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Zur Bedeutung des Wassers als Lebensraum am Beispiel der Fischfauna in der Tideelbe
Prof. Dr. Ralf Thiel
Universität HamburgBiozentrum Grindel und Zoologisches Museum
Abteilung Ichthyologie
Hamburg15. Oktober 2014
Hamenfischerei
Datenerhebung: Beispiel BMBF-Projekt KLIMZUG-NORD
Hamenfischerei
von April 2009 – Oktober 2010
16 einwöchige Forschungsfischerei-Kampagnen
703 Hamenhols
Datenerhebung: Beispiel BMBF-Projekt KLIMZUG-NORD
Datenerhebung: Beispiel BMBF-Projekt KLIMZUG-NORD
Datenerhebung: Beispiel BMBF-Projekt KLIMZUG-NORD
Datenerhebung: Beispiel BMBF-Projekt KLIMZUG-NORD
Fischartenzahl in 32 europäischen Ästuarenin Beziehung zur Ästuarfläche
0
20
40
60
80
100
120
140
1 10 100 1000 10000
Artenzahl
y = 5,711 ln(x) + 30,9r = 0,491p ≤ 0,05
Ostsee Nordsee Ostatlantik Mittelmeer
Ästuarfläche (km2)
Literatur: Thiel (2011): Die Fischfauna europäischer Ästuare. Eine Strukturanalyse mit Schwerpunkt Tideelbe. Abhandlungen des Naturwissenschaftlichen Vereins Hamburg 43, Dölling und Galitz Verlag, München, Hamburg: 1-157.
Fischartenzahl in 32 europäischen Ästuarenin Beziehung zur Ästuarfläche
0
20
40
60
80
100
120
140
1 10 100 1000 10000
Artenzahl
y = 5,711 ln(x) + 30,9r = 0,491p ≤ 0,05
Ostsee Nordsee Ostatlantik MittelmeerTideelbe
Ästuarfläche (km2)
Literatur: Thiel (2011): Die Fischfauna europäischer Ästuare. Eine Strukturanalyse mit Schwerpunkt Tideelbe. Abhandlungen des Naturwissenschaftlichen Vereins Hamburg 43, Dölling und Galitz Verlag, München, Hamburg: 1-157.
Der Stint (Osmerus eperlanus) ist die dominante Fischart in der Tideelbe zwischen Hamburg und Cuxhaven
Abundanzanteile der Fischarten in der Tideelbe (2009-2010)
Literatur: Eick & Thiel (2014): Fish assemblage patterns in the Elbe estuary: guild composition, spatial and temporal structure, and influence of environmental factors. Marine Biodiversity: DOI 10.1007/s12526-014-0225-4.
Stint96%
Finte2%
Kaulbarsch1%
Sonstige1%
Präsenzen der Fischarten in der Tideelbe(703 Hamenhols von 2009-2010)
Literatur: Eick & Thiel (2014): Fish assemblage patterns in the Elbe estuary: guild composition, spatial and temporal structure, and influence of environmental factors. Marine Biodiversity: in press.
Gesamtpräsenz in %
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Meerforelle
Brassen
Güster
Zander
3st. Stichling
Aal
Finte
Flunder
Kaulbarsch
Stint 100,00
92,74
87,76
62,73
54,19
53,20
36,69
31,01
28,02
24,03
Wichtigste ökologische Gilden der Fischfauna in der Tideelbebasierend auf der Lebensraumnutzung während des Lebenszyklusses
Literatur: Thiel (2011): Die Fischfauna europäischer Ästuare. Eine Strukturanalyse mit Schwerpunkt Tideelbe. Abhandlungen des Naturwissenschaftlichen Vereins Hamburg 43, Dölling und Galitz Verlag, München, Hamburg: 1-157.
Mittlere Anteile der ökologischen Gilden an der Gesamtindividuenzahl in der Tideelbe (2009-2010)
Anadrome Arten98,1%
Limnische Arten1,4%
Marin-ästuarineOpportunisten
0,4%
Sonstige0,1%
Literatur: Eick & Thiel (2014): Fish assemblage patterns in the Elbe estuary: guild composition, spatial and temporal structure, and influence of environmental factors. Marine Biodiversity: in press.
Mittlere Anteile der ökologischen Gilden an der Gesamtartenzahl in der Tideelbe (2009-2010)
Literatur: Eick & Thiel (2014): Fish assemblage patterns in the Elbe estuary: guild composition, spatial and temporal structure, and influence of environmental factors. Marine Biodiversity: in press.
Anadrome Arten13%
Limnische Arten40%
Marin-ästuarine Opportunisten
22% Marine Gastarten18%
Echte Ästuararten5%
Katadrome Arten2%
Zeitliche DynamikTages- und GezeitenperiodikSaisonaler ZyklusLangzeittrends
NahrungsökologieErnährungsmusterNahrungsverfügbarkeitRessourcenteilung
Räumliche Struktur
longitudinal lateral
vertikal
Räumliche, zeitliche und nahrungsökologische Kenngrößen mit Einfluss auf die Struktur der Fischfauna in der Tideelbe
Literatur: Thiel (2011): Die Fischfauna europäischer Ästuare. Eine Strukturanalyse mit Schwerpunkt Tideelbe. Abhandlungen des Naturwissenschaftlichen Vereins Hamburg 43, Dölling und Galitz Verlag, München, Hamburg: 1-157.
Zeitliche DynamikTages- und GezeitenperiodikSaisonaler ZyklusLangzeittrends
NahrungsökologieErnährungsmusterNahrungsverfügbarkeitRessourcenteilung
Räumliche Struktur
longitudinal lateral
vertikal
Literatur: Thiel (2011): Die Fischfauna europäischer Ästuare. Eine Strukturanalyse mit Schwerpunkt Tideelbe. Abhandlungen des Naturwissenschaftlichen Vereins Hamburg 43, Dölling und Galitz Verlag, München, Hamburg: 1-157.
Räumliche, zeitliche und nahrungsökologische Kenngrößen mit Einfluss auf die Struktur der Fischfauna in der Tideelbe
Anteile der ökologischen Gilden an der Gesamtartenzahl im Längsverlauf der Tideelbe
(Datenbasis: Eick & Thiel (2014))
1 2
3
45
67
8
9
10
11
Präsenz ausgewählter Fischarten in der Tideelbein Beziehung zum Salzgehalt
Literatur: Thiel (2011): Die Fischfauna europäischer Ästuare. Eine Strukturanalyse mit Schwerpunkt Tideelbe. Abhandlungen des Naturwissenschaftlichen Vereins Hamburg 43, Dölling und Galitz Verlag, München, Hamburg: 1-157.
Auswahl wichtiger natürlicher Faktoren mit Einfluss auf die Struktur der Fischfauna in der Tideelbe
Literatur:Thiel, Sepúlveda, Kafemann & Nellen (1995): Journal of Fish Biology 46: 47-69. Thiel, Cabral & Costa (2003): Journal of Applied Ichthyology 19(5): 330-342.Thiel (2003): Habilitationsschrift, Universität Rostock.
p(x) = 1 / (1 + exp(-(-17,051+0,862*Salzgehalt+0,749*Wassertemperatur)))
R2=0,602; AUC (Validierung)=0,735; Anteil korrekter Prognosen=86,3 %
Habitat-Eignungs-Modelle: juvenile Finten (AG 0)
p(x) = 1 / (1 + exp(-(-37,167+1,779*Wassertemperatur)))
R2=0,411; AUC (Validierung)=0,939, Anteil korrekter Prognosen=76 %
Prognose der Aufenthaltsgebiete juveniler Finten im Elbeästuar
Prognose der Aufenthaltsgebiete juveniler Finten im Elbeästuar
Prognose der Aufenthaltsgebiete juveniler Finten im Elbeästuar
Prognose der Aufenthaltsgebiete juveniler Finten im Elbeästuar
Prognose der Aufenthaltsgebiete juveniler Finten im Elbeästuar
Prognose der Finteneiervorkommen im Elbeästuar
Nördlicher Nebenstrom(Stationen 11, 12, 13)
Südlicher Nebenstrom(Stationen 14, 15, 16)
Westlicher Hauptstrom(Stationen 1, 2)
Östlicher Hauptstrom(Stationen 3, 4, 5)
Elbeabschnitt
0 50 100 150 200 250Jahresproduktion (kg • ha-1)
Altersgruppe 0 Altersgruppe 1
Mittlere Jahresproduktion = 71 kg • ha-1
= 32 kJ • m-2
= 0.7 gC• m-2
Bedeutung der südlichen Nebenstromgebiete in der limnischen Tideelbe als Aufwuchsgebiet der Fischfauna
Literatur: Thiel (2001): Archiv für Hydrobiologie, Supplement 135/2-4: 441-462.
Das Mühlenberger Loch noch vor der Erweiterung des EADS-Geländes
Biomasseproduktion der Fische in 1992
Nördlicher Nebenstrom(Stationen 11, 12, 13)
Südlicher Nebenstrom(Stationen 14, 15, 16)
Westlicher Hauptstrom(Stationen 1, 2)
Östlicher Hauptstrom(Stationen 3, 4, 5)
Elbeabschnitt
0 50 100 150 200 250Jahresproduktion (kg • ha-1)
Altersgruppe 0 Altersgruppe 1
Mittlere Jahresproduktion = 71 kg • ha-1
= 32 kJ • m-2
= 0.7 gC• m-2
Bedeutung der südlichen Nebenstromgebiete in der limnischen Tideelbe als Aufwuchsgebiet der Fischfauna
Literatur: Thiel (2001): Archiv für Hydrobiologie, Supplement 135/2-4: 441-462.
Biomasseproduktion der Fische in 1992
Flächenbereich der Teilverfüllung des Mühlenberger Lochs in 2001
Menschliche Aktivitäten mit negativem Einfluss auf die Fischfauna der Tideelbe
• Eindeichung 12. Jahrhundert
• Vertiefung, Kanalisierung 1818
• Abwasserbelastung 1843
• Intensivierung Fischerei um 1900
• Inbetriebnahme Stauwehr Geesthacht 1960
• Teilverfüllung Mühlenberger Loch 2001
Gemälde: J. J. Faber
Elbe bei Altona um 1840
Foto: Neumann, 17.09.2008
Teil des Hamburger Hafens 2008
Einfluss von erhöhtem Fischereidruck und Rekrutenüberfischung auf den Stör (
Literatur:Blankenburg (1910): Der Fischerbote 11: 7-11.Ehrenbaum (1916): Der Fischerbote 8: 31-32.Kinzelbach (1997): Z. Ökologie u. Naturschutz 6: 129-135.Mohr (1952): Die neue Brehm-Bücherei 84: 66 S.Quantz (1903): Mitt. Deutsch. Seefisch.-Ver. 19: 176-204.
0
20
40
60
80
100
1898 1901 1911-13
Anteil von A. sturio < 1,5 m am Gesamtfang%
0
1000
2000
3000
4000
5000
1890 1894 1898 1902 1906 1910 1914 1918
UnterelbeNordsee
Mindestmaß 1m
FreiwilligesMindestmaß 1,25 m
Dampf-fischerei Reduktion
Maschen-weite
Fang(Ind.)
Bestandszusammenbruch des Störs: Einfluss der Fischerei
Präsenzen ausgewählter anadromer und katadromer Fischarten im limnischen Bereich der Tideelbe zwischen 1894 und 1995
Datenquelle: Apstein (1894), Möller (1988), Thiel et al. (1995)
Flussneunauge
Menschliche Aktivitäten zur Verbesserung des fischökologischen Zustands der Tideelbe
• Reduktion der Wasserverschmutzung seit den 1980er Jahren
• Anlage neuer Nebengewässer seit den 1980er Jahren
• Besatz mit Lachs und Schnäpel seit den 1980er Jahren
• Besatz mit Stören seit 2008
• Inbetriebnahme Fischaufstiegsanlageam Südufer des Stauwehres Geesthacht 1998
• Inbetriebnahme Fischaufstiegsanlageam Nordufer des Stauwehres Geesthacht 2010
Sauerstoffgehalt (Tagesminimum) der Elbe bei Hamburg-Seemannshöft (Strom-km 628,9)
Quelle: Arge Elbe/ FGG Elbe (2007)
Entwicklung des Stintbestandes im Elbeästuar zwischen 1989 und 1992
Quelle: Thiel et al. (1995)
Abundance (ind m 10 )
J M M J S N J M M J S N J M M J S N J M M J S N0
50
100
150
200
-3 -3.
1989 1990 1991 1992
Abundanz (Ind •
1989 1990 1991 1992
Veränderungen der Lage der oberen Laichgebietsgrenze der Finte im Elbeästuar zwischen 1893 und 2000
Literatur: Thiel (2011): Die Fischfauna europäischer Ästuare. Eine Strukturanalyse mit Schwerpunkt Tideelbe. Abhandlungen des Naturwissenschaftlichen Vereins Hamburg 43, Dölling und Galitz Verlag, München, Hamburg: 1-157.
Entwicklung des Laicherbestands der Finte in der Elbe: Vergleich 1992/1993 mit 2009/2010
Quelle: MAGATH, V. & THIEL, R. (2013): Stock recovery, spawning period and spawning area expansion of the twaite shad Alosa fallax in the Elbe estuary, southern North Sea. Endangered Species Research 20: 109-119.
*** p<0,001, MWU-Test
MittellaufÄstuar Fließrichtung
trophogene Schicht: 0,5 - 2 m
künstlich vertiefte Tideelbe, 16 - 20 m
Tidenhub 3,4 - 3,8 m
•Rückgang des Phytoplanktons durch Vorschädigung bei der Sedimentation im Hamburger Hafen.
•Lichtlimitierung des Phytoplanktons in der stark vertieften limnischen Zone der Tideelbe.
•Fehlen ausgedehnter Flachwasserzonen, die diesen Effekt kompensieren könnten.
Ursachen der aktuellen Sauerstoffdefizite
Mögliche zukünftige Einflüsse auf die Fischfauna der Tideelbe
• Klimawandel
• Fahrwasservertiefung
• Kühlwassernutzung
Mögliche zukünftige Einflüsse auf die Fischfauna der Tideelbe
• Klimawandel
• Fahrwasservertiefung
• Kühlwassernutzung
Wichtigste Einflussfaktoren des Klimawandels auf die Fischfauna
• Stromauf-Verschiebung der oberen Brackwassergrenze
• Erhöhung des Salzgehalteshttp://www.baw.de/de/wasserbau/projekte/kuestenprojekte/klimawandel/index.html
• Erhöhung der Wassertemperatur
• Abnahme der flächenmäßigen Ausdehnung wichtiger Laich- und Aufwuchsgebiete für anadrome Fischarten (Finte, Stint) im limnischen Abschnitt der Tideelbe
Erwartete Auswirkungen des Klimawandels auf die Fischfauna der Tideelbe
Erwartete Auswirkungen des Klimawandels auf die Fischfauna der Tideelbe
• Zunahme der Bedeutung mariner und Abnahme limnischer Fischarten
Beeinflussung des Fortpflanzungserfolges von Winterlaichern
Erhöhte Wassertemperaturen im Winter können den Fortpflanzungserfolg winterlaichender Arten wie Schnäpel und Quappe beeinträchtigen.
Schnäpel (Coregonus maraena)
Erwartete Auswirkungen des Klimawandels auf die Fischfauna der Tideelbe
Zunahme ”südlicher” Arten
Als Folge des Klimawandels treten bereits seit den 1990er Jahrenzusätzliche lusitanische (südliche) Arten von Meeresfischen in der Tideelbe auf.Dazu gehören Sardelle, Sardine, Roter Knurrhahn, Franzosendorsch,Dicklippige Meeräsche und Streifenbarbe.
Streifenbarbe (Mullus surmuletus)
Erwartete Auswirkungen des Klimawandels auf die Fischfauna der Tideelbe
Begünstigung der Etablierung bestimmter Neozoen
Schwarzmundgrundel (Neogobius melanostomus)
Erwartete Auswirkungen des Klimawandels auf die Fischfauna der Tideelbe
Begünstigung der Etablierung bestimmter Neozoen
Schwarzmundgrundel (Neogobius melanostomus)
Die aus dem ponto-kaspischen Raum stammendeSchwarzmundgrundel (Neogobius melanostomus) wurdevermutlich mit Ballastwasser von Schiffen eingeschleppt.Diese euryöke Fischart ist inzwischen z.B. in weitenTeilen der Ostsee, im Nord-Ostsee-Kanal, im Trave-System, in Rhein, Main, Oder, Weser und in der Donauetabliert.
In der Tideelbe wird die Art seit 2008 nachgewiesen.
Erwartete Auswirkungen des Klimawandels auf die Fischfauna der Tideelbe
Aktuelle Nachweise der Schwarzmundgrundel aus der Tideelbebei Hamburg seit 2008
Literatur: HEMPEL, M. & THIEL, R. (2013): First records of the round goby Neogobius melanostomus (Pallas, 1814) in the Elbe River, Germany. BioInvasions Records 2(4): 291-295.
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