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Planktonzählen im Nordsee-Wasser: „Dönerspieß“, Nadeln und Borsten

Einmal die Woche auf die Insel – Alltag für Mia Andermann während ihres Freiwilligendienstes beim NLWKN (Bild: Phil Beyersdorff/NLWKN). Mit einem Eimer nehmen Phil Beyersdorff und Mia Andermann die Wasserprobe am Norderneyer Hafen. Einige Parameter wie Sauerstoffgehalt und Salinität werden von ihm und Mia Andermann direkt vor Ort bestimmt (Bild: NLWKN). Norden / Norderney. Einmal in der Woche per Fähre nach Norderney reisen, ans Meer gehen und dafür auch noch bezahlt werden? Das klingt für viele zu schön um wahr zu sein. Für Mia Andermann und Phil Beyersdorff war dies zwölf Monate lang jedoch realer Alltag. Die beiden absolvierten ein freiwilliges ökologisches Jahr (FÖJ) beim Niedersächsischen Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz (NLWKN) in Norden und verbrachten etliche Stunden auf der Ostfriesischen Insel. Sie guckten dabei nicht nur aufs Wasser, sondern vielmehr ganz genau ins Wasser. Ihr wissenschaftliches Interesse galt unter anderem dem Plankton der Nordsee. Einmal in der Woche per Fähre nach Norderney reisen, ans Meer gehen und dafür auch noch bezahlt werden? Das klingt für viele zu schön um wahr zu sein. Für Mia Andermann und Phil Beyersdorff war dies zwölf Monate lang jedoch realer Alltag. Die beiden absolvierten ein freiwilliges ökologisches Jahr (FÖJ) beim Niedersächsischen Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz (NLWKN) in Norden und verbrachten etliche Stunden auf der Ostfriesischen Insel. Sie guckten dabei nicht nur aufs Wasser, sondern vielmehr ganz genau ins Wasser. Ihr wissenschaftliches Interesse galt unter anderem dem Plankton der Nordsee. Eimer, Gummistiefel und Sonnencreme – Diese Utensilien haben viele Touristen bei sich, die einen Tag am Strand oder im Watt verbringen möchten. Für Mia Andermann und Phil Beyersdorff waren dies wichtige Hilfsmittel im Rahmen der ökologischen Güteüberwachung der niedersächsischen Küstengewässer. „Wir haben wöchentlich auf Norderney Wasserproben genommen und ans Festland gebracht. Das Wasser haben wir im Probenahmestützpunkt des NLWKN in Norden filtriert und untersucht, um die darin enthaltenen Planktonarten - also winzige, im Wasser treibende Organismen – zu bestimmen und zu zählen“, berichten Mia und Phil. Mia kommt aus Nienburg an der Weser, Phil stammt aus Bremen. Im Sommer 2024 führte ihr Weg zum NLWKN in Norden in Ostfriesland. „Wir haben uns beide nach dem Schulabschluss für ein FÖJ entschieden, um uns beruflich zu orientieren und weiter weg von der Heimat selbstständiger zu werden. Ein FÖJ beim NLWKN bietet mehrere Vorteile: Wir haben bei unserer Arbeit viele verschiedene Aufgaben kennengelernt und hatten die Möglichkeit an Orten zu arbeiten, an die andere Menschen nicht einfach so gelangen. Zum Beispiel auf Sandbänken, Muschelbänken und weit hinaus im Watt“, erzählen die beiden Nachwuchsforscher. Möwen und Touristen als Zuschauer Möwen und Touristen als Zuschauer Nach einer fachkundigen Einarbeitung durch die Biologisch-technischen Assistentinnen (BTA) und Biologen des Aufgabenbereichs in Norden war Norderney einer ihrer Haupteinsatzorte. Für die regelmäßigen Inseltrips brauchte es eine genaue Planung. Ganz wichtig war es, die richtigen Zeiten abzupassen. „Vor unseren Fahrten auf die Insel mussten wir immer schauen, wann Hochwasser ist. Da die Probe auf Norderney eine halbe Stunde vor bis fünf Minuten nach Hochwasser genommen wird, mussten wir unsere Inselaufenthalte passend zum Fahrplan der Fähre gut koordinieren“, betont Mia, die mit ihrem Kollegen Phil schnell ein eingespieltes Duo bildete. Gemeinsam ging es mit einer bepackten Sackkarre etliche Male rauf auf die Fähre, dann runter vom Schiff mit viel Geschick durch eine Menschenmenge und viele Koffer, um möglichst schnell zur Probenahmestelle am Hafen zu gelangen. Dort angekommen, wurde mit einem Eimer, an dem ein Tau befestigt war, Wasser an Land gezogen und in Kanister gefüllt. „Dafür braucht man ein bisschen Kraft und viel Geschick. Man muss aufpassen, dass beim Hochziehen nicht zu viel Wasser wieder aus dem Eimer schwappt. Auch deshalb haben wir manchmal schon Regenhosen an“, erläutert der 19-jährige Bremer. Ihre Arbeit sorgte auf der Insel in vielerlei Hinsicht für Aufmerksamkeit. „Publikum hatten wir regelmäßig. Oft haben uns Möwen beobachtet, manchmal haben interessierte Passagiere von der Fähre aus zugesehen“, erinnert sich die 20-jährige Nienburgerin. Eine Probe, viele Messungen Eine Probe, viele Messungen Auskunft gaben die beiden bei Fragen gern, denn es gibt ja auch einiges zu erzählen. Beispielsweise über die unterschiedlichen Messungen. „Wir haben eine Multisonde mit drei Elektroden in dem Sondenkoffer: mit der Ersten misst man den Sauerstoffgehalt sowie die Sauerstoffsättigung, mit der Zweiten den pH-Wert und mit der Dritten Leitfähigkeit und Salinität. Diese Parameter werden alle unter anderem gemessen, für Sauerstoff brauchen wir auch mindestens nochmal einen zweiten Kontrollwert, daher wird dafür nochmal neues Wasser geholt“, erklärt Phil. Erfasst werden zudem die Umgebungsparameter - unter anderem Wetterdaten wie die Windrichtung- und stärke, Wasser- und Lufttemperatur, der Seegang und die Bewölkung. Diese Informationen wurden in einem kleinen roten Notizbuche gesammelt. Das eingeholte Wasser wird in einem Kanister gesichert. Sind alle nötigen Werte erfasst und alle Utensilien gesäubert sowie zusammengepackt, heißt es erst entweder auf die nächstmögliche Fähre sprinten oder – wenn es zeitlich passt und das Wetter mitspielt – noch ein paar Sonnenstunden am Wasser genießen und warten, bis das nächste Schiff ablegt. Nach der Rückkehr am NLWKN-Standort in Norden steht dann der zweite wichtige Teil ihrer Arbeit an: Die Wasseranalyse. Sobald eine frische Probe genommen wurde, muss diese schnellstmöglich filtriert werden. Die beiden FÖJler untersuchten das Wasser unter anderem auf Schwebstoffe (Seston) und Chlorophyll. „Dafür haben wir bestimmte Filter, durch die wir 250 Milliliter des Seewassers aus unserem Kanister in unserem Filtrationsapperat laufen lassen. Je nachdem wie viel Sediment in der Probe ist, läuft das Wasser schneller oder langsamer durch“, erklärt Mia, die nach ihrem FÖJ Biologie studieren wird. Eingespieltes Team beim Zählen Eingespieltes Team beim Zählen In ihrem persönlichen Fokus stand jedoch ein bestimmter Wasserinhalt: Plankton. Im Rahmen ihres FÖJ haben sie verschiedene Arten erfasst und gezählt. Dies lief wie folgt ab: Vor dem Zählen wurde ein Liter aus dem Probenahmenkanister wieder durch ein kleines Filternetz gespült. Dann wurde bereits filtriertes Seewasser genutzt, um das ganze Plankton, was mit bloßem Auge wie etwas Dreck aussieht, in einen Zählrahmen zu spülen. Dieser wird dann unters Binokular gelegt, wo sich zeigt, dass es sich um dutzende Planktonarten und teilweise tausende Exemplare handelt. „An das Zählen muss man sich anfangs erstmal gewöhnen. Denn eigentlich schaut man die ganze Zeit durch das Binokular auf ganz viele mikroskopisch kleine Punkte oder Striche. Aber wir haben von den uns betreuenden Expertinnen und Experten gelernt, dass diese sich doch alle unterscheiden“, erinnern sich beide an ihre Anfänge im FÖJ. Mit der Zeit sammelten sie die nötigen Kenntnisse. Auch hier kam es darauf an, eingespielt zu sein. „Meistens saßen wir zu zweit beim Zählen. Dabei guckt einer durchs Binokular und der andere auf den PC, der die Bilder der Kamera vom Binokular überträgt. Das Zählen kann gut mehrere Stunden dauern und dann wechselt man zwischendurch auch mal den Platz“, erzählt Phil, der nach seinem FÖJ Maschinenbau studieren möchte. Spitz wie eine Nadel? Oder doch borstig? Spitz wie eine Nadel? Oder doch borstig? Ganz wichtig ist: Plankton ist nicht gleich Plankton. „Wir gucken uns alle lebenden Organismen an und versuchen, sie zu bestimmen. Da werden Unterschiede sichtbar: Ist es eine Pflanze, also Phytoplankton, oder ein Tier, also Zooplankton? Ist es rund oder eckig, zu einer Kette zusammengeschlossen oder einzeln, spitz wie eine Nadel? Hat es Borsten, bewegt es sich oder es liegt still? All das waren Dinge, auf die wir geachtet haben.“ Ihre Beobachtungen glichen die beiden mit den Bildern und Beschreibungen aus Bestimmungsbüchern ab. Wurde die betreffende Art sicher bestimmt, wurde der Name aufgeschrieben. Im Zweifelsfall standen erfahrene Biologinnen und Biologen im NLWKN mit Rat und Tat zur Seite. „Je mehr man sich damit beschäftigt, desto schneller oder sicherer wurden wir auch im Bestimmen“, so deren Fazit nach zwölf Monaten. „Dönerspieß“ im Wasser „Dönerspieß“ im Wasser Da viele Bücher sehr umfangreich sind und viele Arten mittlerweile neue Namen haben, haben die beiden einen eigenen Plankton-Katalog für die häufigen Arten der Probenahmestellen erstellt. Für die sperrigen lateinischen Fachbegriffe wurden besondere Eselsbrücken genutzt, die sich ihre Vorgängerinnen ausgedacht hatten. „Wer kann sich schon Dytilum brightwellii merken, wenn man vereinfacht auch Dönerspieß als Synonym sagen kann? Weil man so auch direkt weiß, wie es aussieht.“ Mit ihrem Plankton-Katalog haben sie einerseits für den NLWKN wertvolles Wissen zusammengefasst, anderseits aber auch selbst viel gelernt. „Unterbewusst haben wir in unserem Köpfen viele Arten abgespeichert, die wir vermutlich nie mehr vergessen werden. Das ist auch immer schön, um bei der Familie mit unnützem Wissen zu glänzen“, sagen die beiden zum Abschied mit einem Augenzwinkern. Ihre Plankton-Zusammenfassung haben sie auch für ihre Nachfolgerinnen und Nachfolger im FÖJ gestaltet, damit diese an ihre Arbeit anknüpfen können. Wer sich für ein FÖJ beim NLWKN interessiert, findet hier ausführliche Informationen: www.nlwkn.de/freiwilligfuerniedersachsen

Particulate organic matter (POM) measured on water bottle samples from June 2013 - October 2020 in the Kiel Fjord, Germany

Five sites across the Kiel Fjord in the Baltic Sea (GEOMAR Pier: 54.330383 N 10.150683 E, Kiel Canal Entry: 54.361167 N, 10.162533 E, Falckenstein: 54.390217 N, 10.194983 E, Laboe: 54.405633 N, 10.209750 E, and Strande: 54.428267 N, 10.209267 E) were monitored biweekly from June 2013 until October 2020 (with some discontinuities in winter). At each station water samples from 2 m depth were taken (2013-2015: 240 mL per filter; 2016-2020: 500 mL per filter). The water samples were filtered over filters with different sizes (2013: Cellulose Filters with 0.2, 3 and 12 µm and 50 mm diameter; 8µm Filter with 47 mm diameter; 2014: Cellulose Filters with 3µm and 8µm and 47 and 50 mm diameter, respectively; 2015: Cellulose Filters with 8 µm and 50 mm diameter; 2016-2020: Glas Fiber Filters). Filters were dried and seston dry weight was measured. For the years 2016-2020 the filters were burned afterwards and the POM ash free dry weight was measured.

Fatty acid data from 2016 mesocosm experiment manipulating Si:N and copepod grazing on Baltic Sea plankton community

Changes in silicon to nitrogen (Si:N) ratios are known to affect phytoplankton community composition, as silicon is an essential nutrient for diatoms but not for most other phytoplankton. Less is known if and how this ratio affects biochemical composition and stoichiometry of seston. This is of importance, as changes in seston chemistry can have implications on the quality of food available for zooplankton. We applied a range of Si:N ratios and two levels of copepod grazing on a natural Baltic sea plankton community pre-filtered with 125um mesh size filter. Si:N ratios were achieved by adding silicate (at target concentrations of 10, 16, 22, 28 and 34 μmol L−1) and nitrate solutions (at target nitrogen concentration of 40 µmol L-1) to the experimental units at the start of the experiment. Copepod grazing was manipulated by adding 30 individuals of adult Eurytemora affinis copepods per liter to high copepod treatments once phytoplankton bloom has established (day 6 of the experiment). The mesocosm experiment was carried out in summer 2016 and lasted 20 days. The response of particulate carbon, nitrogen, phosphorus was followed by sampling three times per week and fatty acid samples were taken at the end of the experiment. Our data reveals that increasing Si:N ratios result in an increase of particulate carbon, phosphorus, nitrogen and total fatty acid concentrations. Carbon to nitrogen (C:N) and carbon to phosphorus (C:P) ratios increased with increasing Si:N ratios as well as the concentrations of individual essential fatty acids such as DHA and EPA per seston carbon. Enhanced copepod grazing affected C:N, C:P and DHA and ALA concentrations negatively. Consequently, this data illustrates the importance of bottom up effects such as changes in Si:N ratio and top-down controls like copepod grazing in shaping particulate nutrient and fatty acid composition of marine seston.

Particulate nutrient data from 2016 mesocosm experiment manipulating Si:N and copepod grazing on Baltic Sea plankton community

Changes in silicon to nitrogen (Si:N) ratios are known to affect phytoplankton community composition, as silicon is an essential nutrient for diatoms but not for most other phytoplankton. Less is known if and how this ratio affects biochemical composition and stoichiometry of seston. This is of importance, as changes in seston chemistry can have implications on the quality of food available for zooplankton. We applied a range of Si:N ratios and two levels of copepod grazing on a natural Baltic sea plankton community pre-filtered with 125um mesh size filter. Si:N ratios were achieved by adding silicate (at target concentrations of 10, 16, 22, 28 and 34 μmol L−1) and nitrate solutions (at target nitrogen concentration of 40 µmol L-1) to the experimental units at the start of the experiment. Copepod grazing was manipulated by adding 30 individuals of adult Eurytemora affinis copepods per liter to high copepod treatments once phytoplankton bloom has established (day 6 of the experiment). The mesocosm experiment was carried out in summer 2016 and lasted 20 days. The response of particulate carbon, nitrogen, phosphorus was followed by sampling three times per week and fatty acid samples were taken at the end of the experiment. Our data reveals that increasing Si:N ratios result in an increase of particulate carbon, phosphorus, nitrogen and total fatty acid concentrations. Carbon to nitrogen (C:N) and carbon to phosphorus (C:P) ratios increased with increasing Si:N ratios as well as the concentrations of individual essential fatty acids such as DHA and EPA per seston carbon. Enhanced copepod grazing affected C:N, C:P and DHA and ALA concentrations negatively. Consequently, this data illustrates the importance of bottom up effects such as changes in Si:N ratio and top-down controls like copepod grazing in shaping particulate nutrient and fatty acid composition of marine seston.

Radiologische Langzeituntersuchungen in bayerischen Oberflaechengewaessern

In diesem Projekt wurden die Auswirkungen der radioaktiven Ableitungen einer kerntechnischen Anlage auf ein Gewaessersystem (Donau) untersucht. Kernkraftwerke liegen in der Regel an Flusslaeufen, da auf Flusswasser als Kuehlmittel meist nicht verzichtet wird. Geringe Mengen radioaktiver Substanzen gelangen ueber das Kuehlwasser und auf dem Umweg ueber die Abluft in das Flusswasser. Je nachdem in welcher chemischen Form diese Substanzen vorliegen, koennen sie sich an andere Wasserinhaltsstoffe anlagern oder in Naehrstoffketten eingebaut werden, womit Strahlenwirkungen auf bestimmte Bevoelkerungsgruppen denkbar werden. Als Untersuchungsprojekte dienen Oberflaechenwaesser, Regenwaesser, Sedimente, Sestonproben, Fische und Wasserpflanzen. Sie werden mit Hilfe der Gammaspektrometrie, der Rest-Beta-Bestimmung und der Strontiumbestimmung analysiert. Bei allen Waessern erfolgt zusaetzlich eine Tritiumbestimmung. Neben den radioaktiven Konzentrationserfassungen werden die Anreicherungsvorgaenge radioaktiver Stoffe in oben genannten Materialien (Sedimente, Fische, Seston) dargestellt, ebenso ein Vergleich von radioaktiven und stabilen Isotopen. Weitere Untersuchungen sind mit den Kohlenstoff -14- und den Tritiumverhaeltnissen in den bayerischen Oberflaechenwaessern zu nennen.

Einfluss polyungesaettigter Fettsaeuren auf Wachstum und Populationsentwicklung von Daphnia

Laboruntersuchungen und einige Freilandbefunde deuten darauf hin, dass die Fettsaeurenzusammensetzung des Sestons einer der entscheidenden Einflussfaktoren der Populationsentwicklung der Gattung Daphnia ist. Diese ersten Erkenntnisse sollen durch die Kombination von Laborexperimenten und Freilandbeobachtungen weiter vertieft werden. Dabei gelangen traditionelle limnologische und moderne biochemische Analysemethoden eingesetzt. Es soll festgestellt werden, ob der Gehalt an bestimmten Fettsaeuren in der Nahrung der Daphnien das Populationswachstum unter natuerlichen Bedingungen limitieren kann. Als modifizierende Faktoren werden die Nahrungsmenge und die Struktur der Nahrungskette betrachtet. Das Projekt ist Teil eines institutsweiten Forschungsschwerpunktes zum Thema: 'Top-Down-Steuerung' planktischer Biozoenosen.

delta 13C, delta 15N and delta 34S of temperate eelgrass food web in the western Baltic Sea

Simultaneous triple stable isotope analysis of carbon, nitrogen and sulphur was employed to study the temporal variation in the food web of a subtidal eelgrass (Zostera marina) bed in the western Baltic Sea. Samples of three potential food sources: eelgrass, epiphytes and seston, as well as consumer species were collected biweekly from March through September 2011. Temporal variation of stable isotope signatures was observed in primary producers and consumer species. However, variation within a species, particularly omnivores, often exceeded variation over time. The high degree of omnivory among the generalist feeders in this eelgrass community allows for generalist feeders to flexibly switch food sources, thus enhancing food web stability. As coastal systems are subject to seasonal changes, as well as alterations related to human disturbance and climate, these food webs may retain a certain resilience due to their plentiful omnivores.

STopP: Peildaten SESTON

Peildaten mit Einstrahlecholot von FB SESTON aufgenommen. Beschickung auf NHN

Geochemistry of rivers in norther Germany

In den Jahren 1973 bis 1978 erfolgten umfangreiche mikrobiologische-ökologische Untersuchungen in der Elbe und in einigen kleineren Flüssen Schleswig-Holsteins sowie im Nordostseekanal. In diesem Zusammenhang wurden verschiedene bateriologische und eine Reihe von hydrographisch-chemischen Parametern bestimmt. Die Daten geben Auskunft über den bakteriologischen Zustand der Gewässer in Abhängigkeit von Schwankungen der wichtigsten hydrographischen Faktoren insbsosondere der Temperatur und Wasserführung. Weiter ermöglichen sie Aussagen über die Abwasserbelastung der untersuchten Flüsse.

Particulate nitrogen and carbon in seston at Sylt Roads

Particulate carbon and nitrogen content of surface water seston at Sylt Roads time series stations was analyzed from 1973 to 1997. Depending on the seston density 20 to 150 ml of sea water were filtered on a 2.5 cm Whatman GF/C filter using a genuine made conical strainer concentrating the seston material on a small filter area (6 mm diameter). To avoid bursting of cells and subsequent loss of material it was necessary to ensure that the filter did not run dry during this procedure. Filters were dried for 24 h at 60°C and stored in a desiccator over silica gel. For analysis the seston filled filter area was cut out, folded and transferred into a zinc cartridge which was finally thoroughly closed. For calibration purposes seven stepped amounts (0.05 – 0.3 mg) of the calibration substance (Cyclohexanone-2,4-Dinitrophenylhydrazone; C12H14O4N6) were weighed in into similar cartridges. Zinc cartridges containing 6mm diameter CF/C filter parts preflushed with 0.2 micron filtered sea water were used as blanks. A CarloErba NA-1500 Elemental Analyzer was used to determine carbon and nitrogen compounds of the samples. Within this instrument the sample is completely and instantaneously oxidised by flash combustion, which converts all organic and inorganic substances into combustion products. The combustion gases are swept into the chromatographic column by the carrier gas helium. Here the gases are separated and detected by the thermal conductivity detector giving an output signal proportional to the concentration of the mixture.

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