Biologische Zustandseinschätzung der Ostsee 2024

2024 beeinflusste eine Reihe von Einstromereignissen aus der Nordsee die Umweltbedingungen in den verschiedenen Gebieten der westlichen Ostsee. Im Dezember 2023 kam es zu einem mittelgroßen Major Baltic Inflow (MBI), der Anfang 2024 bis in das Tiefenwasser des Arkonabeckens gelangte. Im Januar 2024 folgte ein weiterer Einstrom. Im Juli transportierte dann ein barokliner Einstrom Salzwasser bis in das Arkonabecken, und im Dezember 2024 kam es zu einem weiteren barotropen MBI von schwacher Intensität. Die Sauerstoffkonzentration im Oberflächenwasser wird im Allgemeinen durch die saisonalen Temperaturschwankungen und die Primärproduktion gesteuert. Die höchsten durchschnittlichen Sauerstoffkonzentrationen im Oberflächenwasser der westlichen Ostsee wurden im Februar, März und Mai gemessen und lagen zwischen 8 - 9 ml l^-1 gelöstem Sauerstoff. Im Bodenwasser führten die Einstromereignisse im Dezember 2023/Januar 2024 zu einer durchgehend guten Sauerstoffversorgung von der Kieler Bucht bis zum Bornholmbecken in Wassertiefen bis zu 60 m (> 4,5 ml l^-1) bis Mai 2024. Während der Sommermonate verringerte sich die bodennahe Sauerstoffkonzentration, sank jedoch nicht unter den ökologisch kritischen Wert von 2 ml l^-1. Die Temperatur des Oberflächenwassers (SST) lag in der westlichen Ostsee ganzjährig über dem langjährigen Durchschnitt. Im Winter und Frühjahr lagen die Temperaturen 2 - 3 K über dem Durchschnitt. Auch die Sommertemperatur des Oberflächenwassers war außergewöhnlich warm und erreichte von der Kieler Bucht bis zum Bornholmbecken Werte > 20 °C. Im Vergleich zum langjährigen Mittel waren die SST-Werte in der westlichen Ostsee im Sommer damit ca. 3 K wärmer. Die Temperaturentwicklung im November 2024 spiegelte die herbstliche Abkühlung und die Erosion der saisonalen Sprungschicht in der Oberflächenschicht wider. Von der Kieler Bucht bis zum Bornholmbecken lagen die Oberflächentemperaturen um 2 - 2,5 K über dem langjährigen Mittel. Betrachtet man die Nährstoffdaten des Winters als Reservoir für das Phytoplanktonwachstum des Jahres, so zeigten weder die Nitrat- noch die Phosphatdaten in den Oberflächengewässern der westlichen Ostsee im letzten Jahrzehnt einen signifikanten Trend. Die Oberflächenkonzentrationen von Nitrat und Phosphat im Februar betrugen in der Mecklenburger Bucht 6,43 µmol l^-1 bzw. 0,63 µmol l^-1 und lagen damit im Bereich der letzten Dekade. Das DIN/DIP-Verhältnis im Oberflächenwasser (Summe der Ammonium-, Nitrat- und Nitritkonzentrationen im Verhältnis zur Phosphatkonzentration) lag im Februar 2024 zwischen etwa 10 mol mol^-1 im westlichen Teil und 6 mol mol^-1 in der Bornholmsee. Das N/P-Verhältnis zeigte einen abnehmenden Trend von West nach Ost: Kieler Bucht/Mecklenburgische Bucht 9–11 mol mol^-1, Arkonasee 6 mol mol^-1 und Bornholmsee 5 mol mol^-1. Dieses Muster ähnelte der Situation im Vorjahr und bestätigte erneut, dass Stickstoff vom westlichen Teil bis zur zentralen Ostsee ein limitierender Faktor war, wodurch diazotrophe Cyanobakterien gegenüber Primärproduzenten, die auf Nitrat angewiesen sind, im Vorteil waren.

2024 wurden im Februar, März, Mai, August und November an 6 Stationen in der Beltsee (Kieler Bucht, Mecklenburger Bucht) und in der Arkonasee insgesamt 30 Phytoplanktonproben analysiert. Die mittlere jährliche Biomasse im Untersuchungsgebiet betrug 1740 µg l^-1. Dieser Wert war mehr als dreimal so hoch wie im Jahr 2023 und etwa doppelt so hoch wie das 20-jährige Mittel. Insgesamt wurden im Untersuchungsgebiet 143 Phytoplankton-Taxa erfasst, wobei die höchste Anzahl an Taxa im Februar (86) und November (87) verzeichnet wurde. Insbesondere die großen Kieselalgen Dactyliosolen fragilissimus und Cerataulina pelagica bildeten eine hohe Biomasse und wurden als die dominierenden Arten im Jahr 2024 identifiziert, gefolgt von der Cyanobakterie Nodularia spumigena. Die saisonale Dynamik der Phytoplanktonverteilung zeigte typische zeitliche Verschiebungen der Frühjahrsblüte von Südwesten nach Nordosten und ausgeprägte Biomassepeaks im Frühjahr, Sommer und Herbst in verschiedenen Gebieten. Die Frühjahrsblüte des Phytoplanktons wurde bereits Anfang Februar im westlichsten Teil des Untersuchungsgebiets (Kieler Bucht) festgestellt und wurde fast ausschließlich von Kieselalgen, insbesondere Skeletonema marinoi, dominiert. Während diese Blüte in der Kieler Bucht im März bereits zurückging, erreichte sie zu diesem Zeitpunkt in der Mecklenburger Bucht ihren Höhepunkt. Allerdings war die Phytoplankton-Biomasse der Frühjahrsblüte in der Mecklenburger Bucht im Vergleich zu den Februarwerten in der Kieler Bucht deutlich geringer. Weiter östlich, von der Darßer Schwelle bis zur Arkonasee, wurde der Höhepunkt der Frühjahrsblüte im März festgestellt. Dies spiegelt  die typische zeitliche Verschiebung der Frühjahrsblüte von Süden nach Norden in der Ostsee wider. Im Gebiet der Darßer Schwelle dominierte der mixotrophe Ciliat Mesodinium rubrum die Frühjahrsgemeinschaft, gefolgt von der Kieselalge Skeletonema marinoi. Im Gegensatz dazu bildeten Dinoflagellaten, vor allem Peridiniella catenata und Mitglieder der Gymnodinales, nach M. rubrum die zweitgrößte Gruppe in der Frühjahrsblüte der zentralen Arkonasee. Weiter östlich in der Arkonasee dominierten Kieselalgen, insbesondere Skeletonema marinoi, das Frühjahrsphytoplankton. Im Mai war die Phytoplanktonbiomasse auf den niedrigsten Wert im gesamten Untersuchungsgebiet gesunken, was das Ende der Frühjahrsblüte widerspiegelte. Im August wurden im gesamten Untersuchungsgebiet von der Kieler Bucht bis zur östlichen Arkonasee recht hohe Phytoplanktonbiomassewerte gemessen, was auf eine Sommerblüte hindeutete. In der Mecklenburger Bucht wurden zu dieser Zeit die höchsten Werte der Phytoplanktonbiomasse des gesamten Gebiets und des gesamten Jahres 2024 gemessen. Diese Blüte wurde gleichermaßen von der Cyanobakterie Nodularia spumigena und der Kieselalge Dactyliosolen fragilissimus dominiert. Im November wurde im östlichen Teil des Untersuchungsgebiets von der Kadetrinne bis zur östlichen Arkonasee eine ausgeprägte Herbstblüte gemessen. Diese Herbstblüte wurde fast ausschließlich von der Kieselalge Cerataulina pelagica dominiert. 2024 wurden im Untersuchungsgebiet 13 potenziell toxische oder schädliche Algen-Taxa registriert (15 Taxa 2023, 8 Taxa 2022). Während die meisten Arten insgesamt nur in geringer Häufigkeit vorkamen, traten Prymnesiales an fast allen Stationen sehr häufig auf und bildeten im Mai im Gebiet der Darßer Schwelle sogar eine Blüte aus. Die Werte des Diatomeen-Dinoflagellaten-Index überschritten im Frühjahr 2024 in der Kieler und Mecklenburger Bucht sowie in der Arkonasee den Schwellenwert für einen guten Umweltzustand. Die Cyanobakterien-Biomasse wurde in einem Langzeitkontext an den sechs Messstationen in der Beltsee und der Arkonasee bewertet. In der Kieler und Mecklenburger Bucht war die Cyanobakterien-Biomasse im Vergleich zu den Vorjahren aufgrund der Häufigkeit von Nodularia spumigena während des Probenahmezeitraums stark erhöht. Offensichtlich fand die Probenahme in der Mecklenburger Bucht im August 2024 direkt während einer Blaualgenblüte statt. Im zentralen und östlichen Arkona Becken lag die mittlere Gesamtbiomasse der Cyanobakterien im August 2024 hingegen weit unter dem 20-jährigen Mittelwert.

Im Jahr 2024 wurde das Zooplankton an fünf Stationen in der Kieler Bucht, der Mecklenburger Bucht und der Arkonasee untersucht. Trotz der Einstromereignisse 2024 war die Anzahl der erfassten Taxa (58) im Vergleich zu historischen Werten während eines MBI (max. 70 Taxa) gering. Die kalten Zuflüsse im Winter erreichten die Arkonasee, hatten jedoch aufgrund der geringen Abundanz und Aktivität des Zooplanktons nur geringen Einfluss auf die Artenzahl. Die Zuflüsse im Frühjahr und Sommer beschränkten sich weitgehend auf die Beltsee, hatten jedoch insbesondere in der Mecklenburger Bucht größere Auswirkungen. Hier überlagerte ausströmendes Brackwasser das salzige Bodenwasser, und die daraus resultierende Mischung aus Brackwasser- und marinen Arten erhöhte die Artenzahl auf 32–35. Verantwortlich für diesen Anstieg waren verschiedene meroplanktische Larven, stenohaline Copepoda-Arten und eine Reihe von Hydrozoa, die typischerweise mit Salzwassereinströmen in Verbindung stehen. Im Herbst nahm die Artenvielfalt, insbesondere in der Kieler Bucht, deutlich ab. Dies ist eventuell auf die hohen Sommertemperaturen zurückzuführen, da die meisten der angetroffenen Arten thermophil sind. Gleichzeitig war eine ungewöhnlich hohe Häufigkeit von Oithona in der Beltsee zu sehen. Zwei der während der warmen Jahreszeit angetroffenen Arten werden als nicht heimische Arten (NIS) klassifiziert – die Copepoden-Art Acartia tonsa und die Cladoceren-Art Penilia avirostris. Mit Acartia hudsonica wurde eine weitere NIS im Frühjahr in der Beltsee gefunden. Hierbei handelt es sich aber um einen Einzelfund. Die Zusammensetzung des Zooplanktons wurde in der Beltsee im Jahresmittel von Copepoden dominiert. Dies ist eine typische Situation, die auf den geringen Einfluss von Brackwasser zurückzuführen ist. In der Arkonasee hingegen ging die ungewöhnliche Dominanz der Copepoda in den Jahren 2019–2023 im Jahr 2024 zurück, dafür waren 2024 zunehmende Bestände von Cladocera zu verzeichnen, die in diesem Gebiet üblicherweise häufig vorkommen. Die Häufigkeit der Rädertierchen blieb hingegen auf einem historisch niedrigen Niveau. Die saisonale Dynamik und die Zusammensetzung des Zooplanktons in der Kieler Bucht und der Mecklenburger Bucht waren wie üblich sehr ähnlich. Die Winter- und Frühjahrsbestände waren etwas kleiner als üblich und wurden von Copepoda und Meroplankton dominiert, welches sich durch einen hohen Anteil an Bryozoenlarven auszeichnete. Im Mai stieg die Zooplanktonabundanz über den langjährigen Mittelwert und bestand größtenteils aus Copepoda verschiedener Gattungen wie Temora, Centropages, Acartia und Pseudocalanus. Die beiden letztgenannten Gattungen waren in der Mecklenburger Bucht generell häufiger als in der Kieler Bucht. Im Sommer war die Abundanz gering, was hauptsächlich auf die geringen Bestände an Meroplankton zurückzuführen war. In der Gruppe der Copepoda, die normalerweise die Fauna dominieren, überwogen thermophile Arten wie Acartia tonsa und Oithona. Oithona erreichte im Herbst eine ungewöhnlich hohe Abundanz. Die saisonale Dynamik des Zooplanktons in der Arkonasee unterschied sich deutlich von der Beltsee, da das Gebiet 2024 unter starkem Brackwassereinfluss stand, unter dem die Dominanz der Copepoda typischerweise weniger ausgeprägt ist. Hier waren die Winterbestände geringer als üblich, und neben den Copepoda hatten die Appendikularia und das Meroplankton einen größeren Anteil an der Gemeinschaft. Im Frühjahr nahmen Cladocera und Rotifera zusammen mit den Copepoda-Gattungen Pseudocalanus und Acartia zu. Im August trat zum ersten Mal seit 2022 ein typisches Maximum der Cladocere Bosmina auf. Oithona war nur im Herbst sehr häufig, aber die ungewöhnlichen Maxima, die in der Beltsee auftraten, blieben aus. Die langfristige Veränderung der jährlichen mittleren Abundanz der wichtigsten Zooplanktongruppen – Copepoda, Cladocera und Rotifera – zeigte innerhalb der drei großen Becken einen unterschiedlichen Trend. In der Kieler Bucht und der Mecklenburger Bucht stieg die Copepodenpopulation 2024 über den langfristigen Durchschnitt, während sie in der Arkonasee weiter zurückging. In allen Gebieten erholte sich die Cladocera-Population nach einer Reihe von Jahren mit geringer Abundanz und erreichte wieder ihren langfristigen Durchschnitt. Im Gegensatz dazu scheinen die Rotifera in allen Gebieten zu verschwinden.

Im Herbst 2024 konnte die Beprobung des Makrozoobenthos an allen acht Stationen entlang der deutschen Ostseeküste erfolgen, beginnend in der Kieler Bucht über die Mecklenburger Bucht, die Darßer Schwelle, das Arkona Becken bis hin zur Pommernbucht. Für die meisten Stationen steht ein umfangreicher Datensatz von Herbstbeprobungen seit 1980 für die Langzeitanalyse zur Verfügung. Die insgesamt 145 Arten, die im Jahr 2024 im Makrozoobenthos gefunden wurden, stellen eine relativ hohe Vielfalt dar. Die Anzahl der Arten, die jeweils an den acht Messstationen gefunden wurden, schwankte zwischen 9 und 82. Im Vergleich zum langjährigen Mittel waren die Artenzahlen im Fehmarnbelt und in der Mecklenburger Bucht signifikant reduziert. In der Kieler Bucht, an der Darßer Schwelle, in der Arkonasee und in der Pommernbucht wurde eine erhöhte Diversität beobachtet. An einigen Stationen wurden neue Arten (die in den letzten 20 Jahren an diesen Stationen nie beobachtet wurden) gefunden. Allerdings war 2024 keine neue Art für das Untersuchungsgebiet festgestellt worden. Die Nacktschnecke Philine punctata scheint sich vermehrt auszubreiten und ist seit ihrem ersten Nachweis in der Kieler und Mecklenburger Bucht im Vorjahr inzwischen bis zur Darßer Schwelle verbreitet. Durch die Messwerte der 5 Messkampagnen des IOW konnte kein Sauerstoffmangel im Untersuchungsgebiet festgestellt werden (vgl. oben). Es besteht jedoch der Verdacht, dass zumindest der Fehmarnbelt und Teile der Mecklenburger Bucht im Zeitraum August/September von einem Defizit betroffen waren. Das machte sich in der stark reduzierten Diversität und Dichte der angetroffenen benthischen Arten bemerkbar. Je nach Region reichten die Abundanzen von 112 bis 8421 Ind. m^-2 und die Biomasse (aschefreies Trockengewicht) von 1,3 g m^-2 bis 30,1 g m^-2. Am Beispiel der Station N1 (Fehmarnbelt) führten wir eine Langzeitanalyse der letzten 3 Jahrzehnte durch. Dargestellt wird die langfristige Entwicklung von Artenzahl, Abundanz und Biomasse. Zur Einordnung der Ergebnisse wurden auch die Sauerstoff- und Salzgehaltswerte am Boden über diesen Zeitraum ausgewertet und teilweise dargestellt. Anhand ausgewählter Arten (Diastylis rathkei und Abra alba) wird exemplarisch gezeigt, welche Veränderungen stattgefunden haben und welchen Einfluss sie auf das Ökosystem haben können. Zum dritten Mal (nach 2021) wurden die Langzeitdaten zur Berechnung des Benthic Quality Index (BQI) und damit auch des ökologischen Zustands herangezogen. Die Hälfte der Stationen befand sich im Laufe der Jahre in einem „guten“ Zustand. Drei sind im Laufe der Jahre immer als „schlecht“ bewertet worden, eine weitere zwischen "schlechtem" und „gutem“ Zustand. An den acht Messstationen wurden insgesamt 22 Arten der Roten Liste Deutschlands (Kategorien 1, 2, 3 und G) beobachtet. Hervorzuheben wären hierbei neben regelmäßig anzutreffenden Arten wie beispielsweise Arctica islandica und Arten der Gattung Astarte, auch etwas seltener zu beobachtende Taxa wie Halitholus yoldiaearcticae und Euchone papillosa. Aporrhais pespelecani, Tritia reticulata und Scalibregma inflatum traten wie im Vorjahr ebenfalls auf. Mit 10 war die Zahl der invasiven benthischen Arten genauso hoch wie im Vorjahr. Alle Arten waren bereits aus den Vorjahren bekannt. Mya arenaria und Amphibalanus improvisus sind seit mehr als hundert Jahren in der südlichen Ostsee häufig anzutreffen. Vier Polychaetenarten (Alitta succinea, Marenzelleria neglecta, M. viridis und Aphelochaeta marioni) wurden in den letzten Jahren regelmäßig bei Probenahmen gefunden. Die dekapoden Krebse Rhithropanopeus harrisii und Palaemon elegans treten regelmäßig in den Messkampagnen auf. Die ursprünglich aus Nordamerika stammende Muschel Rangia cuneata, die 2017/2018 erstmals in unserem Untersuchungsgebiet beobachtet wurde, kommt vor allem in den Brackgewässern von Bodden und Haffen vor, wird aber auch zunehmend auf der Oderbank gefunden. In den letzten zehn Jahren haben wir an unseren acht Messstationen insgesamt 16 nicht-einheimische Arten (NIS) gefunden. Der langfristige Trend der letzten 10 Jahre bei den Ankünften lag bei 0,7 NIS pro Jahr.

Dr. Michael L. Zettler, Dr. Jörg Dutz,Dr. Anke Kremp, Carolin Paul, Susanne Busch, Dr. Michael Naumann, Dr. Sandra Kube