Wie viel Algen fressen die Miesmuscheln in der Nordsee?
Beitrag von Dr. Carsten Lemmen, Abteilung Ökosystemmodellierung
Miesmuscheln gehören zu den auffälligsten und häufigsten Bewohnern des Meeresbodens an den Küsten der Nord- und Ostsee. Sie filtrieren Algen, kleinste Tiere und Schwebstoffe und sorgen so für klareres Wasser. Und das können sie sehr effektiv, wie bisherige Labor- und Feldstudien zeigten. In der kürzlich veröffentlichten Studie “North Sea Ecosystem-Scale Model-Based Quantification of Net Primary Productivity Changes by the Benthic Filter Feeder Mytilus edulis” wird untersucht, wie wichtig Muschelfiltration in einem regionalen Ökosystem wie der südlichen Nordsee ist.
Dr. Carsten Lemmen hat dazu gemeinsam mit Kollegen des Helmholtz-Zentrums Geesthacht beruhend sowohl auf wissenschaftlichen Beprobungen als auch auf in Datenbanken festgehaltenen Funden durch Bürger (“Citizen Science”) die Verteilung der Miesmuscheln in der südlichen Nordsee rekonstruiert. Computersimulationen, die diese Verteilung berücksichtigten, wurden verglichen mit Szenarien, in denen die Muscheln gleichmäßig verteilt oder gar nicht vorhanden waren, um den Effekt der Muscheln zu berechnen. Herausgekommen ist dabei, dass Miesmuscheln ungefähr 10 % der Gesamtproduktion des Ökosystems Nordsee beeinflussen, dies aber in verschiedenen Wassertiefen auch sehr unterschiedlich ist.
Somit wirken Muscheln auf die Wasserqualität, deren Verbesserung ein Ziel von der Europäischen Union durch die Meeresstrategierahmenrichtline ist. Mit der neuen Information aus der vorliegenden Studie können Computermodelle für die Nordsee verbessert werden, die die Effektivität von zukünftigen politischen Maßnahmen abschätzen, wie z.B. einer Beschränkung der Nährstoffeinleitung in Flüsse, die die Nordsee erreichen.
Die Studie nutzt das beim Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG) in Zusammenarbeit dem Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) und der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) entwickelte gekoppelte Modellsystem MOSSCO (Modulares System für Schelf- und Küstenmeere), mit dem verschiedene Computermodelle für Strömungen, Algenwachstum, Transport des Planktons, Einfluss von Flüssen und atmosphärischen Nährstoffen sowie Stoffumsätze im Meeresboden, gemeinsam den Zustand und die Veränderungen in einem Küstenmeer wie der Nordsee berechnen.
Lemmen, C. (2018): North Sea Ecosystem-Scale Model-Based Quantification of Net Primary Productivity Changes by the Benthic Filter Feeder Mytilus edulis. Water, 10(11), 1527, doi:10.3390/w10111527
Abstract:
Blue mussels are among the most abundant bivalves in shallow water along the German coasts. As filter feeders, a major ecosystem service they provide is water filtration and the vertical transfer of suspended organic and attached inorganic material to the sea floor. Laboratory and field studies previously demonstrated that blue mussels can remove large quantities of plankton from the surrounding water. I here perform numerical experiments that investigate the effect of filtration at the scale of an entire coastal sea—the southern North Sea. These experiments were performed with a state-of-the-art bentho-pelagic coupled hydrodynamic and ecosystem model and used a novel reconstruction of the benthic biomass distribution of blue mussels. The filtration effect was assessed as the simulated change in net primary productivity caused by blue mussels. In shallow water, filtration takes out up to half of the entire annual primary productivity; it is negligible in offshore waters. For the entire basin, the filtration effect is 10%. While many ecosystem models have a global parameterization for filter feeders, the coastal gradient in the filtration effect is usually not considered; our research demonstrates the importance of including spatially heterogeneous filtration in coupled bentho-pelagic ecosystem models if we want to better understand the spatial patterns in shallow water coastal systems.
