Das Ökosystem Ostsee und seine Gefährdung

Günther Nausch

Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde

MSRL – noch 10 Jahre bis zum guten Zustand der Ostsee

Warnemünde, 23.11.2011

Ostsee • fast geschlossenes intra-

kontinentales Nebenmeer

• enge und flache Eingänge d.h. begrenzter horizontaler Austausch

• humides Klima d.h. Süßwasserüberschuss d.h. Brackwassermeer

• humides Klima d.h. ständige Salzgehalts- sprungschicht d.h. begrenzter vertikaler Austausch

Modifiziert nach L.Postel

TF

0360

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0361

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0010

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0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500-250

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-170

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-110

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-50

-30

-10

Depth

[m

]

5

6

7

8

9

10

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12

13

14

15

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20

21

22

23

24

25

Salinity [psu]

DarssSill

BornholmBasin

StolpeChannel

GotlandDeep

FaröDeep

ArkonaBasin

Salzgehaltsverteilung zwischen Kieler Bucht und nördlichem Gotlandbecken 20. – 25. Juli 2005

Fläche der Ostsee: 412 000 km2

Einzugsgebiet: 1 770 000 km2

Mittlere Tiefe: 52m Maximale Tiefe: 459m

Bevölkerung im Einzugsgebiet der Ostsee (Angaben in Millionen)

Polen 38.1 Russland 10.2 Schweden 8.5 Finnland 5.0 Dänemark 4.5 Weißrußland 4.0 Litauen 3.7 Deutschland 3.1 Lettland 2.7 Ukraine 1.8 Tschechien 1.6 Estland 1.6 Slovakei 0.2

Gesamt 85.0

Quelle: FEI, 1999

ungefähr 22 Millionen (26%) leben in Großstädten (> 250 000 Einwohner) 45% leben in kleineren Städten und Gemeinden ( 200 bis <250 000 Einw.)

29% leben im ländlichen Raum (<200 Einw.)

15 Millionen Menschen Leben im unmittelbaren Küstenbereich (10 km)

Intensive Landwirtschaft

Industrialisierung

Schiffsverkehr

Gegenwärtiger Stand: • Ostsee hat nur 0.1% der Meeresoberfläche • Auf der Ostsee werden 7-8% der Welttonnage transportiert (500 Mill. t)

• Ständig sind ca. 2000 Schiffe auf der Ostsee unterwegs

• 200 Häfen an der Ostseeküste

Snapshot 8. April 2009 – HELCOM, AIS

Perspektiven:

• Verdopplung der Tonnage auf 1000 Mill. t bis 2015

• Vervierfachung des Öltransportes von 20 Mill. t auf 90 Mill. t im Finnischen Meerbusen

Meeresverschmutzung (Marine Pollution) Meeresverschmutzung ist das direkte oder indirekte Einbringen

von Substanzen oder Energie in die Meeresumwelt durch den Menschen mit daraus folgenden negativen Effekten • Gefährdung der lebenden Ressourcen • Gefährdung der Gesundheit • Behinderung mariner Aktivitäten einschl. Fischerei • Verminderung der Annehmlichkeiten

GESAMP (Group of Experts of Scientific Assessment of Marine Pollution)

Hauptkategorien der Gewässerbelastung

Ausgangssituation

Saprobisierung Eutrophierung

Kontamination Infektion

Bel

astu

ng

Neue Situation (Schädigung)

Eutrophierung • ist analog zur natürlichen Seenalterung

• die Erhöhung und Versorgung von Gewässern mit Pflanzennährstoffen (Stickstoff und Phosphor) • durch menschliche Aktivitäten in den Einzugsgebieten

• und die dadurch gesteigerte Produktion von Algen und höheren Wasserpflanzen

Quelle: EUTROSYM 1976

Nährstoffeinträge in die Ostsee für das Jahr 1990 (Angaben in kt)

Quelle: HELCOM Second Pollution Load Compilation 1993

Phosphor Stickstoff org.Substanz (BSB7) Bottnischer Meerbusen 5.4 96 258 Finnischer Meerbusen 11.8 140 286 Rigaer Meerbusen 3.4 85 142 Zentrale Ostsee > 17.8 209 > 609 Beltsee 4.7 62 > 66 Kattegat 2.7 69 > 39 Ostsee > 45.8 662 >1400

Aus der Atmosphäre kommt ein zusätzlicher Eintrag von 300 000 t Stickstoff

Quelle: Larsson, Elmgren, and Wulff (1985)

Entwicklung der Nährstoffeinträge in die Ostsee (t/a) a) Flüsse

1900 1985 _______________________________________________ Gesamtphosphor 6 800 51 600 Gesamtstickstoff 150 000 640 500 b) Atmosphäre _______________________________________________

Gesamtphosphor 2 800 5 500 Gesamtstickstoff 83 000 322 000

Nährstoffeinträge in die Ostsee im Jahr 2000 (Fourth Pollution Load Compilation, HELCOM 2004)

Region Nährstoff A) Gesamteintrag (Tonnen)

B) Natürlicher Hintergrund

(Tonnen)

Prozent

B) von A)

Zentrale Ostsee Stickstoff 293 236 42 307 14 Gesamte Ostsee Stickstoff 744 867 193 060 26 Zentrale Ostsee Phosphor 16 046 2 394 15 Gesamte Ostsee Phosphor 34 489 8 161 24

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

days

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Ph

osp

hate

(µM

)

Phosphate development in the surface layer of station 271 (BY 15) between 2003 and 2006

2003 20052004 2006

10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0 21.0

Longitude [°]

54.0

55.0

56.0

57.0

58.0

59.0

Latit

ude [°]

DENMARK

SWEDEN

GERMANY

POLAND

Kiel

Rostock

Gdynia

Ystad

Bornholm

Gotland

Kaliningrad

Visby

Kopenhagen

Göteborg

Aarhus

Öland

Farö

TF0140TF0200

TF0211TF0212

TF0213

TF0221TF0222

TF0271

19581960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 20040

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8p

ho

sp

hate

(µm

ol/l)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

inflo

w

inflo

w

inflo

w

inflo

w

Phosphatkonzentrationen in der winterlichen Deckschicht im östlichen Gotlandbecken

Seit Anfang der 1960er Jahre hat sich der Phosphatgehalt verdoppelt.

Gleiches gilt für die Nitratkonzentrationen

Blaualgenblüte am 13.07.2005

Luftbild: H.Siegel Photos: M.Nausch

Sauerstoffarme und sauerstofffreie Zonen im Tiefenwasser

TF

0360

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0361

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0010

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0011

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0041

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TF

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TF

0250

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TF

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TF

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0270

TF

0286

TF

0285

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Distance [n.m.]

-250

-230

-210

-190

-170

-150

-130

-110

-90

-70

-50

-30

-10

Depth

[m

]

-0.5

0.0

0.5

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

Oxygen [ml/l]

DarssSill

BornholmBasin

StolpeChannel

GotlandDeep

FaröDeep

ArkonaBasin

Sauerstoffverteilung zwischen Kieler Bucht und nördlichem Gotlandbecken 20. – 25. Juli 2005

Konvention zum Schutz der Meeresumwelt der Ostsee (Helsinki- Konvention)

1974 und 1992 Vertragsparteien: Dänemark Estland Europäische Gemeinschaft Finnland Deutschland Lettland Litauen Polen Russland Schweden „Die Vertragsparteien sollen einzeln oder gemeinsam alle geeigneten legislativen, administrativen oder andere relevante Maßnahmen ergreifen um die Meeres-verschmutzung zu verhindern bzw. zu eliminieren und die Wiederherstellung des ökologischen Gleichgewichtes des Ostseegebietes zu befördern.“ Artikel 3/1

Treffen der Umweltminister 1988 in Helsinki „Deklaration zum Schutz der Meeresumwelt der Ostsee“ Ziel: Reduktion der Einträge von Nährstoffen, Schwermetallen und organischen Schadstoffen um 50% bis 1995 Premierministerkonferenz 1990 Ronneby „Ostseedeklaration“ Ziel: Erarbeitung eines Aktionsprogramms um die ökologische Restaurierung der Ostsee zu sichern und das ökologische Gleichgewicht wiederherzustellen Umweltministerkonferenz 1992 Helsinki „Ostseeumweltdeklaration“ Annahme des internationalen Ostseeaktionsprogramms mit einer Laufzeit von 20 Jahren und einem Finanzvolumen von 18 Mrd ECU Premierministerkonferenz Visby 1996 Umweltministerkonferenz 1998 Helsinki Umweltministerkonferenz von HELCOM und OSPAR 2003 Bremen

monitoring programme 2007

TF0210

TF0211

TF0222

TF0256

TF0255

TF0253

TF0250

TF0263

TF0260

TF0272

TF0271

TF0270

TF0286

TF0285

TF0284

TF0240

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TF0282

TF0283

TF0360TF0361

TF0010

TF0011

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TF0018TF0022

TF0041

TF0040TF0046

TF0002TF0001TF0030

TF0115TF0114

TF0069TF0113

TF0105TF0104

TF0144

TF0145

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TF0102

TF0103TF0109

TF0111

TF0112

TF0121

TF0150TF0152

TF0160

TF0214

TF0220TF0210

TF0200TF0211TF0212

TF0213TF0221

OBBoje

TFO11

TFO5

TFO9

ABBoje

TF0142

10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 22.0

Longitude [°]

54.0

55.0

56.0

57.0

58.0

59.0

60.0Latit

ude [°]

DENMARK

SWEDEN

POLAND

GERMANY

new area of - monitoring 2008

CTD-Sonde

Belastung der Ostsee mit organischen Substanzen und Nährstoffen

1990*) 1994 -1998**) org. Substanz > 1 400 600 - 960 (kt BSB7) Phosphor > 45 25 - 35 (kt P)

Stickstoff 660 550 – 870 (kt N) *) Second Pollution Load Compilation (HELCOM 1993) **) Fourth Periodic Assessment (HELCOM 2002)

Belastungsschwerpunkte (hot spots) im Einzugs- Gebiet der Ostsee Rot: bereits gestrichen Blau: noch vorhanden

0

100

200

300

400

500

600

1990

1991

1992

1993

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2000

2001

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2008

Ph

os

ph

ore

intr

ag

(t/

a)

TP-Einträge aus Direkteinleitern an der deutschen Ostseeküste

0

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

1990

1991

1992

1993

1994

1995

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2000

2001

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2005

2006

2007

2008

Sti

ck

sto

ffe

intr

ag

(t/

a)

TN-Einträge aus Direkteinleitern an der deutschen Ostseeküste

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

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2003

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2009

2010

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

Phosph

oreintr

ag (t/a

)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Abfluss (Mio. m3/a)

TPAbfluss

Flussbürtige Phosphoreinträge in die deutschen Küstengewässer der Ostsee sowie die jährlichen Abflussmengen für den Zeitraum 1986-2010

Vergleich 1986/90 – 2004/08 Rückgang P-Eintrag 61 % Rückgang Abfluss 6 %

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

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1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

Stickst

offeintr

ag (t/a

)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Abfluss (Mio. m3/a)

TNAbfluss

Flussbürtige Stickstoffeinträge in die deutschen Küstengewässer der Ostsee sowie die jährlichen Abflussmengen für den Zeitraum 1986-2010

Vergleich 1986/90 – 2004/08 Rückgang N-Eintrag 13 % Rückgang Abfluss 6 %

19891996199720032009

1992199019912004

20052006

1995

20012000

19931999

2008

2010

1998

1986

19882007

1987

1994

2002

2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000

Abfluss (Mio m3/a)

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

TN (t

/a)

r = 0.932

Beziehung zwischen Abfluss und Gesamtstickstoffeintragin die deutschen Küstengewässer der Ostsee 1986- 2010

Nausch, Bachor, Petenati (2011)

1989

1996199720032009

1992

1990

1991

200420052006

1995

20012000

1993

199920082010

1998

1986

1988

2007

1987

1994

2002

2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000

Abfluss (Mio m3/a)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000TP

(t/a

)

r = 0.483

Beziehung zwischen Abfluss und Gesamtphosphoreintragin die deutschen Küstengewässer der Ostsee 1986- 2010

Nausch, Bachor, Petenati (2011)

199619972003

2009

20042005

200620012000

1999

2008

2010

1998 2007

2002

2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000

Abfluss (Mio m3/a)

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

TN (t

/a)

r = 0.968

Nausch, Bachor, Petenati (2011)

Beziehung zwischen Abfluss und Gesamtstickstoffeintragin die deutschen Küstengewässer der Ostsee 1996- 2010

19961997

20032009

20042005

2006

20012000

19992008

2010

19982007

2002

2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000

Abfluss (Mio m3/a)

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800TP

(t/a

)

r = 0.878

Beziehung zwischen Abfluss und Gesamtphosphoreintragin die deutschen Küstengewässer der Ostsee 1996- 2010

Nausch, Bachor, Petenati (2011)

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

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2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

0

0.1

0.2

0.3

0.4

g TP/

m3

Volumenbezogene Gesamtphosphoreinträge indie deutschen Küstengewässer der Ostsee

Nausch, Bachor, Petenati (2011)

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

0

1

2

3

4

5

6

7

g TN

/m3

Volumenbezogene Gesamtstickstoffeinträge indie deutschen Küstengewässer der Ostsee

Nausch, Bachor, Petenati (2011)

Jährlicher Rückgang der PCB- Konzentration im Heringsmuskel

Quelle: HELCOM (2002)

Rückgang der DDT-Konzentration im Fisch a) Dorschleber in der zentralen Ostsee b) Dorschleber im Kattegat c) Barschmuskel im Bothnischen Meerbusen d) Barschmuskel in der zentralen Ostsee

Entwicklung der Seeadlerpopulation in Deutschland und Dänemark Herrmann et al., HELCOM Indicator Fact Sheet, 2011

Anzahl der Brutpaare des Seeadlers im Ostseeraum

1991 1998 Trend

Dänemark 0 5 Estland 40 60 Finnland 78 151 Deutschland 35 (1994) 57 Lettland 5-8 11 Litauen 7 25-30 Polen 245 Ca. 500 Russland (Kaliningrad) 1-4 5-6 Russland (St. Petersburg) 25 32 Schweden 73 150

Brutstatisik des Seeadlers an der Schwedischen Küste a) Mittlere Anzahl der Nach- kommen b) Bruterfolg

vor 1950

vor 1950

Quelle: HELCOM (2002)

Trottellumme

Entwicklung der Dicke der Eischalen der Trottellumme in der zentralen Ostsee

vor 1940

Kegelrobbe

Entwicklung des Kegelrobbenbestandes in der Ostsee

Der neue „Ostseeaktionsplan“

Eine gesunde Ostsee deren vielfältige biologische Komponenten im Gleichgewicht funktionieren. Der gute ökologische Zustand der Ostsee gestattet eine breite Palette nachhaltiger ökonomischer und sozialer Nutzungen durch den Menschen.

Vision

Ziele

Die Ostsee ist nicht von Eutrophierung beeinflusst

Das Leben in der Ostsee wird nicht von Schadstoffen gestört

Günstige Bedingungen für eine große Artenvielfalt

Schiffsverkehr und Offshore- Aktivitäten finden umwelt- freundlich statt

Maximum allowable

nutrient inputs (t/a)

Inputs in 1997 – 2003

(t/a)

Needed reductions (t/a)

Phosphorus Nitrogen Phosphorus Nitrogen Phosphorus Nitrogen

Bothnian Bay 2 585 51 436 2 585 51 436 0 0

Bothnian Sea 2 457 56 786 2 457 56 786 0 0

Gulf of Finland 4 860 106 680 6 860 112 680 2 000 6 000

Baltic Proper 6 746 233 259 19 246 327 259 12 500 94 000

Gulf of Riga 1 430 78 403 2 180 78 404 750 0

Danish Straits 1 409 30 893 1 409 45 893 0 15 000

Kattegat 1 573 44 257 1 573 64 257 0 20 000

Total 21 060 601 713 36 310 736 714 15 250 135 000

Phosphorus (t) Nitrogen (t)

Denmark 16 17 207 Estonia 222 896 Finland 146 1 199 Germany 242 5 621 Latvia 300 2 561 Lithuania 881 11 746 Poland 8 755 62 395 Russia 2 500 6 967 Sweden 291 20 780 Transboundary common pool

1 662 3 779

Total 15 014 133 152

Full impl. of improved WWT

6 700 19 000

Remaining 8 314 114 152

Country-wise allocation of nutrient load reduction

325

494

725

240

0

100

200

300

400

500

600

700

800

Minimum (2000-2010) Mittelwert (2000-2010) Maximum (2000-2010) HELCOM Red.ziel

Ph

osp

ho

r (T

on

nen

/Jah

r)

Flussbürtige Phosphoreinträge in die deutschen Küstengewässer der Ostsee: Minimum, Mittelwert und Maximum im Zeitraum 2000 bis 2010 und HELCOM-Reduzierungsziel bis 2021

entspr. 50%

bez. a. Mittelwert

Jahr 2007

Jahr 2003

Nausch, Bachor, Petenati (2011)

9167

18895

31171

5620

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

Minimum (2000-2010) Mittelwert (2000-2010) Maximum (2000-2010) HELCOM Red.ziel

Sti

cks

toff

(T

on

nen

/Jah

r)

Flussbürtige Stickstoffeinträge in die deutschen Küstengewässer der Ostsee: Minimum, Mittelwert und Maximum im Zeitraum 2000 bis 2010 und HELCOM-Reduzierungsziel bis 2021

entspr. 30%

bez. a. Mittelwert

Jahr 2003

Jahr 2002

Nausch, Bachor, Petenati (2011)

Photos: S.Feistel

ca. 35 000 t (ca. 6000 t) ca. 2000 t (300 t)

Einbringungsgebiete und –mengen der versenkten Kampfstoffmunition in der Ostsee