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Physiological responses of Mytilus edulis and Magallana gigas from a three-month mesocosm experiment, Sylt, 2023

This dataset reports physiological measurements of two bivalve species, Mytilus edulis (blue mussel) and Magallana gigas (Pacific oyster), obtained during a three-month mesocosm experiment conducted in Sylt, Germany, in 2023. Physiological data were collected between 27 April 2023 and 25 June 2023.Twelve mesocosms were used to investigate the effects of temperature on individual-level physiological traits, with treatments including ambient temperature and ambient +3°C. Parameters measured include clearance rate, ingestion rate, and respiration rate. Environmental variables such as water temperature, depth, and sampling time were recorded for each measurement. Individual bivalves were labeled for tracking, and species identification followed WoRMS taxonomy. Measurements were performed using handheld multiparameter instruments and laboratory analyses. The dataset provides high-resolution, individual-based physiological responses of bivalves to moderate warming, supporting research on temperature-dependent feeding, metabolic processes, and energy flux in coastal ecosystems.

Aktionsprogramm Natürlicher Klimaschutz (ANK), Stärkung des Kohlenstoffspeicherpotenzials von Nord- und Ostsee - Fokus Guter Umweltzustand Eutrophierung

Die EU-Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (MSRL) und die EU-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) erfordern die Erreichung bzw. Erhaltung des guten Umweltzustands von Nord- und Ostsee. Grundsätzlich wird davon ausgegangen, dass ein effektiver Meeresschutz einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leistet. Dahinter steckt die Annahme, dass gesunde Küsten- und Meeresökosysteme mehr Kohlendioxid und Nährstoffe speichern können als anthropogen beeinträchtige Systeme. So führt z.B. die Eutrophierung zu vermehrtem Algenwachstum und einer Trübung des Wassers, die die Ausbreitung von Seegraswiesen beeinträchtigt, die größere Mengen an Kohlenstoff speichern. Andere Zusammenhänge sind weniger gut erforscht. So könnte es z.B. durch die Reduktion der Nährstoffeinträge und des in Folge abnehmenden Algenwachstums zu einer Reduktion des Transports von Kohlenstoff in die Meeressedimente kommen. Der gute Umweltzustand gemäß MSRL und der gute ökologische/ chemische Zustand gemäß WRRL sind anhand ausgewählter Indikatoren und ihrer Schwellenwerte klar definiert. Ziel des Vorhabens ist es, das Kohlenstoffs- und Nährstoffspeicherpotential im gegenwärtigen Zustand und im guten Umweltzustand auf der Basis von Monitoringdaten und Literaturstudien zu quantifizieren und zu vergleichen. Dies soll an ausgewählten, gut untersuchten Modellgebieten jeweils in den Küsten- und Meeresgewässern und in Nord- und Ostsee erfolgen. Der Fokus liegt zunächst auf der Eutrophierung, es sollen aber soweit auf der Basis der Datenlage möglich auch andere relevante Belastungen wie Schadstoffe und Baggergutentnahme untersucht werden. Auf der Basis der Untersuchungen der Modellgebiete soll eine Prognose des Kohlenstoffs- und des Nährstoffspeicherpotenzials für die gesamte Nord- und Ostsee im aktuellen und im guten Umweltzustand erarbeitet werden. Das Vorhaben soll darüber hinaus Empfehlungen erarbeiten, durch welche Maßnahmen sich das Kohlenstoffspeicherpotential von Nord- und Ostsee weiter stärken lässt.

Saisonale Sensitivität von Ökosystemfunktionen in einer sich erwärmenden Arktis (Svalbard

Auswirkungen physikalisch-ozeanographischer Extremereignisse auf Ökosystemdienstleistungen im Elbe-Ästuar-Küstensystem, Vorhaben: Auswirkungen von Extremereignissen auf die Gesundheit von Schlüssel-Bodenorganismen

Ecosystem Engineering: Sediment entrainment and flocculation mediated by microbial produced extracellular polymeric substances (EPS)

Sediment erosion and transport is critical to the ecological and commercial health of aquatic habitats from watershed to sea. There is now a consensus that microorganisms inhabiting the system mediate the erosive response of natural sediments ('ecosystem engineers') along with physicochemical properties. The biological mechanism is through secretion of a microbial organic glue (EPS: extracellular polymeric substances) that enhances binding forces between sediment grains to impact sediment stability and post-entrainment flocculation. The proposed work will elucidate the functional capability of heterotrophic bacteria, cyanobacteria and eukaryotic microalgae for mediating freshwater sediments to influence sediment erosion and transport. The potential and relevance of natural biofilms to provide this important 'ecosystem service' will be investigated for different niches in a freshwater habitat. Thereby, variations of the EPS 'quality' and 'quantity' to influence cohesion within sediments and flocs will be related to shifts in biofilm composition, sediment characteristics (e.g. organic background) and varying abiotic conditions (e.g. light, hydrodynamic regime) in the water body. Thus, the proposed interdisciplinary work will contribute to a conceptual understanding of microbial sediment engineering that represents an important ecosystem function in freshwater habitats. The research has wide implications for the water framework directive and sediment management strategies.

Küstenschutz, Klimaschutz und Klimaanpassung: Salzwiesen im Fokus

Wie können wir Salzwiesen nachhaltig als Teil des Küstenschutzsystems im Rahmen der Klimafolgenanpassung erhalten? Wie kann der Erhaltungszustand anthropogener, also von Menschen geschaffener, Salzwiesen im Nationalpark Wattenmeer verbessert werden? Und wie kann dabei die CO2-Speicherfähigkeit von Salzwiesen als Beitrag zum Klimaschutz erhöht werden? Mit diesen Fragen beschäftigen sich die beiden im Jahr 2025 durch das Bundesumweltministerium im Rahmen des Aktionsprogramms Natürlicher Klimaschutz bewilligten Projekte „Kohlenstoffspeicherung durch natürliche Salzwiesenentwicklung im Bereich von Vorlandflächen und Sommerpoldern im Norderland“ (KoNaS-N) und „KlimaResilienz Dollart“ (KliResDo). Wie können wir Salzwiesen nachhaltig als Teil des Küstenschutzsystems im Rahmen der Klimafolgenanpassung erhalten? Wie kann der Erhaltungszustand anthropogener, also von Menschen geschaffener, Salzwiesen im Nationalpark Wattenmeer verbessert werden? Und wie kann dabei die CO2-Speicherfähigkeit von Salzwiesen als Beitrag zum Klimaschutz erhöht werden? Mit diesen Fragen beschäftigen sich die beiden im Jahr 2025 durch das Bundesumweltministerium im Rahmen des Aktionsprogramms Natürlicher Klimaschutz bewilligten Projekte „Kohlenstoffspeicherung durch natürliche Salzwiesenentwicklung im Bereich von Vorlandflächen und Sommerpoldern im Norderland“ (KoNaS-N) und „KlimaResilienz Dollart“ (KliResDo). Zwei Projekte – unterschiedliche Schwerpunkte Zwei Projekte – unterschiedliche Schwerpunkte KoNaS-N – „ Ko hlenstoffspeicherung durch na türliche S alzwiesenentwicklung im Bereich von Vorlandflächen und Sommerpoldern im N orderland KoNaS-N Ko na S N Ziel ist bei diesem Projekt eine pilothafte Optimierung der natürlichen Kohlenstoffspeicherfunktion von anthropogen geprägten, in Erosion befindlichen Salzwiesen an der ostfriesischen Küste zwischen Hilgenriedersiel und Neßmersiel. Exemplarisch soll eine weitgehend natürliche, eigendynamische Salzwiesenentwicklung für Vorland- und Sommerpolderflächen geschaffen und langfristig unter Beibehaltung der Küstenschutzfunktion gewährleistet werden. Die im Nationalpark „Niedersächsisches Wattenmeer“ gelegenen Projektflächen teilen sich in zwei Bereiche auf: Durch Landgewinnungsmaßnahmen entstandene Salzwiesen, die sich in einem schlechten Erhaltungszustand befinden, sollen auf etwa 190 Hektar durch Relief- und Nutzungsanpassungen (re-)naturiert und in ihrer Küstenschutzfunktion gestärkt werden. Weiterhin werden nachhaltige, naturbasierte Methoden entwickelt und umgesetzt, um fortschreitende Salzwiesenerosionen zu verhindern und die Funktion als ökosystembasiertes Küstenschutzelement zu erhalten. Die niedrig gelegenen Flächen des Sommerpolders werden auf rund 115 Hektar durch die Öffnung des Sommerdeichs wieder an die natürliche Tidedynamik angeschlossen und so der Lebensraumtyp Salzwiese mit eigendynamischer Entwicklung und natürlicher Überflutungs- und Sedimentationsdynamik angeregt. Die naturschutzfachliche Verantwortung hat die Nationalparkverwaltung Niedersächsisches Wattenmeer inne, die küstenschutzfachliche Verantwortung liegt in der Betriebsstelle Norden. Die Universität Kaiserslautern-Landau verantwortet die wissenschaftliche Erforschung der Kohlenstoffflüsse. Die Projektlaufzeit beträgt acht Jahre, von 2025 bis 2033, mit einem Gesamtfördervolumen von 14,4 Millionen Euro. KliResDo – Stärkung Kli ma res ilienz Do llart KliResDo Kli res Do Das Pilotvorhaben im niedersächsischen Dollart untersucht die synergetische Verknüpfung von Klima-, Küsten- und Naturschutz im Deichvorland. Ziel ist es, einen integrierten Managementplan für Salzwiesen im Nationalpark zu entwickeln, der das Kohlenstoff-Speicherpotenzial sowie die Biodiversität und Klimaresilienz der Küstenökosysteme langfristig sichert. Durch gezielte Renaturierungs- und Managementmaßnahmen in den Salzwiesen soll deren Kapazität zur Kohlenstoffspeicherung und deren Bedeutung für den Naturschutz gesteigert werden, während gleichzeitig die Wirkung der Vorländer für den Küstenschutz langfristig gesichert wird. Im Rahmen einer Pilotmaßnahme werden zusätzlich Versuchsflächen auf bis zu drei Hektar Größe angelegt. Parallel dazu entwickelt das Projekt Strategien für ein klimaresilientes Management angrenzender Binnenlandsflächen. Im Fokus ist hierbei die Optimierung des Sedimenthaushalts im Dollart- und Emsraum: Dabei findet eine pilothafte Sedimentverbringung auf bewirtschaftete Moorstandorte des Rheiderlands statt. Unter Einbindung der relevanten Stakeholder werden im Rahmen einer Potential- und Machbarkeitsanalyse geeignete Flächen für die Sedimentverbringung ausgewählt, um den Moorkörper zu konservieren und die Bindung von Kohlenstoff zu erreichen. Die NLWKN-Betriebsstellen Norden und Aurich tragen die küstenschutzfachliche und wasserwirtschaftliche Verantwortung. Die Nationalparkverwaltung Niedersächsisches Wattenmeer betreut das Projekt naturschutzfachlich. Die Universität Münster trägt bei diesem Projekt die Verantwortung für die wissenschaftliche Erforschung der Kohlenstoffflüsse. KliResDo läuft ebenfalls von 2025 bis 2033 und wird mit insgesamt 3,8 Millionen Euro gefördert.

Phosphate measurements at lander 2 in the German Baltic Sea

Coastal ecosystems are heterogeneous environments with high turnover rates of carbon and nutrients that influence the distribution of greenhouse gases (GHG). They also represent challenging environments for scientific investigations, requiring new technologies that go beyond discrete sampling. Here we present temporal high-resolution measurements of several physicochemical variables, including the partial pressures of CO2 and CH4, made in shallow waters at around 6 m water depth of the Baltic Sea using two autonomous lander systems. The two landers were deployed at the sediment-water interface (bottom lander) and about 400 m offshore near the German city Rostock with support from the buoy tender “Rosenort” operated by the Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes, Stralsund (WSA Stralsund). These landers were equipped with six commercially available state-of-the-art sensors. Field data resolution ranged from 10 seconds to 60 minutes and was obtained for partial pressure of CO2 (Contros HydroC-CO2) and CH4 (Contros HydroC-CH4), temperature, salinity, depth (hydrostatic pressure), O2 (CTD-O2 with SBE-37SMP-ODO), the concentrations of phosphate (SBE HydroCycle PO4), nitrate (SBE SUNA V2), chlorophyll a and the turbidity (both with SBE-FLNTUSB ECO) as stationary measurements at two different locations in close proximity. The CTD and oxygen measurements provide exact water depth data for the respective lander locations. In the other data sets (e.g., CO2 measurements) rounded data is inserted instead of the exact depth data, which is 6 m for lander_1 and 5 m for lander_2. The deployment and recovery of the landers and thus the measurements took place between 04 September 2019 and 04 October 2019 and the sensors were operated under battery power and a centralized timestamp. Three events common to coasts were observed during the deployment, allowing tracking of (1) an advection of saline waters with a mineralization signal, (2) a storm event of about 4 days, and (3) a stagnation event. Sensor data and processed data are available in separate files.

Physiological measurements from controlled laboratory temperature experiments in non-native Vaucheria sp. turfs in the European Wadden Sea

This dataset describes the physiological temperature response of the intertidal macroalga Vaucheria sp. collected from the Wadden Sea near Sylt, Germany. The dataset provides insights into the thermal sensitivity of respiration and photosynthesis in Vaucheria sp. and can be used to assess physiological limits and potential responses of intertidal Vaucheria sp. to warming in temperate coastal ecosystems. Samples were collected in September 2024 from the lower intertidal zone and cultivated for three weeks under controlled laboratory conditions (15 °C, ~100 µmol photons m⁻² s⁻¹, 12:12 h light:dark cycle) before experimentation. The experiment was conducted in October 2024 in climate chambers at six temperature treatments (16, 20, 24, 28, 32, 36 °C). Physiological responses were assessed after 54 h of incubation. Each temperature treatment included four biological replicates. Respiration and net photosynthesis were quantified as oxygen consumption and production using fibre-optic optodes under four irradiance levels (0, 100, 500, 900 µmol photons m⁻² s⁻¹). Oxygen rates were normalised to algal wet weight. Photosynthetic performance was assessed using pulse-amplitude modulated (PAM) fluorometry, including measurements of maximum quantum yield of PSII (Fv/Fm), effective quantum yield (ΦPSII), non-photochemical quenching (NPQ) and rapid light curves.

Seawater carbonate chemistry and seasonal variations of Fucus vesiculosus fertility in the western Baltic Sea

Ocean warming and acidification may substantially affect the reproduction of keystone species such as Fucus vesiculosus (Phaeophyceae). In four consecutive benthic mesocosm experiments, we compared the reproductive biology and quantified the temporal development of Baltic Sea Fucus fertility under the single and combined impact of elevated seawater temperature and pCO2 (1100 ppm). In an additional experiment, we investigated the impact of temperature (0–25°C) on the maturation of North Sea F. vesiculosus receptacles. A marked seasonal reproductive cycle of F. vesiculosus became apparent in the course of 1 year. The first appearance of receptacles on vegetative apices and the further development of immature receptacles of F. vesiculosus in autumn were unaffected by warming or elevated pCO2. During winter, elevated pCO2 in both ambient and warmed temperatures increased the proportion of mature receptacles significantly. In spring, warming and, to a lesser extent, elevated pCO2 accelerated the maturation of receptacles and advanced the release of gametes by up to 2 weeks. Likewise, in the laboratory, maturation and gamete release were accelerated at 15–25°C relative to colder temperatures. In summary, elevated pCO2 and/or warming do not influence receptacle appearance in autumn, but do accelerate the maturation process during spring, resulting in earlier gamete release. Temperature and, to a much lesser extent, pCO2 affect the temporal development of Fucus fertility. Thus, rising temperatures will mainly shift or disturb the phenology of F. vesiculosus in spring and summer, which may alter and/or hamper its ecological functions in shallow coastal ecosystems of the Baltic Sea.

Seawater carbonate chemistry and growth and carbon metabolism of the seaweed Fucus vesiculosus in the western Baltic Sea

Warming and acidification of the oceans as a consequence of increasing CO2-concentrations occur at large scales. Numerous studies have shown the impact of single stressors on individual species. However, studies on the combined effect of multiple stressors on a multi-species assemblage, which is ecologically much more realistic and relevant, are still scarce. Therefore, we orthogonally crossed the two factors warming and acidification in mesocosm experiments and studied their single and combined impact on the brown alga Fucus vesiculosus associated with its natural community (epiphytes and mesograzers) in the Baltic Sea in all seasons (from April 2013 to April 2014). We superimposed our treatment factors onto the natural fluctuations of all environmental variables present in the Benthocosms in so-called delta-treatments. Thereby we compared the physiological responses of F. vesiculosus (growth and metabolites) to the single and combined effects of natural Kiel Fjord temperatures and pCO2 conditions with a 5 °C temperature increase and/or pCO2 increase treatment (1100 ppm in the headspace above the mesocosms). Responses were also related to the factor photoperiod which changes over the course of the year. Our results demonstrate complex seasonal pattern. Elevated pCO2 positively affected growth of F. vesiculosus alone and/or interactively with warming. The response direction (additive, synergistic or antagonistic), however, depended on season and daylength. The effects were most obvious when plants were actively growing during spring and early summer. Our study revealed for the first time that it is crucial to always consider the impact of variable environmental conditions throughout all seasons. In summary, our study indicates that in future F. vesiculosus will be more affected by detrimental summer heat-waves than by ocean acidification although the latter consequently enhances growth throughout the year. The mainly negative influence of rising temperatures on the physiology of this keystone macroalga may alter and/or hamper its ecological functions in the shallow coastal ecosystem of the Baltic Sea.

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