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Phytoplanktonentwicklung an der Küstenstation "Seebrücke Heiligendamm" im Jahre 2011

Die Sektionen Biologische Meereskunde und Meereschemie des Leibniz-Instituts für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) führen wöchentliche Probennahmen an der Seebrücke Heiligendamm (54°08,55' N; 11°50,60' E) durch. In diesem Bericht werden die Ergebnisse der Phytoplankton-Untersuchungen vorgestellt. Es wurde Oberflächenwasser mit einer Pütz entnommen.

Die Phytoplanktonbiomasse wurde durch mikroskopische Zählung (UTERMÖHL-Methode) und die Chlorophyll-a-Konzentration durch Ethanol-Extraktion und fluorometrische Messung bestimmt. Dabei wurden die Methodenvorschriften von HELCOM zugrundegelegt (http://www.helcom.fi/groups/monas/CombineManual/AnnexesC/en_GB/). Die Zählung der Phytoplankton-Proben erfolgte mit dem Zählprogramm OrgaCount und basiert auf der HELCOM-Artenliste, die jährlich aktualisiert wird: http://www.ices.dk/env/repfor/index.asp (Grundlagen siehe in Olenina et al. 2006). Die spezifischen analytischen Bedingungen der Chlorophyll-a-Bestimmung sind in Wasmund et al. (2006) dargelegt. Es werden hier entsprechend der Entscheidung der BLMP-Unter-Arbeitsgruppe Qualitätssicherung vom 11.9.2008 die Chlorophyll-a-Konzentrationen angegeben, die nicht für Phaeopigment korrigiert sind.

Am 8.2., 8.8. und 8.11.2011 war die Probenahme ausgefallen. Darüber hinaus konnten die Phytoplanktonproben einiger Messtage nicht mikroskopisch ausgewertet werden, da es sturmbedingt zu hohen Sedimentanteilen in den Proben gekommen war. Der Anteil solcher nicht auswertbarer Proben scheint mit den Jahren zuzunehmen, vielleicht weil die Station an der Seebrücke wegen Versandung immer flacher wird.

Die Ergebnisse sind in Abb. 1 dargestellt.
Wie zu erwarten, ist die Phytoplanktonbiomasse in dem kalten Januar 2011 gering geblieben. In der ersten Woche dominierte die Kieselalge (Diatomophycee) Actinocyclus sp. Anschließend entwickelte sich Mesodinium rubrum. Am 1.2.2011 (Woche 5) kam Eutreptiella (meistens E. braarudii) hinzu (Bild 1), war nach dem Sturmereignis aber nicht mehr zu finden.

Eutreptiella braarudii

Bild 1: Eutreptiella braarudii

 

Bis zum 8.3.2011 (Woche 10) blieb die Phytoplanktonbiomasse niedrig, wobei einschränkend gesagt werden muss, dass die Proben stark versandet waren und deshalb die mikroskopische Zählung ungenau sein könnte. Die niedrigen Chlorophyll-a-Konzentration bestätigen aber die Phytoplankton-Daten. Unter den Kieselalgen dominierte in Woche 8 und 9 Rhizosolenia setigera und in Woche 10 Achnanthes taeniata.

Die Frühjahrsblüte begann am 15.3.2011 (Woche 11) und damit eine Woche später als im Jahre 2010. Sie wurde zur Zeit ihres Maximums (am 22.3.2011) dominiert von Achnanthes taeniata (654 mg m-3, siehe Bild 2), Detonula confervacea (472 mg m-3, siehe Bild 3) und Chaetoceros spp. (212 mg m-3). Skeletonema costatum und die Euglenophycee Eutreptiella sp. waren in der Frühjahrsblüte im Gegensatz zum Vorjahr erstaunlich gering vertreten. Dafür trat Dictyocha speculum (Bild 4) mit bis zu 388 mg m-3 auf, überwiegend in seiner nackten Form. Diese Art wurde in Abb. 1 zu den Chrysophyceen gerechnet und macht hier den weitaus größten Anteil aus. Sie gehört zum üblichen Frühjahrsplankton, kam aber im Jahre 2010 nur in ungewöhnlich geringer Biomasse (< 35 mg m-3) vor.

Die Kieselalgenblüte ging schnell zurück, wobei die bislang dominierenden Gruppen (Kieselalgen sowie Dictyocha speculum und Mesodinium rubrum) sukzessive durch Dinoflagellaten (Peridiniales, häufig Peridiniella danica, Bild 5) ersetzt wurden. Daneben trat am 12.4.2011 wieder Dictyocha speculum mit hoher Biomasse auf.

Achnanthes taeniata.jpg

Bild 2: Achnanthes taeniata

 

Detonula confervacea  Detonula confervacea

Bild 3: Detonula confervacea (Licht- und elektronenmikroskopisches Bild)
 
 

Dictyocha speculum

Bild 4: Dictyocha speculum: Bestachelte Zelle neben zwei „nackten“ Zellen
 
 

Peridiniella danica

Bild 5: Peridiniella danica
 
 

Eine Sukzession von Kieselalgen zu Dinoflagellaten innerhalb der Frühjahrsblüte ist häufig zu beobachten. Die Frühjahrsblüte war mit dem 19.4.2011 (Woche 16) beendet.

Danach blieben die Biomassen und Chlorophyll-a-Konzentrationen den Sommer über (bis zum 30.8.2011, =Woche 35) gering. Am 3.5.2011 (Woche 18), dominierten Chrysochromulina spp. (Bild 6) und unbestimmte Gymnodiniales (Bild 7). Tendenziell nahmen die Gymnodiniales bis zum 24.5.2011 (Woche 21) zu. Danach verschwanden sie und es wuchsen die Cryptophyceen (Plagioselmis, Hemiselmis, Teleaulax) etwas stärker und zur Woche 23 auch Chrysochromulina spp.

Bild 6: Chrysochromulina spp.
Bild 7: Gymnodiniales

 

Ab dem 14.6.2011 (Woche 24) traten Cyanobakterien in Erscheinung: Aphanocapsa sp., Snowella sp., Pseudanabaena limnetica, Aphanothece sp., Aphanizomenon sp. Das Phytoplankton blieb für den Rest des Sommers recht divers. Beispielsweise waren am 12.7.2011 (Woche 28) neben den oben schon gezeigten Chrysochromulina spp. und Gymnodiniales der Dinoflagellat Alexandrium pseudogonyaulax (58 mg/m³, Bild 8) und das Cyanobakterium Aphanizomenon sp. (49 mg/m³, Bild 9) bedeutsam.

Alexandrium pseudogonyaulax

Bild 8: Alexandrium pseudogonyaulax

 

Aphanizomenon sp

Bild 9: Aggregat aus Fäden von Aphanizomenon sp.

Am 19.7.2011 kam das Cyanobakterium Nodularia spumigena hinzu. Am 1.8.2011 war kurzzeitig Prorocentrum minimum mit 58 mg/m³ dominant. Zum 16.8.2011 (Woche 33) waren die Cyanobakterien verschwunden und es trat erstmalig der Dinoflagellat Ceratium tripos auf, der in manchen Jahren große Herbstblüten bildet.

Am 23.8.2011 (Woche 34) begann eine kräftige Kieselalgenentwicklung mit dem Wachstum von Cerataulina pelagica (Bild 10) und Dactyliosolen fragilissimus (Bild 11).
Die Probe vom 30.8.2011 wird zwar angezeigt; sie ist aber wegen windbedingter Resuspension von Sediment nicht quantitativ auswertbar und deshalb völlig unterschätzt.

Am 6.9.2011 war Cerataulina pelagica wieder verschwunden, aber Dactyliosolen fragilissimus hatte sich kräftig entwickelt (1057 mg/m³). Noch stärker war plötzlich Pseudosolenia calcar-avis gewachsen (1704 mg/m³). Die beiden letztgenannten Arten blieben bis zum 27.9.2011 (Woche 39) die dominanten Arten.

Bild 10: Cerataulina pelagica

Bild 10: Cerataulina pelagica spp.

Bild 11: Dactyliosolen fragilissimus

Bild 11: Dactyliosolen fragilissimus

 

Parallel entwickelten sich aber auch wieder Cerataulina pelagica, und in geringerem Maße die Kieselalgen Proboscia alata, Rhizosolenia pungens, Thalassionema nitzschioides sowie die Dinoflagellaten Prorocentrum micans und Prorocentrum minimum. Die Blüte hatte am 20.9.2011 (Woche 38) mit einer Biomasse von 4937 mg/m³ ihren vorläufigen Höhepunkt erreicht. Sie reduzierte sich zum 4.10.2011 (Woche 40) deutlich, insbesondere durch Rückgang von Pseudosolenia calcar-avis.
Die Probe vom 11.10.2011 war wegen hohen Sedimentanteils nicht quantitativ auswertbar, wird aber trotzdem in Abb.1 dargestellt, um zu zeigen, dass hier plötzlich die Dinoflagellaten die Kieselalgen verdrängt haben. Am 18.10.2011 (Woche 42) war schließlich eine kräftige Blüte von Ceratium tripos (Bild 12) entwickelt. Diese war nach 4-wöchiger Unterbrechung am 22.11.2011 (Woche 47) wieder präsent. Die folgenden Proben waren nicht mehr quantitativ auswertbar.

Bild 12: Ceratium tripos

Bild 12: Blüte von Ceratium tripos vom 18.10.2011, mit einigen Ceratium fusus, C. lineatum und Dictyocha speculum.
Abb. 1: Zusammensetzung der Phytoplankton-Biomasse und Konzentration des Chlorophyll a vom 4.1. bis 20.12.2011 an der Seebrücke Heiligendamm.
Abb. 1: Zusammensetzung der Phytoplankton-Biomasse und Konzentration des Chlorophyll a vom 4.1. bis 20.12.2011 an der Seebrücke Heiligendamm.

 

Literatur:

Olenina, I., Hajdu, S., Andersson, A.,Edler, L., Wasmund, N., Busch, S., Göbel, J., Gromisz, S., Huseby, S., Huttunen, M., Jaanus, A., Kokkonen, P., Ledaine, I., Niemkiewicz, E. (2006): Biovolumes and size-classes of phytoplankton in the Baltic Sea. Baltic Sea Environment Proceedings No.106, 144pp.
http://www.helcom.fi/stc/files/Publications/Proceedings/bsep106.pdf

Wasmund, N., Topp, I., Schories, D. (2006): Optimising the storage and extraction of chlorophyll samples. Oceanologia 48: 125-144.

Dr. Norbert Wasmund,
Susanne Busch,
Ina-Marie Topp,
Regina Hansen

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Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW), Seestr. 15,
D-18119 Rostock-Warnemünde
Korrespondierender Autor: norbnullert.wasmund@io-warnemuende.de