Salzgehalt+0,749*Wassertemperatur)))

R2=0,602; AUC (Validierung)=0,735; Anteil korrekter Prognosen=86,3 %

Habitat-Eignungs-Modelle: juvenile Finten (AG 0)

p(x) = 1 / (1 + exp(-(-37,167+1,779*Wassertemperatur)))

R2=0,411; AUC (Validierung)=0,939, Anteil korrekter Prognosen=76 %

Prognose der Aufenthaltsgebiete juveniler Finten im Elbeästuar





Prognose der Finteneiervorkommen im Elbeästuar

Nördlicher Nebenstrom(Stationen 11, 12, 13)

Südlicher Nebenstrom(Stationen 14, 15, 16)

Westlicher Hauptstrom(Stationen 1, 2)

Östlicher Hauptstrom(Stationen 3, 4, 5)

Elbeabschnitt

0 50 100 150 200 250Jahresproduktion (kg • ha-1)

Altersgruppe 0 Altersgruppe 1

Mittlere Jahresproduktion = 71 kg • ha-1

= 32 kJ • m-2

= 0.7 gC• m-2

Bedeutung der südlichen Nebenstromgebiete in der limnischen Tideelbe als Aufwuchsgebiet der Fischfauna

Literatur: Thiel (2001): Archiv für Hydrobiologie, Supplement 135/2-4: 441-462.

Das Mühlenberger Loch noch vor der Erweiterung des EADS-Geländes

Biomasseproduktion der Fische in 1992

Nördlicher Nebenstrom(Stationen 11, 12, 13)

Südlicher Nebenstrom(Stationen 14, 15, 16)

Westlicher Hauptstrom(Stationen 1, 2)

Östlicher Hauptstrom(Stationen 3, 4, 5)

Elbeabschnitt

0 50 100 150 200 250Jahresproduktion (kg • ha-1)

Altersgruppe 0 Altersgruppe 1

Mittlere Jahresproduktion = 71 kg • ha-1

= 32 kJ • m-2

= 0.7 gC• m-2

Bedeutung der südlichen Nebenstromgebiete in der limnischen Tideelbe als Aufwuchsgebiet der Fischfauna

Literatur: Thiel (2001): Archiv für Hydrobiologie, Supplement 135/2-4: 441-462.

Biomasseproduktion der Fische in 1992

Flächenbereich der Teilverfüllung des Mühlenberger Lochs in 2001

Menschliche Aktivitäten mit negativem Einfluss auf die Fischfauna der Tideelbe

• Eindeichung 12. Jahrhundert

• Vertiefung, Kanalisierung 1818

• Abwasserbelastung 1843

• Intensivierung Fischerei um 1900

• Inbetriebnahme Stauwehr Geesthacht 1960

• Teilverfüllung Mühlenberger Loch 2001

Gemälde: J. J. Faber

Elbe bei Altona um 1840

Foto: Neumann, 17.09.2008

Teil des Hamburger Hafens 2008

Einfluss von erhöhtem Fischereidruck und Rekrutenüberfischung auf den Stör (

Literatur:Blankenburg (1910): Der Fischerbote 11: 7-11.Ehrenbaum (1916): Der Fischerbote 8: 31-32.Kinzelbach (1997): Z. Ökologie u. Naturschutz 6: 129-135.Mohr (1952): Die neue Brehm-Bücherei 84: 66 S.Quantz (1903): Mitt. Deutsch. Seefisch.-Ver. 19: 176-204.

0

20

40

60

80

100

1898 1901 1911-13

Anteil von A. sturio < 1,5 m am Gesamtfang%

0

1000

2000

3000

4000

5000

1890 1894 1898 1902 1906 1910 1914 1918

UnterelbeNordsee

Mindestmaß 1m

FreiwilligesMindestmaß 1,25 m

Dampf-fischerei Reduktion

Maschen-weite

Fang(Ind.)

Bestandszusammenbruch des Störs: Einfluss der Fischerei

Präsenzen ausgewählter anadromer und katadromer Fischarten im limnischen Bereich der Tideelbe zwischen 1894 und 1995

Datenquelle: Apstein (1894), Möller (1988), Thiel et al. (1995)

Flussneunauge

Menschliche Aktivitäten zur Verbesserung des fischökologischen Zustands der Tideelbe

• Reduktion der Wasserverschmutzung seit den 1980er Jahren

• Anlage neuer Nebengewässer seit den 1980er Jahren

• Besatz mit Lachs und Schnäpel seit den 1980er Jahren

• Besatz mit Stören seit 2008

• Inbetriebnahme Fischaufstiegsanlageam Südufer des Stauwehres Geesthacht 1998

• Inbetriebnahme Fischaufstiegsanlageam Nordufer des Stauwehres Geesthacht 2010

Sauerstoffgehalt (Tagesminimum) der Elbe bei Hamburg-Seemannshöft (Strom-km 628,9)

Quelle: Arge Elbe/ FGG Elbe (2007)

Entwicklung des Stintbestandes im Elbeästuar zwischen 1989 und 1992

Quelle: Thiel et al. (1995)

Abundance (ind m 10 )

J M M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S N0

50

100

150

200

-3 -3.

1989 1990 1991 1992

Abundanz (Ind •

1989 1990 1991 1992

Veränderungen der Lage der oberen Laichgebietsgrenze der Finte im Elbeästuar zwischen 1893 und 2000


Entwicklung des Laicherbestands der Finte in der Elbe: Vergleich 1992/1993 mit 2009/2010

Quelle: MAGATH, V. & THIEL, R. (2013): Stock recovery, spawning period and spawning area expansion of the twaite shad Alosa fallax in the Elbe estuary, southern North Sea. Endangered Species Research 20: 109-119.

*** p<0,001, MWU-Test

MittellaufÄstuar Fließrichtung

trophogene Schicht: 0,5 - 2 m

künstlich vertiefte Tideelbe, 16 - 20 m

Tidenhub 3,4 - 3,8 m

•Rückgang des Phytoplanktons durch Vorschädigung bei der Sedimentation im Hamburger Hafen.

•Lichtlimitierung des Phytoplanktons in der stark vertieften limnischen Zone der Tideelbe.

•Fehlen ausgedehnter Flachwasserzonen, die diesen Effekt kompensieren könnten.

Ursachen der aktuellen Sauerstoffdefizite

Mögliche zukünftige Einflüsse auf die Fischfauna der Tideelbe

• Klimawandel

• Fahrwasservertiefung

• Kühlwassernutzung

Mögliche zukünftige Einflüsse auf die Fischfauna der Tideelbe

• Klimawandel

• Fahrwasservertiefung

• Kühlwassernutzung

Wichtigste Einflussfaktoren des Klimawandels auf die Fischfauna

• Stromauf-Verschiebung der oberen Brackwassergrenze

• Erhöhung des Salzgehalteshttp://www.baw.de/de/wasserbau/projekte/kuestenprojekte/klimawandel/index.html

• Erhöhung der Wassertemperatur

• Abnahme der flächenmäßigen Ausdehnung wichtiger Laich- und Aufwuchsgebiete für anadrome Fischarten (Finte, Stint) im limnischen Abschnitt der Tideelbe

Erwartete Auswirkungen des Klimawandels auf die Fischfauna der Tideelbe


• Zunahme der Bedeutung mariner und Abnahme limnischer Fischarten

Beeinflussung des Fortpflanzungserfolges von Winterlaichern

Erhöhte Wassertemperaturen im Winter können den Fortpflanzungserfolg winterlaichender Arten wie Schnäpel und Quappe beeinträchtigen.

Schnäpel (Coregonus maraena)


Zunahme ”südlicher” Arten

Als Folge des Klimawandels treten bereits seit den 1990er Jahrenzusätzliche lusitanische (südliche) Arten von Meeresfischen in der Tideelbe auf.Dazu gehören Sardelle, Sardine, Roter Knurrhahn, Franzosendorsch,Dicklippige Meeräsche und Streifenbarbe.

Streifenbarbe (Mullus surmuletus)


Begünstigung der Etablierung bestimmter Neozoen

Schwarzmundgrundel (Neogobius melanostomus)


Begünstigung der Etablierung bestimmter Neozoen

Schwarzmundgrundel (Neogobius melanostomus)

Die aus dem ponto-kaspischen Raum stammendeSchwarzmundgrundel (Neogobius melanostomus) wurdevermutlich mit Ballastwasser von Schiffen eingeschleppt.Diese euryöke Fischart ist inzwischen z.B. in weitenTeilen der Ostsee, im Nord-Ostsee-Kanal, im Trave-System, in Rhein, Main, Oder, Weser und in der Donauetabliert.

In der Tideelbe wird die Art seit 2008 nachgewiesen.


Aktuelle Nachweise der Schwarzmundgrundel aus der Tideelbebei Hamburg seit 2008

Literatur: HEMPEL, M. & THIEL, R. (2013): First records of the round goby Neogobius melanostomus (Pallas, 1814) in the Elbe River, Germany. BioInvasions Records 2(4): 291-295.

Empfehlungen zu weiterführender Literatur

Documents

Zur Bedeutung des Wassers als Lebensraum am Beispiel der ... · Abteilung Ichthyologie Hamburg 15. Oktober 2014. Hamenfischerei Datenerhebung: Beispiel BMBF-Projekt KLIMZUG-NORD