Ergebnisse
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Kurze Erläuterung Übersicht
Im Folgenden werden Arbeitsergebnisse der einzelnen Work-Packages (WPs) präsentiert.
Es gibt drei Arbeitspakete (WP1-3).
Was nicht direkt zu einem Arbeitspaket, aber zur CREATE-Arbeit zugeordnet wird, ist unter „Übergreifende Ergebnisse” zu finden.
Unter „Veröffentlichungen” sind CREATE-bezogene Veröffentlichungen verlinkt.
WP1
Identifizierung von Gebieten, in denen sich aktuelle und geplante menschliche Aktivitäten/Interessen überschneiden
Der Mensch weitet seinen Aktionsradius zunehmend ins Meer aus und verfolgt vielfältige Interessen in der Deutschen Bucht. Doch nicht nur die Fläche, die für die einzelnen Aktivitäten benötigt wird nehmen zu. Die Intensität der meisten einzelnen Aktivitäten wächst und zusätzlich gibt es neue Arten von Aktivitäten im Meer. Dieser Prozess führt dazu, dass es mittlerweile eine große Vielfalt unterschiedlichster menschlicher Aktivitäten mit unterschiedlichsten Auswirkungen auf die Natur gibt.
WP1 hat räumliche Hotspots von Gebieten, in denen sich viele aktuelle und geplante menschliche Aktivitäten und Interessen überschneiden, identifiziert. Als Grundlage für die Berechnung eines Indexes zur Abbildung der dies abbildet, dienten Flächen, die nach Raumordnungsplan 2021 (BSH 2021) für menschliche Aktivitäten ausgewiesen wurden (Link: hier) sowie Daten zu fischereilichen Aktivitäten (Daten: OSPAR 2018). Pro 1km2 Rasterzelle wurden die jeweiligen Flächenanteile der Aktivitäten berechnet und aufsummiert. Folgende Aktivitäten wurden berücksichtigt: Offshore-Windparks, Kabel und Pipelines, große Schifffahrtsrouten, Vorranggebiete für Fischerei, Wissenschaft, Militär, Rohstoffgewinnung und Naturschutz, sowie Fischerei.
Die resultierende Karte zeigt, dass nur sehr wenige Gebiete nicht für die ausgewählten menschlichen Aktivitäten genutzt werden oder dafür vorgesehen sind . Darüber hinaus konnten Hotspots identifiziert werden, in denen sich viele aktuelle und potenzielle menschliche Aktivitäten und Interessen überschneiden. Diese befinden sich sowohl innerhalb als auch außerhalb von Meeresschutzgebieten. Bei der Interpretation der Karte sollte berücksichtigt werden, dass sie ausschließlich auf der Anzahl der (potenziellen) Aktivitäten basiert und nicht zwangsläufig die Auswirkungen auf die Umwelt widerspiegelt. Die Intensität der Nutzung wurden bei dieser Analyse weitestgehend nicht berücksichtigt (eine Ausnahme sind hier fischereiliche Daten). Ebenso werden Auswirkungen auf die Ökosystemkomponenten in einer anderen Arbeit im CREATE Projekt analysiert.
Stakeholder-Dialog in den Reallaboren
Der Stakeholder-Dialog im CREATE Projekt fußt auf einer intensiven Stakeholder-Identifikations-Phase in der Stakeholder über Zeitungs-, Internet- und Dokumentrecherche sowie der Befragung von bereits identifizierten Stakeholdern identifiziert wurden. In einem anschließenden Stakeholder-Mapping wurden die Stakeholder in grobe sektorale Interessensgruppen geclustert. In einer ersten Onlineumfrage wurde dann erfragt, wie die Stakeholder sich in das Projekt einbringen möchten. Dies bildete die Basis für die weitere Zusammenarbeit in Form von Interviews und/oder der Teilnahme an Workshops. (siehe Abbildung unten…). Die Umfrage umfasste darüber hinaus einen inhaltlichen Teil, in dem die Teilnehmenden u. a. ihren Eindruck über den Umweltzustand, ihre Wahrnehmung auf die größten negativen Aspekte/Entwicklungen und ihre größten Hoffnungen mitteilen konnten. (LINK - Weitere Infos hier). Informationen zu den Workshops finden Sie hier: (LINK - Workshops)
Zusammenarbeit mit Akteuren der Region – Onlineumfrage
Um zu erfahren, welche Themen die Akteure beschäftigen, welchen Eindruck sie vom Umweltzustand der Nord- und Ostsee haben und um eine Idee davon zu gewinnen in welcher Art und Weise sie sich vorstellen können im CREATE-Projekt mitzuwirken, hat WP1 eine Online-Umfrage erstellt. Diese wurde ab November 2022 verschickt. Insgesamt füllten 95 der Angeschriebenen den Online-Fragebogen aus.
Unter anderem wurde gefragt:
- Was sind aus Ihrer Sicht aktuell die größten negativen Aspekte/Entwicklungen in der Nord- und Ostsee?
- Was sind aus Ihrer Sicht die größten Hoffnungen, wenn Sie an die Zukunft der Nord- und Ostsee denken?
Ergebnis der Befragung: Die Akteure hoffen auf ein gutes Umweltmanagement sowie auf eine Verschiebung der gesamtgesellschaftlichen Prioritäten. Die Teilnehmer äußerten auch Hoffnung basierend auf bestimmte Umweltbeobachtungen, wie die Zunahme von Seegras oder das Vertrauen in die Widerstandsfähigkeit der Natur. Widersprüchliche Ergebnisse in Bezug auf die Hoffnungen für die Zukunft traten vor allem in den Bereichen Fischerei und Offshore-Windenergie auf: Während einige auf ein gutes Fischereimanagement – auch durch neue Techniken - hoffen, hoffen andere eher, dass die Fischerei insgesamt zurückgehen und an Bedeutung verlieren wird. Was die Offshore-Windparks betrifft, so begrüßen einige die derzeitige Entwicklung des Ausbaus und sehen die damit verbundenen Null-Nutzungs-Zonen als Vorteil an.
Andererseits zeigt die Frage nach den Problemen, dass der Ausbau von Offshore-Windparks auch kritisch gesehen wird. Auch über das Konzept der "Mehrfachnutzung" gibt es unterschiedliche Auffassungen: Während die einen es als Chance sehen, sehen andere hier Nutzungskonflikte im Hinblick auf eine Übernutzung. Bei einer Klassifizierung und Quantifizierung der genannten Probleme zeigte sich, dass diese in ganz vielen und unterschiedlichen Themenbereichen wahrgenommen werden, wobei die Themen Klimawandel und Eutrophierung einen deutlichen Schwerpunkt bilden.
In der Auswertung der Fragen zur Mitwirkung im CREATE-Projekt wurde deutlich, dass die Akteure sich in vielfältiger Art und Weise beteiligen möchten. Sie sind bereit, Interviews zu geben, als Experten Fachfragen zu beantworten, in Workshops mitzuwirken, oder an der Erstellung von Dokumenten mitzuwirken. Einige wenige möchten nur informiert werden.
Workshops in den Reallaboren
Die Workshops schaffen einen Raum für den gemeinsamen Austausch, in dem die Zusammenarbeit und das Verständnis für die Nord- und Ostsee verbessert werden soll. Die Zusammenarbeit mit Menschen, die sich an verschiedenen Orten und mit verschiedenen Aktivitäten in die Gestaltung und Nutzung der Nordsee und Ostsee einbringen, soll dazu dienen, die Zukunft der Nord- und Ostsee als Lebens-, Natur- und Wirtschaftsraum zu gestalten und die verschiedenen negativen Einflüsse auf die Umwelt zu verringern. Stakeholder aus den Reallaboren Sylter Außenriff und Borkum Riffgrund konnten sich bereits in zwei Workshops mit dem Thema „Zukunftsfähige Nordsee“ treffen. Die Stakeholder aus der Umgebung Eckernförde konnten sich parallel in zwei Workshop zum Thema „Zukunftsfähige Ostsee“ austauschen.
In den Workshops konnte das Verständnis und die Vernetzung sehr diverser Interessensvertreter:innen gestärkt werden. Dies wurde insbesondere durch konstruktive und respektvolle Diskussionen sowieso Formate, die einen Perspektivwechsel initiierten, unterstützt. Darüber hinaus konnten konkurrierende Interessen und Abstimmungsbedarfe in Hinblick auf ökologische und soziale Komponenten gemeinsam erarbeitet werden. Ausgehend von einem breiten Problem- und Ursachenverständnis wurden aus der Gruppe der Stakeholder heraus relevante Themen benannt und hierzu erste Lösungsansätze und Aktionsräume identifiziert.
Im Anschluss an die Workshops wurde jeweils ein Workshop-Kurzbericht erstellt, der mit den Teilnehmenden sowie Interessierten geteilt wurde. Eine mögliche Veröffentlichung der Berichte wird zu einem späteren Zeitpunkt angestrebt.
WP2
Hydroakustische Untersuchung zum Nachweis anthropogener Spuren am Meeresboden in der Eckernförder Bucht
WP 2.2 zielt darauf ab, Merkmale anthropogenen Ursprungs auf dem Meeresboden in der Eckernförder Bucht zu untersuchen, welcher durch Aktivitäten wie Wassertourismus, Fischerei und einen Marinestützpunkt beeinflusst wird. Die Forschung konzentriert sich insbesondere auf die Beantwortung der folgenden Fragen:
- Können hydroakustische Methoden eingesetzt werden, um die anthropogenen physikalischen Belastungen in der Eckernförder Bucht abzubilden?
- Haben diese anthropogenen Belastungen einen Einfluss auf die lokale Sediment- und Habitatstruktur?
Die erste Messkampagne in der Eckernförder Bucht im Spätsommer 2022 hatte zum Ziel, die Vielfalt der anthropogenen physikalischen Belastungen des Meeresbodens zu erfassen. Informationen über die Lebensraumstruktur und potenzielle physikalische Belastungen in dem Gebiet wurden aus der wissenschaftlichen Literatur und offiziellen Berichten gewonnen.
Während der Untersuchung wurden hydroakustische Datensätze in verschiedenen Lebensräumen wie Schlick, Sand und Seegraswiesen aufgezeichnet. Mit einem Fächerecholot wurden Daten zur Bathymetrie und zur Rückstreustärke bei zwei verschiedenen Frequenzen gemessen. Darüber hinaus wurden an bestimmten Stationen Videoaufnahmen gemacht und Sedimentproben entnommen, um die Art des Meeresbodens zu überprüfen.
Die erste Analyse zeigt sowohl in den Bathymetrie- als auch in den Rückstreudaten eindeutig anthropogene Spuren. Zwischen den Untersuchungsstandorten sind erhebliche Unterschiede festzustellen. Ein Gebiet ist stark von Furchen und Abrasionen geprägt, die auf Ankeraktivitäten zurückgeführt werden können (siehe Abbildung).
Zooplankton- und eDNA-Wasserproben
Während der Fahrten um den Borkumer Riffgrund und das Sylter Außenriff werden Zooplankton- und eDNA-Wasserproben gesammelt. Aus den gesammelten Proben wird DNA extrahiert und mittels qPCR/dPCR analysiert, um das Vorkommen von Pazifischen Austern (Magallana gigas) und Europäischen Austern (Ostrea edulis) zu überprüfen. Die gleiche Technik könnte auch bei künftigen Projekten zur Untersuchung weiterer Arten (z. B. Hummer und Krabben) eingesetzt werden. Darüber hinaus werden im Rahmen des Arbeitspakets 2.3 des CREATE-Projekts die allgemeine biologische Vielfalt und das Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein zahlreicher mariner Arten durch Hochdurchsatz-Sequenzierung (HTS, high-throughput sequencing) bewertet. Das Bild zeigt die Vorbereitung der Proben für die dPCR-Analyse in den Labors der AWI-Wattenmeerstation in List/Sylt.
Optimierung der Klassifizierung von hydroakustischen Oberflächendaten in Bezug auf Habitatdynamik in den Substraten von Meeresschutzgebieten in der Nordsee
Hinweis: Im Text erwähnte Grafiken sind am Textende zu finden. Für Ansicht in hoher Auflösung bitte auf Grafik klicken. (Alle Grafiken von: Garvin Breyer und Alexander Bartholomä)
- Erfassung hochauflösender Side-Scan-Sonardaten mit Ground-Truthing mittels Shipek-Greifer für die Evaluierung mehrerer Klassifikationsalgorithmen
Nach Durchsicht und Analyse der vorhandenen Datensätze wurde ersichtlich, dass zusätzliche hydroakustische Vermessungen sowie Greiferproben erforderlich sind, um die Algorithmen zur automatischen Klassifizierung des Meeresbodens in geeigneter Weise zu bewerten. Diese Erhebungen und Probenahmen wurden an speziell ausgewählten Standorten innerhalb verschiedener Naturschutzgebiete (NSGs) in der Deutschen Bucht durchgeführt. Von April 2022 bis August 2022 wurden hochauflösende Side-Scan-Sonar (SSS)-Daten in einem Gebiet im NSG Borkum Riffgrund (BRG) und in zwei Gebieten im NSG Sylter Außenriff (SOR) erhoben (Abb. 1). Für jedes kartierte Gebiet wurden vor Ort 20-30 Greiferproben genommen und später im Labor analysiert.
Das Untersuchungsgebiet BRG ist durch eine breite Übergangszone zwischen offenen Bereichen mit mobilen Sandschichten und Bereichen mit zunehmender Blockdichte in östlicher Richtung gekennzeichnet. Der aktivste Bereich des Sedimentumsatzes befindet sich an der westlichen Grenze des geogenen Riffs (Abb. 5).Diese Übergangszonen mit hohen Mobilitätsraten sind für die Lebensraumdynamik sehr wichtige Abschnitte. Im Gegensatz zum BRG bestehen die Untersuchungsgebiete im NSG SOR aus heterogeneren kleinräumigen Mustern von Weich- und Hartsubstraten (Abb. 3). Die kleinräumigen Veränderungen und die hohe räumliche Komplexität machen diese Gebiete besonders geeignet für das Testen von Algorithmen. Die gewonnenen Datensätze bilden daher die Grundlage für die Optimierung der hydroakustischen Klassifizierungsalgorithmen. Alle Datensätze werden in naher Zukunft in der PANGAEA-Datenbank veröffentlicht.
- Erfolgreiche Entwicklung und Bewertung mehrerer maschineller Lernalgorithmen
Die automatische Berechnung von Sedimentkarten aus hydroakustischen Daten ist sowohl für Habitat- und Sedimentkartierungen als auch für Monitoring-Aufgaben von großer Bedeutung. Hierfür gibt es in der aktuellen Literatur mehrere Verfahren, die bisher jedoch ohne Konsens über besonders geeignete Methoden koexistieren. Ziel dieses Teilprojektes war es daher, Empfehlungen für die automatische Klassifikation von hydroakustischen Daten zu entwickeln. Sogenannte Random Forests (RFs), Support Vector Machines (SVMs) und Convolutional Neural Networks (CNNs) wurden eingesetzt, um Rückstreudaten von SSS an zwei Untersuchungsstandorten im Sylter Außenriff zu klassifizieren.
Bereits etablierte Merkmale wie statistische Kenngrößen und Texturen sowie neue, aus Weyl-Koeffizienten abgeleitete Parameter wurden für Bildausschnitte unterschiedlicher Größen (32 px, 16 px, 8 px) und Quantisierungsstufen (8-bit, 6-bit) berechnet. Die Merkmale wurden dann in den Algorithmen des maschinellen Lernens verwendet; siehe Abb. 3 für einen schematischen Arbeitsablauf der Gesamtmethodik. Große Bildausschnitte von 32 px Größe und die kombinierte Verwendung verschiedener Merkmalsgruppen führten zu den besten Klassifizierungsergebnissen.
Der Grad der Quantisierung hatte wenig bis gar keinen Einfluss auf die Ergebnisse. Daher empfehlen wir die Verwendung einer 6-Bit-Quantisierung, um die erforderliche Rechenzeit zu minimieren. Außerdem generierten CNNs und SVMs visuell ansprechendere Sedimentkarten als RFs, obwohl sie eine geringere numerische Gesamtgenauigkeit erzielten. Insbesondere in Übergangszonen mit unterschiedlichen Sedimenten zeigten SVMs und CNNs bessere Ergebnisse und gelangten zu einer robusteren Klassifizierung der Daten.
Basierend auf diesen Ergebnissen empfehlen wir die Berechnung von Bildausschnitten mit einer Größe von 32 px und einer 6-Bit-Quantisierung für das Training der maschinellen Lernalgorithmen. Für die Klassifizierung selbst können die Bildausschnitte entweder direkt in Neuronalen Netzen oder zur Berechnung der bereits erwähnten Merkmale (GLCM, Weyl-Koeffizienten) verwendet werden, die dann als Eingangsdaten in die Support Vector Machines eingehen.
- Automatische Klassifizierung der Untersuchungsgebiete im Sylter Außenriff basierend auf den Erkenntnissen aus 2)
Basierend auf den in Punkt 2 erarbeiteten Empfehlungen wurden für die im NSG SOR gelegenen Untersuchungsflächen Sedimentklassifikationskarten berechnet (Abb. 4). Die Klassifikationskarten weisen einen hohen Detaillierungsgrad auf und minimieren gleichzeitig das Restrauschen. Allerdings stellen Übergangsbereiche, wie z. B. in der Mitte des Untersuchungsgebiets SOR NW, eine Herausforderung für die Algorithmen dar. Außerdem scheint die Klassifizierung in einigen Bereichen "instabil" zu sein: Wo im Idealfall ein größeres Gebiet als derselbe Sedimenttyp klassifiziert worden wäre, zeigt die Klassifizierungskarte sehr kleinräumige Bereiche mit unterschiedlichen Sedimenten.
Diese Einschränkungen könnten möglicherweise durch eine Erhöhung der Anzahl der Datenpunkte (d. h. durch mehr Ground-Truthing) behoben werden, so dass den Algorithmen eine größere Menge an Informationen zur Verfügung steht, mit denen sie trainiert werden können. Alternativ dazu könnten die Algorithmen selbst weiter verbessert werden, z. B. durch Optimierung der Architektur des neuronalen Netzes. Die Beantwortung dieser Fragen könnte im Rahmen einer zweiten Phase von CREATE erfolgen.
Laufende Arbeiten:
- Untersuchung der Sedimentdynamik im NSG Borkum Riffgrund
Während einer Fahrt im April 2022 wurde ein Gebiet von mehr als 30 km² Größe im NSG BRG hochauflösend mit einem SSS-System kartiert. Das gleiche Gebiet soll im Jahr 2023 mit zusätzlichen Greiferproben für eine verbesserte Klassifizierung erneut kartiert werden. Bei der manuellen Prüfung der bereits vorhandenen Mosaike lassen sich in bestimmten Bereichen Veränderungen im Sediment feststellen, die durch Veränderungen in der "Verzahnung" der Hell-Dunkel-Übergänge in den Graustufenwerten sichtbar werden. Abb. 5A (unten links) zeigt, dass innerhalb eines Jahres eine Verschmälerung der Grate stattgefunden hat, während etwas weiter östlich in Abb. 5B (unten rechts) eine allgemeine Kontrastverringerung in den Graustufen zu erkennen ist. Letzteres führt zu einer allgemeinen Glättung des Oberflächenreliefs. Mit den zusätzlichen hydroakustischen Daten und Greiferproben sollen die Mosaike jährlich klassifiziert werden und auf dieser Grundlage eine automatische Analyse der Veränderungen erfolgen. Diese Erkenntnisse können dann genutzt werden, um die Sedimentdynamik (und damit die Lebensraumdynamik) in den Naturschutzgebieten der Deutschen Bucht besser zu bewerten und zu verstehen.
- Implementierung einer Klassifizierungssoftware mit einer interaktiven Benutzeroberfläche
Die entwickelte Software wird es den Nutzer*innen von hydroakustischen Daten ermöglichen, ihre eigenen Klassifikationskarten zu berechnen. Dazu können die Nutzer*innen per Mausklick zwischen verschiedenen Datentypen und verschiedenen Algorithmen wählen. Filteralgorithmen sowie Vorverarbeitungswerkzeuge wie Merkmalsextraktion und Merkmalsselektion helfen, die Datensätze zu homogenisieren. Die Software speichert außerdem automatisch Protokolldateien und kann trainierte KI-Modelle auf exportieren, was die Konnektivität zwischen Forschern, Interessengruppen und/oder Behörden erheblich verbessern könnte. Ein Screenshot des aktuellen Stands der Software ist in Abb. 6 zu sehen.
Im Reallabor: Genetische Analysen zur Biodiversität und Konnektivität von Meeresschutzgebieten
In der deutschen Ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) der Nordsee sind Natura2000-Schutzgebiete eingerichtet, um besondere Habitate und ihre assoziierte Fauna zu bewahren oder wiederherzustellen. Dazu zählen die durch menschlichen Einfluss verloren gegangenen Riffe der Europäischen Auster (Ostrea edulis), die nun durch Wiederansiedlung im Borkum Riffgrund restauriert werden sollen.
Um zu prüfen, ob die Austern sich ausgehend von den Restaurationsflächen über ihre Larven auch in andere Schutzzonen in der Nordsee verbreiten können, und damit die Netzwerkfunktion oder ‚Konnektivität‘ zwischen diesen Zonen bewerten zu können, setzen wir genetische Methoden ein. Auch die die Biodiversität am Austernriff selbst untersuchen wir mittels Genetik.
Mithilfe molekulargenetischer Techniken bewerten WP 2.3 die biologische Vielfalt der Meeresfauna und insbesondere des Meroplanktons, also der planktischen Lebensstadien von Fischen und benthischen Organismen. Im Juni 2023 haben wir dafür auf weiteren 21 Stationen Proben entnommen - am wiederhergestellten Austernriff und in verschieden großen Entfernungen davon, um die Konnektivität zwischen den Natura2000-Gebieten zu ermitteln.
Kingsly C. Beng konnte für CREATE WP 2.3 auf zwei Seereisen mit dem Forschungskutter ‚Senckenberg‘ in den beiden Reallaboren Borkum Riffgrund (BRG) und Sylter Außenriff (SAR) sowie auf einem Transsekt dazwischen Meroplankton-Proben gewinnen, die auf die Anwesenheit von Austernlarven untersucht werden. Um ein ausreichendes Wasservolumen in direkter Nähe zu Riff zu erhalten, setzte er eine einfache Kombination aus Schlauch und Pumpe ein.
Um die mögliche Richtung einer Verdriftung der Larven während ihrer Lebensphase im Plankton zu ergründen, kamen zwei Drifter zum Einsatz, die in Kooperation mit Wissenschaftlern des ICBM der Uni Oldenburg ausgebracht wurden. Damit stehen Ausgangsdaten für die biophysikalische Modellierung im CREATE WP 2.3 bereit.
Für eine nicht-invasive Erfassung der Metazoen-Biodiversität setzen wir auf Umwelt-DANN (eDNA), Genfragmente im Wasser, die aus Exkrementen oder Überreste von Organismen entstehen. Die "Kaffeemaschine", vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen für das CREATE-Projekt konstruiert, erlaubte es, die eDNA recht bequem auf Filtern aus dem Meerwasser zu extrahieren.
Simulationen des Wassertransports in der deutschen Bucht
Im Rahmen von WP2.1 führt das AWI Simulationen des Wassertransports in der Deutschen Bucht unter verschiedenen Einflussfaktoren durch. Das verwendete numerische Werkzeug ist FESOM-C, das speziell für die Auflösung der komplexen Dynamik in Küstengebieten entwickelt wurde. Als Beispiel zeigt die Abbildung links den Transport, der nur durch die Gezeiten verursacht wird, überlagert mit der Wahrscheinlichkeitskarte, dass die Strömungen diesen Weg am häufigsten einhalten. Bei dieser Arbeit wird die Konnektivität zwischen den verschiedenen Standorten in dem Gebiet und damit die Wahrscheinlichkeit bewertet, dass Tracer (z. B. Larven oder Schadstoffe), die an einem Standort freigesetzt werden, andere Standorte erreichen können. Da die atmosphärischen Einflüsse zusammen mit den Gezeiten eine entscheidende Rolle für die Dynamik der Deutschen Bucht spielen, wurden mehrere Anstrengungen unternommen, um alle Arten von Winden (hinsichtlich ihrer Richtung, Dauer und Intensität) zu katalogisieren, die auf die verschiedenen Gebiete in der Deutschen Bucht einwirken, vom Borkumreef (die Windrose der stündlichen Winddaten an diesem Standort ist in der Abbildung rechts dargestellt) bis zu den Sylter Außenriffzonen. Die lokalen Merkmale der Windereignisse wurden auch in den Kontext der großräumigen atmosphärischen Drucksysteme gestellt, die sie hervorgerufen haben, um die lokale Variabilität auf der saisonalen und interannualen Zeitskala zu verstehen, die die verschiedenen Standorte kennzeichnet.
Projekttreffen auf Sylt
Am 9. und 10. März 2023 fand das WP2.3-Projekttreffen in der AWI-Wattenmeerstation auf der Insel Sylt statt. Diese Veranstaltung bot den Personen, die im Rahmen des Projekts und in verschiedenen Forschungsinstituten (wie AWI, Thünen, MPI-Bremen, Uni-Rostock und HIFMB) an verschiedenen Themen arbeiten, die Gelegenheit, sich persönlich zu treffen und die jüngsten Erfolge und zukünftige Kooperationen zu diskutieren. Nachwuchswissenschaftler stellten ihre Tätigkeit vor und berichteten über die ersten Ergebnisse. Ein Teil der Zeit war der Erörterung der aktuellen Probenahme- und Analyseverfahren, künftiger Überwachungsstrategien und geplanter Fahrten gewidmet.
Der zweite Tag des Treffens konzentrierte sich hauptsächlich auf die Entwicklung von Schlüsselideen für die Phase II des Projekts.
65 Jahre Boknis Eck
Im Jahr 2022 hat die Zeitserienstation Boknis Eck in der Eckernförde Bucht ihren 65. Geburtstag gefeiert. Die Zeitserienstation spielt auch im Reallabor Eckernförder Bucht eine wichtige Rolle. Koordiniert wird die Zeitserienstation von Hermann Bange, GEOMAR. Unter www.bokniseck.de und auf den neuen Informations-Seiten des GEOMAR (www.geomar.de/boknis-eck-zeitserienstation) sind alle wichtigen Informationen zu den Messungen an der Station, die auch eine zentrale Rolle in CREATE spielen, verzeichnet. Die vom GEOMAR-Team erarbeitete Story Map (https://storymaps.arcgis.com/stories/e3b2bf799a4a4465937b1b351fa7d0f7) gibt eine Übersicht über die Langzeittrends und den Status der Ostsee und wie Boknis Eck dabei helfen kann, die unterliegenden Dynamiken besser zu verstehen.
Publikation zur Freisetzung von Schwefelwasserstoff und Methan durch mikrobielle Prozesse in der Eckernförder Bucht
Die Publikation „Environmental changes affect the microbial release of hydrogen sulfide and methane from sediments at Boknis Eck” (mit Helmke Hepach, Hermann Bange und Anja Engel vom CREATE-Projekt als Co-Autor:innen) zeigt, wie sich die Produktionsraten von Schwefelwasserstoff und Methan durch die mikrobiellen Gemeinschaften an der Sediment-Wasser-Grenze durch die Umwelt-Bedingungen erhöhen. So führte ein anoxisches Ereignis im Sommer 2018 zu einer höheren Freisetzung des toxischen Schwefelwasserstoffes und des Treibhausgases Methan aus dem Sediment in die unteren Wasserschichten. Ein Grund für die Bildung der Sauerstoffminima in der Eckernförder Bucht sind die erhöhte Bildung von Algenblüten, z.B. Cyanobakterien, im Sommer ausgelöst durch immer höher werdende Temperaturen (Abbildung 1A und B). Dadurch steigt der Gehalt an organischer Materie in der Wassersäule (Abbildung 1C), die durch Bakterien unter erhöhtem Sauerstoffverbrauch zersetzt wird. Bei zukünftig immer häufiger auftretenden anoxischen Ereignisse könnte es somit zu stark erhöhter Freisetzung von toxischem Schwefelwasserstoff und dem Treibhausgas Methan in die Wassersäule kommen.
Link zur Veröffentlichung:
www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2022.1096062/full
Unterwasserknoten bald wieder im Einsatz
2016 wurde an der Zeitserienstation Boknis Eck ein sogenannter Unterwasserknoten ausgesetzt. Dieser kann als „Steckerleiste“ für kontinuierliche, hoch-frequente Sensorik verstanden werden. U.a. ist der Unterwasserknoten mit Sensoren für Temperatur, Salzgehalt, Sauerstoff und Mikroalgen ausgestattet. 2017 konnte der Unterwasserknoten u.a. das anoxische Auftriebsereignis detektieren, das zu massivem Fischsterben in der Eckernförder Bucht geführt hat. Leider wurde der Knoten im August 2019 entwendet und konnte seitdem keine Daten mehr aufzeichnen. Im Mai und Juni 2023 wurde mit der Wiederausbringung begonnen. Im Juni 2023 wurde die Auslegung des neuen Kabels, das sowohl für den Strom-, als auch den Datentransfer notwendig ist, erfolgreich beendet. Im Sommer 2023 folgt die Ausbringung der Sensorstruktur, mithilfe derer wieder Umweltdaten aus der Bucht im Live-Modus zur Verfügung stehen werden.
WP3
People and the Sea Konferenz in Amsterdam
Die 12. „People and the Sea”-Konferenz, organisiert vom Centre for Maritime Research (MARE) in Amsterdam, bot Wissenschaftler:innen aus der ganzen Welt eine Plattform, um das Thema "Blue Fear: Navigating Ecological, Social, and Existential Anxieties during the Anthropocene" zu diskutieren. Mehrere Wissenschaftler:innen des CREATE Projekts präsentierten ihre Forschung und rückten damit drängende marine Themen in den Fokus:
Zwei Präsentationssessions und eine Diskussionsrunde zum Thema "Perspectives on Ocean Privatisation" wurden von Achim Schlüter, PI, organisiert. Der Schwerpunkt lag hier auf der zunehmenden Nutzung der Meere, was zwangsläufig zu einer verstärkten Klärung und häufig Verteilung von Verfügungsrechten führt.
Wiebke Homes präsentierte in einem Panel zu Kompromissen in der Verwaltung von Meeresschutzgebieten. Breit diskutiert wurde die Frage, wie man verschiedene Nutzungen mit dem Naturschutz in Einklang bringen kann. Die Nachwuchswissenschaftlerin thematisierte in ihrer Präsentation Anreize für einen effizienteren Schutz von Schweinswalen in den beiden Naturschutzgebieten Sylter Außenriff - Östliche Deutsche Bucht und dem Walschutzgebiet vor Sylt und Amrum.
Das Panel gemeinschaftsbasierte und nicht-staatliche Ansätze in der Fischerei betrachtete hingegen das Potential und die Auswirkungen verschiedener fischereilicher Managementmaßnahmen. Neben Vorträgen aus Frankreich und den USA präsentiere Nachwuchswissenschaftlerin Jana Katharina Stahl ihre Forschung über das kollektive Handeln der Küstenfischer in der deutschen Ostsee zum Schutz von Nicht-Zielarten. Der Fall untersucht das Potenzial von bottom-up-Initiativen, um Beifang in der Fischerei zu reduzieren und den Druck auf Nicht-Zielarten zu verringern.
Einzig ein Panel bot die Gelegenheit zu einem fokussierten Austausch über aktuelle politische Entwicklungen im Offshore-Bereich. Die Vorträge aus Dänemark, den USA und Deutschland (u.a. Irit Ittner, PI) arbeiteten wichtige Themen heraus, die sich auch für die deutsche Meeres-Governance stellen: a) die Sicherheit von Infrastruktur auf und im Meer; b) die Governance innovativer Infrastruktur (Energieinseln), c) der Umgang mit Protesten der betroffenen Bevölkerung (Anlandungen von Unterseekabeln, Erdgasförderung), sowie d) der politisch kluge Umgang mit nationalen, marinen Energieentwicklungsstrategien, die nicht immer im Einklang sind (Gaspolitik Niederlande vs. Deutschland).
Aktiver Beitrag zur Entwicklung der Nationalen Meeresstrategie
Im Rahmen der Meeresoffensive der Bundesregierung, die in der Koalitionsvereinbarung festgelegt wurde, fand Anfang Mai am Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMUV) in Bonn ein entscheidender Stakeholder-Workshop zur Entwicklung der Nationalen Meeresstrategie (NMS) statt. Ziel der NMS ist der Schutz und die Wiederherstellung von unbelasteten, artenreichen und produktiven Meeren, deren Nutzungen durch den Menschen in naturverträglicher Weise gestaltet wird.
Mit Helmke Hepach (GEOMAR) und Jana Stahl (Humboldt-Universität Berlin) nahmen gleich zwei Wissenschaftlerinnen aus dem CREATE Projekt teil. Während des Workshops wurden mögliche Ziele und Maßnahmen für fünf vorgeschlagene Handlungsfelder intensiv diskutiert mit dem Ziel, Verantwortlichkeiten zu klären und konkrete Umsetzungspfade und geeignete Maßnahmen zu identifizieren, die über die EU-weite Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (MSRL) hinausgehen. Die vorbereiteten Vorschläge für Schlüsselmaßnahmen, erarbeitet vom BMUV sowie anderen Bundesressorts, dienten als Grundlage für die Diskussionen.
Die Diskussionen im Workshop führten zu einer Reihe von konkreten Vorschlägen und Maßnahmen, die die Ziele der NMS unterstützen sollen. Die Beteiligung von CREATE stellte sicher, dass wissenschaftlich fundierte Perspektiven in die Entscheidungsprozesse einflossen.
Die im Workshop erarbeiteten Vorschläge und Maßnahmen bilden eine solide Grundlage für die weitere Ausarbeitung der nationalen Meeresstrategie. Die enge Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und politischen Entscheidungsträger:innen und die Einbindung von Wissenschaftler:innen in politische Entscheidungsprozesse sind wichtige Schritte, um eine nachhaltige Nutzung unserer Meere sicherzustellen.
Übergreifende Ergebnisse
Konsultationsprozess Nationalpark Schleswig-Holstein
Im März 2023 hat das Ministerium für Energiewende, Klimaschutz, Umwelt und Natur (MEKUN) in Schleswig-Holstein offiziell den Konsultationsprozess für einen Nationalpark Ostsee eröffnet. Wissenschaftler:innen von CREATE vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel und von der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel haben sich an diesem Prozess beteiligt, sowohl in der wissenschaftlichen Beratung als auch selbst als Stakeholder. U.a. beim „Runden Tisch Meeresforschung“ (siehe Bild) wurden die Pläne des Ministeriums rege mit Wissenschaftler:innen von CREATE, aber auch aus anderen DAM SustainMare-Projekten diskutiert.
Mehr Informationen zum Konsultationsprozess:
www.schleswig-holstein.de/konsultation-ostsee
Workshop Malta
Im Juni 2023 trafen sich zwei Tage lang Wissenschaftler*innen und politische Entscheidungsträger*innen im Esplora Interactive Science Centre, um an dem Workshop "JPI Oceans S4GES" auf Malta teilzunehmen. Das Hauptziel war, Konzepte für einen guten Umweltzustand (GES; „Good Environmental Status“) in der Meeresumwelt zu bewerten. Wir, Silke Laakmann und Anneke Heins, danken dem Malta Council For Science & Technology für die Ausrichtung dieser Veranstaltung und die Einladung an das CREATE-Projekt. Während des gesamten Workshops hatten wir die Gelegenheit, produktive Diskussionen über die Rolle der Wissenschaft bei der Bewältigung der Herausforderungen im Zusammenhang mit GES (Tag 1) sowie über die Rolle der Europäischen Union bei der Gestaltung der Umweltpolitik (Tag 2) zu führen. Die Präsentationen deckten ein breites Spektrum an Themen ab, wie die innovative Anwendung von eDNA in Überwachungskampagnen, Fernerkundung, Bewertung von Schadstoffen, EU-Richtlinien über Böden sowie die Komplexität des mehrdimensionalen und vielschichtigen Meeressystems, neben vielen anderen fesselnden Themen.
Statusseminar Projektmeeting CREATE am HIFMB Oldenburg
Am 5. + 6. Juni 2024 hat sich CREATE am HIFMB in Oldenburg getroffen,
um sich vor Ort über die gemeinsame Arbeit, die erste Phase und die bevorstehende zweite Phase in der sustainMare-Mission auszutauschen.
