Bachelorstudiengang Umweltwissenschaften, 50 Seiten (Erstgutachter)

English version see below.

Die Herzmuschel (Cerastoderma edule) ist eine der häufigsten Arten des Makrozoobenthos in der Nordsee und spielt eine bedeutsame Rolle im Nahrungsnetz. Für Vogelarten wie beispielsweise Austernfischer (Haematopus ostralegus) und Eiderente (Somateria moltissima) dient sie neben der Miesmuschel (Mytilus edutis) als eine Hauptnahrungsquelle. Die Populationen der muschelfressenden Vogelarten nehmen seit Beginn des 21. Jahrhunderts dramatisch ab. Trotz ihrer zentralen Rolle im Ökkosystem Wattenmeer, existieren bislang wenig Langzeitdaten über die Herzmuschelpopulationen der Nordsee. Aus diesem Grund wird seit 2005 jährlich eine Bestandsaufnahme im Südwatt der Insel Mellum von der Naturschutz- und Forschungsgemeinschaft „Mellumrat e.V." durchgeführt. Im Jahr 2020 wurden entlang von sechs Transekten 33 Probestellen mithilfe eines Stechzylinders beprobt. Aufgrund eines Herzmuschel-Sterbens im August, wurden im September erneut Proben entnommen.

Daten zur Abundanz, Schalenlänge und Biomasse der Muscheln sowie die Korngrößenzusammensetzung des Sediments konnten erfasst und ausgewertet werden. Während der Probenahme im August betrug die mittlere Herzmuscheldichte 125,6 Individuen/m² und die mittlere Schalenlänge 13,7 mm. Die Ergebnisse zeigen, dass Dichte und Schalenlänge von C. edute an den unterschiedlichen Probestellen und in den verschiedenen Jahren stark variieren. Zudem tragen Schiefe und Sortierung des Sediments zu der Verteilung der Population bei. Es zeigte sich, dass C. edule vermehrt in gröberem und gut sortiertem Sediment vorkommt.

Der Vergleich der Daten erster und zweiter Probenahme ergab, dass die Populationsdichte stark gesunken war, während sich die Biomasse nicht verändert hatte. Um solche und weitere Populationsveränderungen erfassen zu können und diese mit Veränderungen in der Umwelt in einen Zusammenhang zu bringen, sollte die jährliche Bestandsaufnahme der Muscheln im Südwatt Mellums weiterhin durchgeführt werden.

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The cockle (Cerastoderma edule) is one of the most common species of macrozoobenthos in the North Sea and has an important role in the food web. For bird species such as oystercatchers (Haematopus ostralegus) and eider ducks (Somateria mollissima), it serves as a main food source alongside the blue mussel (Mytilus edulis). Populations of shell-eating bird species have been declining rapidly since the beginning of the 21 st Century. Despite their central role in the Wadden Sea ecosystem, little long-term data exists on the cockle populations of the North Sea. For this reason, the nature conservation and research association "Mellumrat e.V." has been conducting an annual inventory in the southern mudflats of Mellum Island since 2005. In 2020, 33 sampling sites were sampled along six transects with the help of a piercing cylinder. Due to a cockle die-off in August, samples were taken again in September.

Data on abundance, shell length and biomass of the mussels as well as the grain size composition of the sediment were recorded and evaluated. During the August sampling, the mean cockle density was 125.6 individuals/m² and the mean Shell length 13.7 mm. The results show that the density and shell length of C. edule varies greatiy at the different sampling sites and in the different years. In addition, skewness and sorting of the sediment contribute to the distribution of the population. C. edule was found to be more abundant in coarser and well-sorted sediment.

The comparison of the data of the first and second sampling showed that the population density had strongly decreased, while the biomass had not changed. In order to be able to record such and other population changes and to correlate them with changes in the environment, the annual inventory of mussels in the south mudflats of Mellum should continue to be carried out.

Masterstudiengang Landschaftsökologie, 124 Seiten (Erst- und Zweitgutachter)

Der Mensch als Schlüsselfaktor von Invasionsphänomenen hat, durch die Intensivierung der weltweiten Handelsbeziehungen, durch den Aufbau von immer effektiveren Verkehrsverbindungen, durch das steigende Interesse an neuen Nutz- und Zierpflanzen, sowie durch die Entbehrung der traditionellen Landwirtschaft, zur Ausbreitung von nicht-einheimischen Pflanzenarten erheblich beigetragen (vgl. böckbr et al. 1998). Es konnten in nur kürzester Zeit geographische Barrieren beseitigt werden, die auf natürlich Weise von Neobiota nicht oder nur sehr langsam überwunden werden würden. Auswirkungen, die durch den Menschen ausgelöst werden, sollten demnach genauer untersucht werden, um bewusster mit den ausgelösten Invasionsprozessen umzugehen, insbesondere mit dem Hintergrund, dass es zu Veränderungen des Pflanzenvorkommens, erzeugt durch Klimawandeleffekte kommen wird.

Hierfür wird in der vorliegenden Arbeit der Fokus auf das Ballungszentrum der biologischen Vielfalt: „die Stadt" gelegt, da der urbane Raum der Umschlagsplatz der menschlichen Handelsbeziehungen ist und somit Eingangstor und Sprungbrett für nicht-einheimische Arten weltweit (vgl. kowarik 2010). Wilhelmshaven als Küstenstadt am Jadebusen, sowie als Umschlagsplatz durch den Tiefwasser-Containerhafen Jade-Weser-Port ist ein geeigneter Ort, um die Situation der Neophytenverbreitung im Küstenraum am Festland näher zu beleuchten. Mit dem Ziel eine geeignete Darstellung der Situation an Vorkommen und Verbreitung der Neophyten im städtischen Raum zu erhalten, wurde das Untersuchungsgebiet Wilhelmshaven in verschiedenen Nutzungsräumen, mit Hilfe einer selbstgewählten Kartiermethode untersucht. Es werden hierfür die Fragen, welche Biotoptypen und somit Nutzungsräume von Neophyten betroffen sind, um welche Arten es sich dabei handelt und welche Arten davon als invasive Arten am häufigsten vorkommen, bearbeitet.

Die Ergebnisse zeigen, dass die auftretenden Neophytenarten in den einzelnen untersuchten Nutzungsräumen nicht wahllos und zufällig verteilt im Stadtgebiet vorkommen, sondern nach bestimmten Standortbedingungen und an bestimmte Standorte der verschiedenen Landnutzungskategorien gebunden sind. Die komplexen Mechanismen der Verteilung und Verbreitung von Neophyten im Untersuchungsraum können in der vorliegenden Arbeit nur ansatzweise erläutert werden, da angesichts der Vielschichtigkeit an Invasionsprozessen, hier nur zum Verständnis der Wirkungsmechanismen beigetragen werden kann. Städtische Räume sind von einer hohen Dynamik geprägt, die zukünftig weiter ansteigen wird und demnach ist die Vielfalt an Arten einer Stadt nie stabil und sollte weiter durch Forschungsstudien beobachtet werden.

Masterstudiengang Marine Umweltwissenschaften, 36 Seiten (Erstgutachter)

Deutsche Version siehe unten.

The microphytoplankton is at the bottom of the marine food web and thus, essential for the zoobenthos in the Wadden Sea. The macrozoobenthos, especially Cerastoderma edule has been studied for several years at Mellum. Mellum is an uninhabited island in the German Wadden Sea, located in the proximity of the Jade Bay. The cockle population at Mellum underlies seasonal and annual changes, that are studied at six transects in the southera tidal flat (Carla Faber 2015). In order to understand these fluctuations, it is important to investigate the benthic diatom community. The purpose of this study is, to examine the benthic diatom community in the southera tidal flat of Mellum and its dependencies on habitat characteristics, cockle population, contribution to biopoductivity and reverse, the effect of cockles on these. For this, diatom, grain size and Chlorophyll a samples were taken from 22 sites of the transect from 10.10. - 16.10.2020. The cockle samples were taken from 11.8. – 27.8.2020 by Maike Haan (unpublished). They were analysed for differences among the studied transects, correlation and redundancy analysis.

As the studied region is a sandy intertidal flat, it is dominated by epipsammic diatoms, that live attached to sand grains. The most abundant species were Achnanthes spec., Navicitla perminuta, Opephora spec. and Amphora spec. Epipelic diatonis were mostly more abundant at sites with higher silt proportions, congruent with higher bioproductivity and species richness at these sites. The cockle density was highest at 750- and 1000- meter distance to the high tide.

The grain size influenced the diatom population and diversity, as reported in earlier studies. Grain size therefor had an indirect effect on Chlorophyll a production. A positive relation between low Chlorophyll a proportions at sites with high abundance of small diatoms like Achnanthes spec. and Navicula perminuta underpins the hypothesis, that bioproductivity is influenced by the cell size of diatoms. No evidence for a dependency of cockles on benthic photosysnthesis, benthic diatom diversity and -population at Mellum could be found.

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Im Wattenmeer wird die Grundlage des Nahrungsnetzes vom Mikrophytoplankton gebildet. Es ist daher essenziell für alle Lebewesen des Wattenmeeres in höheren Trophieebenen, wie dem Zoobenthos. Das Zoobenthos, im besonderen Cerastoderma edule, wird im Wattenmeer vor der Insel Mellum bereits seit vielen Jahren studiert. Mellum ist eine unbewohnte Vogelschutzinsel, die in der Jadebucht liegt. Dort werden jährlich an 6 Transekten Aufnahmen über den Herzmuschelbestand gemacht. Dieser unterliegt saisonalen und jährlichen Schwankungen (Carla Faber 2015) und Maike Haan (nicht publiziert). Um diese Schwankungen nachvollziehen zu können ist es wichtig, die Population des Mikrophytobenthos, insbesondere Diatomeen, vor Ort zu untersuchen. Das Ziel dieser Studie ist es, die Verbindung zwischen Diatomeen, Habitat-Charakteristika (Sediment), Bioproduktivität und der Herzmuschelpopulation vor Mellum zu untersuchen.

Daher wurden für die Studie vom 10.10. – 16.10.2020 Sediment-, Chlorophyll- und Diatomeenproben an 22 Standorten in den Transekten genommen. Die Muschelproben stammen von vorherigen Probennahmen vom 11.8. - 27.8.2020 von Maike Haan. Die Daten wurden anschließend auf Unterschiede entlang der Transekte, Korrelationen untereinander mit Hilfe einer Redundanz-Analyse untersucht.

Das Südwatt vor Mellum besteht größtenteils aus Feinsand und Mittelsand und ist daher dominiert von episammischen Diatomeen. Die häufigsten Arten waren Achnanthes spec., Navicula perminuta, Opephora spec. und Amphora spec. Epipelische Diatomeen kamen meist an Probestellen mit höherem Schluffgehalt vor, was auch mit einer höheren Artenzahl und höherem Chlorophyll a-Gehalt einherging. Die Muscheldichte war am höchsten an Probestellen, die auf dem Transekt 750 und 1000 Meter weit entfernt von der Hochwasserlinie waren.

Es konnte festgestellt werden, dass die Korngröße ein wesentlicher Einflussfaktor für die Diatomeen Population und Diversität ist, was auch mit bisherigen Studien übereinstimmt. Somit hat die Korngröße auch einen indirekten Einfluss auf die Bioproduktivität. Ein positiver Zusammenhang zwischen kleinen Diatomeenarten und geringer Chlorophyll a-Produktion untermauert die These, dass Bioproduktivität von der Größe der Diatomeen beeinflusst wird. Ein Einfluss benthischer Chlorophyll a-Produktion, Diatomeen-Diversität und -Population auf die Herzmuscheldichte vor Mellum konnte nicht nachgewiesen werden.

Masterstudiengang Landschaftsökologie, 31 Seiten (Erstgutachter)

The plankton communities of freshwater pond ecosystems in the high Arctic are in rapid transition due to changes associated with global warming and resulting species shifts. Warming could increase primary productivity by accelerating the biochemical and metabolic processes. On Svalbard the average annual temperature has increased more than 2°C over the last 35 years. Among other factors, rising temperatures are leading to an increase in waterfowl populations enriching the high Arctic freshwater ponds with nutrients. The dominant breeding geese population (Branta leucopsis) in the Kongsfjorden area has increased greatly over the last 40 years and is a dominant source of nutrient input via faeces. It was hypothesized that nutrient enrichment by barnacle goose faeces have cascading effects on phytoplankton community composition and biovolume as well as grazing pressure by Zooplankton. An experiment was conducted involving a full-factorial combination of a warming treatment, nutrient enrichment and grazing by Daphnia spp.. Submerged goose droppings rapidly released soluble reactive phosphorous (SRP), NO₃/NO₂ and Si into the water increasing the nutrient levels. The increase in nutrients increased not only the phytoplankton biovolume and shifted the community composition to Chlorophyceae dominance but also altered the fitness of Daphnia spp.. In addition, experimental warming shifted the phytoplankton community to Chromista as dominant taxa and reduced the phytoplankton and Zooplankton biovolume. Furthermore, a simultaneous increase in water temperature and nutrients reduced both phytoplankton and Zooplankton biovolume and favoured the taxa Ciliata. The results demonstrate a complex interplay of temperature rise and bird-induced nutrient enrichment on pelagic high Arctic freshwater plankton communities and their trophic interactions.

Bachelorstudiengang Umweltwissenschaften, 54 Seiten (Erstgutachter)

Der durch den Anstieg von Treibhausgasen (THG) ausgelöste Klimawandel verstärkt die Erforschung der Vermeidung der Emission klimaschädlicher Gase. Um die Klimaziele des Übereinkommens von Paris zu erreichen, muss an Stellen, an denen sich THG-Emissionen nicht vermeiden lassen, eine Kompensation stattfinden. Diese Studie entstand aus dem Wunsch der Flächenagentur des Landkreises Wesermarsch nach einem regionalen und flexiblen Instrument zur Finanzierung von Maßnahmen zur Kompensation von THG-Emissionen. Darauf basierend untersucht diese Bachelorarbeit, ob die Flächenagentur mittels Flächenaufwertung CO₂-Kompensation anbieten kann. Anhand einer Literaturrecherche wird die Kompensationsmaßnahme herausgearbeitet, die sich für das Untersuchungsgebiet anbietet, sowie welche Zertifikate nach den politischen Rahmenbedingungen vergeben werden können. Des Weiteren wurde eine quantitative Umfrage mit potenziellen Kund*innen durchgeführt, um einen Zusammenhang zwischen vorhandenem Interesse der Kund*innen und der Umsetzung des Angebots herzustellen, Die Literaturrecherche ergab, dass die Flächenagentur zum momentanen Zeitpunkt C0₂-Zertifikate ohne offizielle Qualitätsstandards wie Verified Carbon Standard (VCS) oder Gold Standard vergeben kann. Diese Zertifikate lassen sich nicht auf dem EU-Emissionshandelssystem (EU-EHS) oder dem nationalen Emissionshandelssystem (nEHS) anrechnen.

Die Umfrage wurde von 15 Unternehmen beantwortet, und zeigt, dass das Interesse an Zertifikaten für den freiwilligen Kohlenstoffmarkt im Durchschnitt eher gering ist. Die Unternehmen, die eher hohes bis hohes Interesse haben, würden jedoch generell den gesamten C0₂-Fußabdruck ihres Unternehmens kompensieren wollen. Bezogen auf das Untersuchungsgebiet wäre des Weiteren eine Moorrenaturierung durch ein hohes Vorkommen an degradierten Moorböden mit hohem THG-Minderungspotenzial von 10,67 Tonnen C0‘-Äquivalenten pro Jahr (t C02-Äq./a) in der Wesermarsch als Kompensationsmaßnahme am effektivsten. Mit einer möglichen Renaturierungsfläche von 5-10 Hektar (ha) jährlich könnte die Flächenagentur, für einen Bewirtschaftungszeitraum von 100 Jahren, 5.000-10.000 Tonnen C0₂-Äq. kompensieren. Mit einem Preis von 5 - 7 € pro m² würde ein C0₂-Zertifikat über eine Tonne C0₂ bei einem Preis zwischen 50,00 € und 70,00 € liegen.

Als Instrument zur Finanzierung der Kompensationsmaßnahmen empfiehlt sich die Vergabe von CO₂-Zertifikaten für den freiwilligen Kohlenstoffmarkt. Um dem Interesse der Kunden zu genügen, empfiehlt sich der CO₂-Kompensation mittels Wiedervernässung von Mooren. Aber auch der Generierung weiterer Klimaschutzprojekte wie z.B. Akquise weiterer Moorflächen, Wiederaufforstung mit heimischen Laubwäldern und Wiedervernässung von Salzwiesen sind notwendig.

Bachelorstudiengang Umweltwissenschaften, 32 Seiten (Erstgutachter)

Deutsche Version siehe unten.

Climate change has been a topic of global concern for a good number of decades. It has prompted large amounts of research and monitoring across the globe to study its causes and effects and make projections for the future. This thesis's objective was to identify and summarize the effects of climate change and permafrost on freshwater bodies in Svalbard, an archipelago in the high Arctic. For the research process, existing literature was reviewed and used as a basis for this thesis. Rising water temperatures, changing water tables, more light availability, and a higher nutrient input were found to be the main issues facing Svalbard's freshwater bodies, as an effect of climate change and permafrost thaw. The consequences of this will be reflected in a change in freshwater biota and the growing, shrinking, or desiccation of lakes and ponds. Continued monitoring of Svalbard's freshwater bodies is urgently necessary.

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Der Klimawandel ist ein seit einigen Jahrzehnten weltweit bekanntes Problem. Er wird bereits vielseitig erforscht und überwacht, um seine Ursachen und Folgen zu verstehen und Prognosen für die Zukunft zu erstellen. Das Ziel dieser Arbeit war es, die Auswirkungen von Klimawandel und Permafrost auf die stehenden Gewässer Svalbards, einem Archipel in der Arktis, zu identifizieren und zusammenzufassen. Basis der Recherche war bereits publizierte Literatur, welche zum Verfassen dieser Arbeit herangezogen wurde. Steigende Wassertemperaturen, veränderte Wasserstände, erhöhte Lichtverfügbarkeit und ein stärkerer Nährstoffeintrag stellten sich als die hauptsächlichen Veränderungen heraus. Diese werden die stehenden Gewässer Svalbards als Folge des Klimawandels und des tauenden Permafrosts beeinflussen. Die Auswirkungen dessen werden sich in einem Wandel der aquatischen Biota, sowie dem Wachsen, Schrumpfen oder sogar der Austrocknung von Seen und Teichen zeigen. Eine weiter kontinuierliche Überwachung der stehenden Gewässer Svalbards ist dringend geboten.

Bachelorstudiengang Umweltwissenschaften, 66 Seiten (Erst- und Zweitgutachter)

In this study the population of neophytes in the coastal location of Carolinensiel is examined. The aim is to analyze the effect of different types of human utilization, as well as to compare the population of neophytes in Carolinensiel to the population on the East Frisian Islands and discuss possible dispersion from coastal mainland to the islands.

To accomplish this, the results are compared to earlier studies about neophytes in the village Hooksiel (Kröger, 2020), on the highly touristic island Wangerooge (Reiff, 2019) and the uninhabited island Mellum (Wißmann, 2019), which all are located close to the study area. Not the whole study area, but sections of 100-meter length on public streets are examined. In total 157 sections are tested, half of which is selected randomly while the other half is selected by personal preference. Results show 43 different species of neophytes of which eight have invasive potential.

The highest number of different neophytic species appears in residential zones, while touristic and traffic zones show the lowest number. Areas that are used as forest and parks provide only slightly more neophytic species than areas that are used for tourism and traffic or for agriculture. The high number of neophytes in residential zones can most likely be explained by the variety of suitable habitats and frequent planting of neophytes by inhabitants.

In general, human planting plays a major role in neophyte appearance in the study area, as the origin of most of the neophytes with invasive potential probably lies in previous planting. The comparison of the four examined areas indicates few similarities between the sites. Only the four species Medicago sativa agg., Oenothera spp. Rosa rugosa and Senecio inaequidens are present in every location. The closest similarities, however, can be seen between the sites Carolinensiel, Hooksiel and Wangerooge, while Mellum clearly differs. The reason for this difference can mainly be explained by the absence of four species, which are all present in the other sites.

A possible explanation for that might be the fact, that these species are dependent on humans either for long distance dispersal or for human-made habitats. Therefore, the extremely low presence of humans on Mellum might be the main reason for the neophytes’ absence. Wangerooge on the other hand, shows a big variety of neophytes. Thus, the natural barrier of the island does not seem to prevent the dispersion of neophytes. Much more than this barrier, the intensity and modality of human utilization might be the limiting factor for the appearance of many neophytes.

Bachelorstudiengang Umweltwissenschaften, 37 Seiten (Erst- und Zweitgutachter)

Senecio inaequidens DC. ist ein aus Südafrika stammender Neophyt, der seit 1889 in Europa zu finden ist. Die Samen von S. inaequidens verbreiten sich anemochor, weswegen die Langstreckenverbreitung dieser Art besonders durch Luftverwirbelungen an Straßen, Autobahnen und Eisenbahnschienen gefördert wird. Seit 1979 ist S. inaequidens auch in den Küstendünen des Nationalpark Niedersächsisches Wattenmeer nachgewiesen. Besonders viele Vorkommen konnten auf der Spiekerooger Ostplate durch Schmidt (2019) vermerkt werden, wodurch die Frage aufgeworfen wurde, ob die Samen von S. inaequidens hydrochor im Nationalpark Niedersächsisches Wattenmeer verbreitet werden können.

Um zu prüfen, welchen Einfluss ein Transport im Meerwasser auf die Keimungsrate der Samen von S. inaequidens hat, wurden Samen für eine, zwei und vier Wochen in Salzwasser gelegt und auf Wattepads ausgesät. Eine Gruppe an Samen wurde nicht einer solchen Vorbehandlung unterzogen, um als Kontrolle zu dienen. Da die Samen nach dem Transport in unterschiedliche Biotope mit unterschiedlicher Leitfähigkeit (Salzgehalt) im Boden angespült werden können, wurden die Wattepads, auf denen die Samen ausgesät wurden, mit unterschiedlich stark salzhaltigem Wasser begossen. Es wurde vom 30.07.2020 bis einschließlich 01.09.2020 dokumentiert, wie viele Samen gekeimt sind. Die Ergebnisse zeigen, dass die Samen von S. inaequidens nach einwöchiger Verweildauer im Salzwasser noch keimungsfähig sind, wenn auch die Keimungsrate durch das Einwirken des Salzwassers im Vergleich zu der Kontrolle abgeschwächt wird. Überschritt die Verweildauer die Zeit von einer Woche, keimten kaum Samen. Die höchsten Keimungsraten konnten bei niedrigen Leitfähigkeiten gemessen werden. Bis hin zu einer Leitfähigkeit von 24000 µS/ cm im Siedlungssubstrat (Wattepad) konnten die Samen der Kontrolle und der einwöchigen Vorbehandlung keimen.

In Annäherung an Drifterdaten von Holzdriftern wird angenommen, dass ein Großteil der in der Nordsee gelandeten Samen innerhalb einer Woche an einen neuen Standort gespült werden kann. Wahrscheinlich landen diese aber überwiegend in Gebieten, in denen die Leitfähigkeit im Boden zu hoch für eine Keimung ist, wie beispielsweise auf Wattflächen oder am Strand. Es besteht jedoch die Möglichkeit, dass Samen in ungeeigneten Gebieten angespült werden, trocknen und mit dem Wind weiter transportiert werden können. Trotz dessen wird Hydrochorie nicht als möglicher Transportweg der Samen von S. inaequidens im Nationalpark Niedersächsisches Wattenmeer in Betracht gezogen, da die Menge der erfolgreich transportierten Samen dafür zu gering ist.