Foraminiferen und Nematoden - Reaktion auf saisonale Hypoxie

Das Grevelingenmeer ist ein künstlicher, oligotropher Salzsee in den Niederlanden, der 1971, nach Errichten des Brouwers- and Grevelingendams welche das ehemalige Ästuar vom Meer sowie von größeren Flüssen abschlossenen, entstand. Geprägt wird Grevelingen von einer starken Stratifizierung der Wassersäule im Sommer sowie stagnierendem Bodenwasser mit saisonal auftretender Hypoxie (= 2 ml O2 l -1) und Anoxie (kein Sauerstoff). Während weltweit die Zahl sauerstoffarmer Gewässer in seichten Küstengebieten und Ästuaren durch Eutrophierung stark zunimmt, liegt der Hauptgrund für die Bildung sauerstoffarmen Bodenwassers in Grevelingen in der stark veränderten Hydrologie. Das macht es zu einem idealen Untersuchungsgebiet um die Auswirkungen von niedrigen Sauerstoffkonzentrationen auf die benthische Lebewelt in deren natürlichen Lebensraum, ohne den Einfluss von Eutrophierung, zu untersuchen. Das zentrale Projektziel ist die zeitliche (über 1 Jahr hinweg mittels monatlicher Probennahme) und räumliche (3 Wassertiefen) Dynamik zweier Meiofauna-Schlüsselgruppen benthische Foraminiferen und Nematoden in Bezug zu hydrographischen und sedimentgeochemischen Parametern, saisonaler Sauerstoffarmut (inklusive Schwefelwasserstoffentwicklung in den tieferen Stellen) und Primärproduktion zu untersuchen. Es handelt sich dabei um anerkannte Modellorganismen die zur Einschätzung vorherrschender und sich verändernder Umweltbedingungen verwendete werden. Die Studie basiert auf der Identifizierung und Quantifizierung von Nematoden und Foraminiferen hinsichtlich Abundanz, Artenreichtum, Diversität und Zusammensetzung der jeweiligen Zielgruppe. Im Detail sollen kurz- und längerfristige Auswirkungen von, beziehungsweise Adaptierung an saisonale Sauerstoffarmut innerhalb einzelner Arten untersucht werden (z.B. die Vertikalverteilung im Sediment oder Veränderungen in Porendichte und -anzahl von Foraminiferen). Die Studie ist Teil eines großen multidisziplinären Projektes, welches die zeitliche und räumliche Dynamik von Sauerstoffarmuten in Grevelingen von mehreren Perspektiven beleuchtet (z.B. wasserchemische und sedimentbiogeochemischeParameter, Primärproduktion, Mikro-, Meiof- und Makrofauna der benthischen Lebewelt). Die einzelnen Auswertungen, gepündelt und als Metadatensatz analysiert, liefern einen holistischen Überblick über die Rückkoppelungsprozesse zwischen Benthos und Sedimentgeochemie in Bezug auf Dauer und Intensität von Hypoxie/Anoxie. Die Studie beleuchtet nicht nur den aktuellen Zustand von Grevelingen, sie liefert auch wichtige Einblicke in den Zustand der weltweit durch Sauerstoffarmut gefährdeten marinen Seichtwassergebiete.

Die Zahl seichter Küstengebiete und Äestuare mit geringem Sauerstoffgehalt im Wasser steigt weltweit, sehr wahrscheinlich beschleunigt durch menschliche Aktivitäten. Einer der Hauptgründe für das Entstehen saisonaler Hypoxie (? 2 ml O2 l-1) und Anoxie (0 ml O2 l-1) ist vielerorts die vermehrte Zufuhr an Nährstoffen. Am Untersuchungsstandort Grevelingenmeer (die Niederlande) hingegen werden saisonale Sauerstoffdefizite in Bodennähe durch die enorm beeinträchtigte Hydrologie, nach Abschluss mehrerer Dammkonstruktionen und der damit verbundenen Bildung eines eigenständigen marinen Sees im Jahr 1971, hervorgerufen. Ideal, um die Auswirkung von niedrigem Sauerstoff auf die Bodenlebewelt in einer hinsichtlich des Nährstoffgehalts naturbelassenen Umgebung zu untersuchen.Das zentrale Ziel der Studie über Störung und nachfolgende Erholung war es, im Zweimonatsrhythmus die zeitliche (über die Dauer eines Jahres) und räumliche (3 Wassertiefen, entlang eines Sauerstoffgradienten) Dynamik zweier Meiofauna-Taxa benthische Foraminiferen (siehe unten) und Nematoden zu beschreiben. Beide Gruppen sind vielversprechende Modelorganismen um die Umweltqualität und etwaige Änderungen zu bewerten.Die Identifikation und Quantifizierung der Foraminiferen-Gemeinschaft im Grevelingenmeer ergab eine weitaus höhere Abundanz und Diversität als ursprünglich angenommen. Entgegen unserer Hypothese, wurde die Population im tiefsten Teil des Untersuchungsgebietes als eindeutig autochthon eingestuft. Während die Populationsdynamik im Jahresverlauf in der mittleren Probenstation (Hypoxie) darauf schließen lässt, dass die bodennahe Sauerstoffabnahme zu gering war um signifikante Änderungen innerhalb der Foraminiferen-Gemeinschaft hervorzurufen, wurden in der tiefsten Station (Anoxie) die charakteristischen Reaktionsmuster beobachtet. Identifiziert wurden tolerantere (u.a. Trochammina globigeriniformis) und sensitivere (u.a. Quinqueloculina laevigata) Arten. Auch wurde ein ungewöhnliches Verhältnis von Ammonia cf. A. batava/Elphidium ex. gr. E. excavatum festgestellt, welches vermuten lässt, dass letztere Art toleranter ist als bisher angenommen. Des Weiteren wurde eine hohe Anzahl an deformierten Individuen unterschiedlicher Arten sowie Foraminiferen mit einer reduzierten Schalenfestigkeit gezählt. Eine weitere unerwartete Beobachtung war die Verkrustung zahlreicher Elphidium magellanicum Individuen. Die Analyse der Porengröße und -dichte von Ammonia cf. A. batava schließlich ergab unterschiedliche Morphotypen.Die Ergebnisse sind von hohem Wert für die Foraminiferen-Forschung und liefern einen konkreten Beitrag zur Diskussion im aktuellen wie auch im historischen Kontext um den Themenkomplex Klimawandel, Versauerung der Meere und Biodiversitätsverlust.