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Short-term post-mortality predation and scavenging and longer-term recovery after anoxia in the Northern Adriatic Sea

Marita Blasnig

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Betreuer*in

Michael Stachowitsch

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DOI

10.25365/thesis.20013

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-30406.76140.733854-1

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Bereits im Jahr 1990 lebte fast ein viertel (23 %) der Weltbevölkerung (ca. 1,2 Milliarden Menschen) in Küstengebieten (Nicholls & Small, 2002) und die Prognose ist, dass bis 2015 weltweit etwa 33 sogenannte „Megastädte“ mit jeweils mehr als 8 Millionen Einwohnern/Stadt in Küstennähe entstehen werden (UN/DESA, 2001). Die zunehmende Besiedlung dieser Gebiete durch den Menschen hat großen Einfluss auf die Verschmutzung der Küstengewässer und die Zerstörung wichtiger Seichtwassserlebensräume. Besonders das Mittelmeer mit seiner hohen Biodiversität gilt durch menschliche Aktivitäten als stark gefährdet (Danovaro & Pusceddu, 2007). Die Nordadria weist mehrere Eigenschaften auf, die ein sensibles Ökosystem ausmachen (Stachowitsch, 1986, 1991; Ott, 1992): geringe Wassertiefe (im Durchschnitt 30 m), Feinsediment-Böden, hoher Süßwassereintrag (v.a. Po-Fluss, Italien), lange Residenzzeit des Wassers, hohe Primärproduktion sowie eine stabile Pyknokline während der Sommermonate. Ein Großteil des Meeresbodens der Nordadria ist von epibenthischen Lebensgemeinschaften besiedelt, deren Organismen in Form von sogenannten „multi-species clumps“ aggregiert sind. Fedra et al. (1976) hat diese Lebensgemeinschaft die Ophiothrix-Reniera-Microcosmus (O-R-M) community genannt, da die Gesamtbiomasse vom Schlangenstern Ophiothrix quinquemaculata, dem Schwamm Reniera spp. und der Seescheide Microcosmus spp. dominiert wird. Durch ihre enorme Filterleistung können diese Gemeinschaften große Mengen an suspendiertem organischem Material in der Wassersäule abbauen (Ott and Fedra, 1977) und dienen daher als „natürliche Eutrophierungskontrolle“ (Officer et al., 1982). Eine Kombination von ungünstigen hydrologischen und meteorologischen Gegebenheiten (z.B. langanhaltende, stabile Stratifikation der Wassersäule durch ruhige Wetterbedingungen) kann im Spätsommer/Frühherbst am Meeresboden, Hypoxie (Sauerstoffarmut) oder Anoxie (kein Sauerstoff), hervorrufen (Malej & Malacic, 1995). Solche Störungen können die Gemeinschaftsstruktur massiv verändern (z.B. reduzierte Artendiversität bis hin zu Massensterben, (Stachowitsch, 1984, 1991) und die ursprüngliche ökosystemare Funktion schwächen (Wu, 2002; Helly & Levin, 2004; Diaz and Rosenberg, 2008; Riedel et al., 2008; Breitenburg et al., 2009; Levin et al., 2009; Middelburg & Levin, 2009; Zhang et al., 2010). Durch das Zusammenspiel von Wasserstratifizierung und dem einbringen enormer Mengen an Nährstoffen (Eutrophierung) durch große Flüsse in Küstenregionen, werden die Auswirkungen von Phytoplanktonblüten verstärkt, und können in weiterer Folge zu Hypoxien/Anoxien am Meeresboden führen (Nixon, 1995; Rabalais et al. 2010; Zhang et al. 2010). Diaz and Rosenberg (2008) beschrieben mehr als 400 durch Überdüngung entstandene „Todeszonen“, die eine Fläche von insgesamt mehr als 245.000 km² umfassen. Zudem führt kommerzieller Fischfang mit Bodenschleppnetzen zu negativen Veränderung seichter Meeresökosysteme (Jennings & Kaiser, 1998; Thrush & Dayton 2002; Thrush & Dayton 2010). Auch in der Nordadria sind negative Auswirkungen von geringen Sauerstoff-konzentrationen im Meer auf die O-R-M-Gemeinschaft dokumentiert (Kollmann & Stachowitsch, 2001, Fuchs and Stachowitsch, 1995). Oft wird die erste Phase der Wiederbesiedelung nach einer Störung von juvenilen Stadien, mobilen Arten und schnellen Kolonisten dominiert (Pearson & Rosenberg 1978; Dayton et al., 1995). Zwei Hauptmöglichkeiten der Wiederbesiedlung können unterschieden werden: durch Ansiedlung freischwimmender Larven (großflächig betroffenen Gebiete), sowie Migration mobiler Organismen (kleinflächige Gebiete) (Günther, 1992; Pearson & Rosenberg, 1978; Whitlatch et al., 1998). Damit auf Weichböden, wie sie in der Nordadria typisch sind, jedoch neue „multi-species clumps“ entstehen können, werden Hartstrukturen (z.B. Muschel- oder Seeigelschalen) als Aufwuchssubstrat benötigt. Durch Sedimentation und Bodenschleppnetze können Schalenstücke jedoch mit Sediment überlagert oder gewendet werden, und damit neu entstehende „multi-species clumps“ wieder zerstört (Stachowitsch and Fuchs, 1995). Mit einem an der Universität Wien entwickelten Unterwassergerät (EAGU, Experimental Anoxia Generating Unit) welches mit einer Zeitrafferkamera sowie Messsensoren für Sauerstoff, Schwefelwasserstoff, Temperatur und pH ausgestattet ist, wurden die Reaktionen (z.B. Verhalten, Interaktion, Mortalität) benthischer Organismen hinsichtlich Hypoxie und Anoxie dokumentiert (Stachowitsch et al., 2007, Riedel et al., 2008a, Riedel et al., 2008b, Haselmair et al. 2010, Pretterebner et al. 2011). In dieser Studie wurde EAGU eingesetzt um die unmittelbaren Entwicklungen nach einer künstlich induzierten Sauerstoffarmut zu untersuchen. Auf zwei jeweils 0.25 m² großen Flächen wurde die Reihenfolge und die Arten der eintreffenden Räuber und Aasfresser beobachtet. Weiters wurde die langfristigere Wiederbesiedlung (bis zu 2 Jahren) benthischer Organismen auf denselben Flächen mittels einer Fotoserie dokumentiert. Die Auswertung der Bilder zeigt eine bestimmte Reihenfolge der eintreffenden Arten. Die Fische (Diplodus vulgaris, Gobius niger, Serranus hepatus, Pagellus erythrinus) kamen als erstes an, gefolgt von den ersten Einsiedlerkrebsen (Paguristes eremita) und den Schnecken (Hexaplex trunculus). Diese Reihenfolge wird mit den Fortbewegungsgeschwindigkeiten der jeweiligen Arten sowie deren Dichte erklärt. Die Flächendeckung innerhalb der Untersuchungsquadrate durch sessile Organismen wurde vor dem Experiment berechnet (Experiment August: 1939 cm² und September: 631 cm²). Die toten Organismen wurden innerhalb von 7 Tagen (August-Experiment) und 13 Tagen (September-Experiment) nach der künstlichen Anoxie großteils konsumiert. Solange die toten Organismen vorhanden waren, war die Dichte der Aasfresser hoch. Bei Paguristes eremita konnte eine eindeutige Tag/Nacht-Rhythmus festgestellt werden. Dabei wurde beobachtet, dass während der Nachtstunden die Individuenzahl stark abnahm. Auch zwei Jahre nach der künstlich hervorgerufenen Anoxie konnte keine makroskopisch sichtbare Wiederbesiedlung der Areale festgestellt werden. Damit hebt diese Studie die hohe Empfindlichkeit von Lebensgemeinschaften auf Weichböden hervor und unterstreicht die dringliche Notwendigkeit einer Reduzierung anthropogener Störungen durch Eutrophierung und kommerziellen Fischfang mit Bodenschleppnetzen.

Abstract

(Englisch)

The Northern Adriatic Sea is a shallow, semi-enclosed water body which shows most features known to promote low dissolved oxygen (DO) deficiencies. Meteorological and hydrological conditions (e.g. water column stratification, slow currents) along with anthropogenic eutrophication are key factors for the development of late-summer hypoxia (low oxygen conditions) and anoxia (no oxygen). This is often associated with marine snow events. The result is benthic mortalities and altered community and ecosystem structure and function over the long-term. The macroepibenthos (dominated by sponges, ascidians, brittle stars) is additionally stressed by benthic fisheries, which can impede and/or delay full recovery of the benthic communities here. We deployed an underwater device (EAGU, Experimental Anoxia Generating Unit) to induce small-scale anoxia and subsequently document behavioral responses and mortality sequences to decreasing oxygen and increasing hydrogen sulphide (H2S) concentrations. In the present study, two EAGU time-lapse camera deployments (total area 0.5 m²) were examined to determine short-term post-anoxia scavenging over a 3-day period (August: 71.5 h, September: 67.5 h). Longer-term recovery (2 years) in the same plots was examined with a photo-series. Predators and scavengers arrived in a distinct sequence. The first to arrive were demersal (Gobius niger, Serranus hepatus), benthopelagic (Diplodus vulgaris) and pelagic fishes (Pagellus erythrinus), followed by hermit crabs (Paguristes eremita) and gastropods (Hexaplex trunculus). This sequence of arrival is attributed to the relative speeds of the organisms and their densities. The scavengers, for example up to 33 P. eremita individuals at one time, were present as long as the dead organisms were available. The whole sessile fauna was largely removed or consumed within 7 (August plot) and 13 (September plot) days after the artificial anoxia. The hermit crabs showed a clear day/night rhythm. No macroepibenthic recovery took place in the experimental plots one and two years after anoxia. This study underlines the sensitivity of this soft-bottom community and supports calls for reducing anthropogenic disturbances such as eutrophication and damaging commercial fishing practices.

Autor*innen

Marita Blasnig

Haupttitel (Englisch)

Short-term post-mortality predation and scavenging and longer-term recovery after anoxia in the Northern Adriatic Sea

Publikationsjahr

2012

Umfangsangabe

74 S.

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Michael Stachowitsch

Klassifikation

42 Biologie > 42.94 Meeresbiologie

AC Nummer

AC10497233

Utheses ID

17887

Studienkennzahl

UA | 439 | | |

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Schlagwörter