Teilbericht Schweinswale - BfN€¦ · 2008, a total of 212 harbour porpoise sightings were...

Endbericht für den Werkvertrag

Erprobung eines Bund/Länder-Fachvorschlags für das Deutsche Meeresmonitoring von Seevögeln und Schweinswalen als Grundlage für die Erfüllung der

Natura 2000 - Berichtspflichten mit einem Schwerpunkt in der deutschen AWZ von Nord- und

Ostsee (FFH-Berichtsperiode 2007-2012)

- Teilbericht Schweinswale -

Forschungs- und Technologiezentrum Westküste (FTZ) Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

und Deutsches Meeresmuseum Stralsund

Im Auftrag des Bundesamts für Naturschutz (BfN)

Mai 2009

Anmerkung

Dieser Bericht ist durch das Bundesamt für Naturschutz im Rahmen des oben

genannten Werkvertrages gefördert worden.

Die Verantwortung für den Inhalt liegt jedoch allein bei den Autoren. Der Eigentümer

behält sich alle Rechte vor. Insbesondere darf dieser Bericht nur mit Zustimmung des

Auftraggebers zitiert, ganz oder teilweise vervielfältigt bzw. Dritten zugänglich

gemacht werden. Der Bericht gibt die Auffassung und die Meinung der Autoren

wieder, diese müssen nicht mit der Meinung des Auftraggebers übereinstimmen.

Büsum & Stralsund, 18.05.2009

Inhalt

Erprobung Meeresmonitoring Schweinswale FTZ ......................6

Zusammenfassung ..................................................................................................6

Summary .................................................................................................................7

Aufgabenstellung .....................................................................................................8

Material und Methoden ............................................................................................9

Ergebnisse.............................................................................................................17

Diskussion .............................................................................................................27

Fazit .......................................................................................................................29

Literatur..................................................................................................................30

Erprobung Meeresmonitoring marine Säugetiere DMM .......... 32

Zusammenfassung ................................................................................................32

Summary ...............................................................................................................33

Aufgabenstellung ...................................................................................................35

Methode.................................................................................................................35

Ergebnisse.............................................................................................................42

Fazit .......................................................................................................................54

Literatur..................................................................................................................56

Erprobung Meeresmonitoring Schweinswale – Endbericht FTZ Mai 2009

5


Erprobung eines Bund/Länder-Fachvorschlags für das Deutsche Meeresmonitoring von Seevögeln und Schweinswalen als Grundlage für die Erfüllung der

Natura 2000 - Berichtspflichten mit einem Schwerpunkt in der deutschen AWZ von Nord- und

Ostsee (FFH-Berichtsperiode 2007-2012)

Teilbericht: Visuelle Erfassung von Schweinswalen

Dr. Anita Gilles, PD Dr. Ursula Siebert

Forschungs- und Technologiezentrum Westküste



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Erprobung Meeresmonitoring Schweinswale FTZ

Zusammenfassung

Im Rahmen der Erprobung des Monitoringprogramms zur Schutzgutgruppe

'Schweinswale' als Grundlage für die Erfüllung der Natura 2000-Berichtspflichten

wurden 2008 und 2009 flugzeuggestützte Erfassungen von Schweinswalen in Nord-

und Ostsee durchgeführt.

Bei einer Erfassung im Bereich des Sylter Außenriffs am 24.07. und 04.08.2008

wurden 212 Sichtungen von Schweinswalen registriert. Es wurden 31 Mutter-Kalb

Paare gesichtet. Die Schweinswale waren gleichmäßig im Gebiet verteilt. Besonders

hohe Dichten wurden im äußersten Norden des SCIs Sylter Außenriff sowie im

Westen beobachtet. Für das gesamte Gebiet wurde eine mittlere Dichte von 2,28

Tieren pro km2 (95% KI: 1,26-4,30) geschätzt was einer Abundanz von 16.953

Schweinswalen (95% KI:9.360-32.016; VK=0,32) entspricht.

Im Bereich Borkum Riffgrund waren zwei fluggestützte Erfassungen von

Schweinswalen für März und April 2009 geplant. Der erste Survey fand am 20.03.

und 01.04.2009 statt. Dabei wurden 114 Sichtungen von Schweinswalgruppen mit

insg. 136 Individuen registriert. Es wurde eine recht gleichmäßige Verteilung der

Sichtungen im Untersuchungsgebiet beobachtet. Westlich von Juist kam es zu

größeren geklumpten Ansammlungen. Auch das SCI Borkum Riffgrund (BOR) wies

eine hohe Anzahl an Sichtungen auf. Für das gesamte Gebiet wurde eine mittlere

Dichte von 0,90 Tieren pro km2 (95% KI: 0,46-1,79) geschätzt was einer Abundanz

von 10.625 Schweinswalen (95% KI: 5.373-21.109; VK=0,35) entspricht.

Der zweite Survey im Bereich Borkum Riffgrund fand am 23.04. und 01.05.2009 statt.

Es wurden 96 Sichtungen mit insg. 108 Individuen gesichtet. Die räumliche

Verteilung der Schweinswale während des 2. Surveys unterschied sich sehr deutlich

vom 1. Survey. Dies war besonders deutlich im Westen des Gebietes, v.a. im

Bereich rund um das Testfeld alpha ventus. Im Umkreis von 20 bis max. 40 km um

das Testfeld, wo zu diesem Zeitpunkt Rammarbeiten stattfanden, wurde keine

einzige Schweinwalsichtung aufgenommen. Auch im SCI BOR wurden kaum

Sichtungen registriert. Es wurde eine mittlere Dichte von 0,55 Tieren pro km2 (95%


7

KI: 0,25-1,17) geschätzt was einer Abundanz von 6.482 Schweinswalen (95% KI:

2.969-13.784; VK=0,39) entspricht.

In der westlichen Ostsee war eine fluggestützte Erfassung im Juni/Juli 2008 geplant.

Die Flüge wurden am 08.06. und 01.07.2008 durchgeführt. Es wurden 58

Schweinswalgruppen mit insg. 82 Individuen gesichtet, davon 4 Kälber. Die

Sichtungen waren ungleichmäßig im Gebiet verteilt. Ein Nord-Süd Gradient war

erkennbar. Viele Schweinswale wurden nahe der Insel Fehmarn registriert, dann

nahm die Dichte nach Osten hin leicht ab. Alle Mutter-Kalb Paare wurden in der

Nähe von Fehmarn gesichtet. Die geschätzte Abundanz für das komplette

Erfassungsgebiet in der Ostsee belief auf 5.183 Tiere (95% KI: 2.731-9.907;

VK=0,33). Dies entspricht einer Dichte von 0,55 Tieren pro km2 (95% KI: 0,29-1,06).

Summary

In the framework of the Natura 2000 monitoring program aerial surveys to assess

distribution and density of harbour porpoise were conducted in the North and Baltic

Sea in 2008 and 2009.

During one survey in the area of Sylt Outer Reef, conducted at 24 July and 4 August

2008, a total of 212 harbour porpoise sightings were registered. Thirty-one mother-

calf pairs were sighted. Harbour porpoises were evenly distributed in the area. Very

high densities were observed in the north of the SCI Sylt Outer Reef as well as in the

west. A mean density of 2.28 animals per km2 (95% KI: 1.26-4.30) was estimated

corresponding to an abundance of 16,953 porpoises (95% KI:9,360-32,016;

VK=0.32) for the complete area.

In the area of Borkum Reef Ground two aerial surveys were scheduled for March and

April 2009. The 1st survey could be conducted at 20 March and 1 April 2009 where

114 harbour porpoise sightings with a total of 136 individuals were registered.

Although the distribution was in general even, patchy aggregations could be

observed further west of the island of Juist. A high number of sightings were

observed in the SCI Borkum Reef Ground (BOR). A mean density of 0.90 animals

per km2 (95% KI: 0.46-1.79) was estimated corresponding to an abundance of

10,625 porpoises (95% KI: 5,373-21,109; VK=0.35) for this 1st survey.


8

The 2nd survey in the area of BOR was conducted at 23 April and 1 May 2009. A total

of 96 sightings with 108 porpoise individuals were registered. The spatial distribution

of harbour porpoises during the second survey was totally different than during the 1st

survey. This has been very obvious in the west of the area, mainly in the vicinity of

the test field alpha ventus. No single sighting could be observed within a distance of

20 to max. 40 km around the test field, where pile driving started at the moment of

the survey. No sighting was observed in the SCI BOR. A mean density of 0.55

animals per km2 (95% KI: 0.25-1.17) was estimated corresponding to an abundance

of 6,482 porpoises (95% KI: 2,969-13,784; VK=0.39) for this 2nd survey.

In the western Baltic Sea aerial surveys were scheduled for June/July 2008. The

flights were carried out at 8 June and 1 July 2008. A total of 58 harbour porpoise

sightings were observed with a total of 82 individuals of these 4 calves. Sightings

were not evenly distributed. A north-south density gradient could be observed.

Further, a lot of porpoises were sighted near the island of Fehmarn, then density

slightly declined further eastwards. All mother-calf pairs were sighted near Fehmarn.

The abundance estimate for the area totalled 5,183 animals (95% KI: 2,731-9,907;

VK=0.33), which corresponds to a density of 0.55 porpoises per km2 (95% KI: 0.29-

1.06).

Aufgabenstellung

Ziel des Projektes war die Erprobung des Monitoringprogramms zur Schutzgutgruppe

'Schweinswale' im Zeitraum 15.04.2008 bis 15.05.2009 als Grundlage für die

Erfüllung der Natura 2000-Berichtspflichten mit einem Schwerpunkt in der deutschen

AWZ von Nord- und Ostsee (FFH-Berichtsperiode 2007-2012).

Im Rahmen dieser Erprobung wurden 2008 und 2009 flugzeuggestützte Erfassungen

von Schweinswalen in Nord- und Ostsee durchgeführt. Die Erfassungszeiträume

sowie die Auswahl der zu erfassenden Gebiete wurden mit dem Auftraggeber im

Vorfeld abgestimmt. Als Erfassungsmethode kam das standardisierte line transect

distance sampling zum Einsatz (Buckland et al. 2001, Gilles et al. 2009).


9

Material und Methoden

Folgende Schweinswalerfassungen waren im Berichtszeitraum vom 15.04.2008 bis

15.05.2009 vorgesehen:

• Eine fluggestützte Erfassung im Bereich des Sylter Außenriffs (Nordsee,

entsprechend MINOS-Gebiet C) im Juni/Juli 2008 (ca. 1,5 Flugtage)

• Zwei fluggestützte Erfassungen von Schweinswalen im Bereich Borkum

Riffgrund (Nordsee, Norderweiterung des Küstenmeers Niedersachsen) im

März/April 2009 (je ca. 2 Flugtage)

• Eine fluggestützte Erfassung von Schweinswalen, Komplettbefliegung

Ostsee im Juni/Juli 2008 (ca. 3 Flugtage)

Untersuchungsgebiete

Das zu erfassende Gebiet im Bereich des Sylter Außenriffs entspricht dem

nördlichen Bereich des MINOS-Gebietes C (Gilles et al. 2008, 2009). Der

Transektabstand im MINOS Gebiet C betrug 10 km. Diese Transekte wurden

beibehalten. Es wurden zudem zusätzliche Transekte in einem Abstand von 5 km

dazwischen gelegt, um einen möglichst hohen Suchaufwand in diesem Gebiet mit

sehr hoher Schweinswaldichte zu erreichen (Abb. 1).

Das Erfassungsgebiet im Bereich des Borkum Riffgrunds entspricht in seinen

Grenzen dem MINOS Gebiet D. Es wurde jedoch ein neues Transekt-Design

entworfen (Abb. 1) das sich aus aktuellen Ergebnissen aus den MINOS und EMSON

Projekten ergab. Gibt es einen bekannten Dichtegradienten der untersuchten

Tierpopulation, sollten die Transekte senkrecht zu diesem gewählt werden. Ferner ist

es wichtig, innerhalb des Untersuchungsgebietes sog. Strata zu bestimmen, die

entweder aus logistischen Gründen (z.B. zeitlich erfassbar an einem Tag) und/oder

aus ökologischen Gründen (versch. Habitattypen) eine Erfassungseinheit darstellen

(Buckland et al. 2001). Im MINOS-Gebiet D wurden starke saisonale Unterschiede in

der Verteilung und Dichte der Schweinswale festgestellt (Gilles et al. 2008, 2009). Im

Frühling wurde ein hot spot im Westen des Gebietes registriert, während die Dichte

im Sommer abnahm und im Herbst wieder leicht anstieg. Räumlich gesehen konnte

sowohl ein Nord-Süd Gradient als auch ein West-Ost Gradient festgestellt werden.

Aus diesem Grund wird für das zukünftige Monitoring vorgeschlagen, die Transekte


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nicht in Nord-Süd Richtung (wie zuvor im Gebiet D) zu legen, sondern in einem

schrägen Design (ca. 45°), um den zuvor nicht bekannten West-Ost Gradienten

besser berücksichtigen zu können. Dieses Prinzip wird z.B. auch erfolgreich bei

Flugzählungen in Neuseeland angewandt. Bei den dort erfassten Hector Delphinen

wurden Dichtgradienten sowohl entlang der Küstenlinie aber auch von der Küste weg

entdeckt (Slooten et al. 2004, Du Fresne et al. 2006). Zusätzlich wurde das

Untersuchungsgebiet vor der ostfriesischen Küste in zwei Strata unterteilt (D-West

und D-Ost). Eine räumliche Stratifizierung des Gebietes kann die Genauigkeit der

Dichteschätzungen erhöhen (Buckland et al. 2001).

Das zu erfassende Gebiet in der Ostsee entspricht bei einer Komplettbefliegung den

MINOS Gebieten E und F, wobei nur der westliche Teil des Gebietes F erfasst wurde

(Abb. 1). Diese Entscheidung der Grenzziehung beruht auf Ergebnissen aus den

MINOS und EMSON Projekten. Der östliche Bereich der deutschen Ostsee weist

eine sehr niedrige Schweinswaldichte auf (Scheidat et al. 2008). Daher ist in diesen

Gebieten der Einsatz von stationären Klickdetektoren (T- oder C-PODs; siehe

Endbericht DMM) die geeignetere Methodenauswahl.

Tabelle 1 fasst die wichtigsten Parameter der einzelnen Gebiete (sog. Strata)

zusammen.


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Abbildung 1: Untersuchungsgebiete in Nord- und Ostsee. Der Transektabstand beträgt 5 km in der Nordsee und 6 km in der Ostsee.

Tabelle 1: Gebietsgröße, geplante Transektlänge und Anzahl der zuvor festgelegten Transekte pro Gebiet.

Gebiet Fläche (km2)

Transektlänge (km) n Transekte

C_Nord 7441 1436 17 D_Ost 4745 950 18

D_West 7030 1390 18 E 4696 850 15

F_West 4677 838 12


12

Methoden fluggestützter Schweinswalerfassungen

Das „DISTANCE sampling“ beschreibt eine Reihe von Methoden, die es erlaubt die

Dichte von biologischen Populationen abzuschätzen. Die hier angewandte Methode

basiert auf der für marine Säugetiere etablierten Linientransekt-Methode (Buckland

et al. 2001). Die Erfassungen der Schweinswale wird dabei mit einem Flugzeug

durchgeführt, das bei einer konstanten Geschwindigkeit und Flughöhe zuvor

definierte Transekte innerhalb der Untersuchungsgebiete abfliegt. Für die

Berechnung von absoluten Dichten mittels „DISTANCE sampling“ müssen die

Distanzen aller Sichtungen zum Transekt exakt bestimmt werden. Berechnet werden

diese Entfernungen (x), indem die vertikalen Winkel (α), welche die Beobachter zu

jeder Sichtung mittels eines Inklinometers erfassen, in folgende Formel eingesetzt

werden:

x = r * tan (90-α) (mit r = (konstante) Flughöhe)

Diesen Daten wird eine Wahrscheinlichkeitsfunktion („detection function“) angepasst,

die aus allen Entfernungen der Sichtungen zum Transekt die effektive Streifenbreite

„esw“ („effective strip width“) für die Transekte berechnet (Buckland et al. 2001). Den

standardisierten Sichtungsbedingungen gut und moderat wird jeweils eine eigene

„esw“ zugeordnet. Sind die Sichtungsbedingungen verschlechtert, wie z.B. durch

stärkeren Seegang oder eine hohe Trübung, so wird der Streifen, in dem man

effektiv Schweinswale sichten kann, entsprechend verkleinert.

Weiterhin ist es für Abundanzberechnungen von Cetaceen essentiell, bestimmte

Korrekturfaktoren zu berechnen (Marsh & Sinclair 1989, Laake et al. 1997). Da Wale

einen großen Teil ihres Lebens unter Wasser verbringen, sind sie für die Beobachter

zum Teil nicht sichtbar. Als g(0) wird die Wahrscheinlichkeit bezeichnet, ein Tier zu

sichten, das sich auf dem Transekt befindet. Würde angenommen, dass g(0) = 1 ist1,

so käme es im Falle von marinen Säugetieren zu einer Unterschätzung der Dichte.

Es gibt zwei Gründe, warum nicht alle Schweinswale im Beobachtungsgebiet

entdeckt werden können: a) Die Tiere sind (aufgrund von Tauchphasen) für den

Beobachter nur für eine kurze Zeit sichtbar (sog. ‚availability bias’) und b) Die Wale

werden, auch wenn sie sichtbar sind, nicht immer von den Beobachtern entdeckt

(sog. ‚perception bias’). Diese Faktoren wurden von uns seit Mai 2002 im Rahmen 1 g(0)=1 jeder Schweinswal auf dem Transekt wird mit Sicherheit entdeckt


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einer sehr detaillierten Auswertung mit Hilfe der racetrack-Methode (Hiby & Lovell

1998, Hiby 1999, Scheidat et al. 2005, Scheidat et al. 2008) ermittelt. Dazu verlässt

das Flugzeug genau 30 Sek. nach einer Schweinswalsichtung das Transekt, um

einen Kreis zu fliegen. Dieser bringt das Flugzeug nach 120 Sek. wieder auf das

Transekt; d.h. ein bestimmter Flugabschnitt wird doppelt beflogen. Aus dem

Verhältnis gesichteter Schweinswale zwischen erster und zweiter Befliegung wird,

unter Berücksichtigung mehrerer Faktoren (z.B. Schwimmgeschwindigkeit, möglicher

Versatz der Sichtung), der g(0)-Wert ermittelt. Nach einer Simulation bestimmt eine

Software (racetrack.V2) die Duplikate. Die Durchführung findet während der

„normalen“ Surveyflüge statt. Im Rahmen von MINOS und MINOSplus wurden über

200 solcher racetracks erfolgreich absolviert (Gilles et al. 2008, Scheidat et al. 2008).

Die dort ermittelten Werte wurden bei der Abundanzabschätzung im Rahmen dieser

Untersuchung benutzt, da sich das Observerteam seit den MINOS-Erfassungen nicht

geändert hat.

Datenerhebung

Für die hier durchgeführte Studie wurde als Flugzeugtyp eine Partenavia P68

genutzt, ein Schulterdecker, ausgerüstet mit ausgewölbten Fenstern (sog. „Bubble“-

Fenster). Diese speziellen Fenster erlauben es den Beobachtern das Transekt direkt

unter der Maschine zu beobachten. Das Team im Flugzeug besteht immer aus drei

Personen und dem Piloten: Vorne rechts neben dem Piloten sitzt der sogenannte

„Navigator“. Dieser bedient den Computer (Panasonic Toughbook), der mit einem

GPS (Garmin etrex) verbunden ist. Die Position des Flugzeuges wird alle zwei

Sekunden abgespeichert. Der Navigator überwacht die Einhaltung der konstanten

Flughöhe (600 Fuß=183 m) und Geschwindigkeit (90-100 Kn=167-185 km/h); er

koordiniert die Befliegung der Transekte und gibt die Sichtungsbedingungen sowie

alle Sichtungen direkt in den Computer ein. Er selbst führt keine Beobachtungen

durch.

Die Umwelt- und Sichtungsbedingungen werden zu Beginn eines jeden Transekts

bestimmt und bei jeglicher Veränderungen sofort angepasst. Dazu gehören Seegang

(nach der Beaufort-Skala), Trübung des Wassers (Skala 0=klares Wasser,

1=Sichttiefe <2 m bis 2=sehr trübes Wasser), Niederschlag (z. B. Nebel, Regen),

Wolkenbedeckung und Reflektion der Sonne auf dem Wasser (sog. glare). Zudem


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schätzen die Observer, unter Berücksichtung aller zuvor genannten

Umweltbedingungen, die Sichtungswahrscheinlichkeit für Schweinswale als gut,

moderat oder schlecht ein. Dies geschieht getrennt für jede Beobachterseite. Diese

Einschätzung sowie eine standardisierte Aufnahme der Umweltbedingungen ist

essentiell für eine spätere robuste Dichteabschätzung. Der Schweinswal ist aufgrund

seiner geringen Größe, der kleinen Gruppengröße von meist nur 1-2 Tieren und

seines nicht auffälligen Verhaltens an der Oberfläche, eine der Kleinwalarten, die am

schwierigsten zu erfassen ist. Alle Daten, die während der

Sichtungswahrscheinlichkeit schlecht aufgenommen wurden, werden von der

späteren Analyse ausgeschlossen.

Die beiden Beobachter („Observer“) sitzen hinter dem Piloten rechts und links an den

„Bubble“-Fenstern. Sie scannen v.a. den Bereich der Transektlinie (d.h. direkt unter

dem Flugzeug) und im rechten Winkel des Transekts (bis ca. 500 m auf jeder Seite).

Für jede Sichtung werden, neben dem Sichtungswinkel, folgende Informationen

festgehalten: Gruppengröße, Gruppenzusammensetzung (v.a. Vorkommen von

Kälbern), Verhalten (z.B. Ruhen, Fressen), Schwimmrichtung, Sichtungsauslöser

(z.B. Körper, Wasserspritzer), evtl. Reaktionen auf das Flugzeug und jegliche

Kommentare. Alle Informationen werden direkt über das Interkomm-System an den

Navigator weitergegeben und online registriert. Der Winkel zur Sichtung wird mit Hilfe

eines Winkelmessgerätes (Inklinometer) bestimmt. Nach einer Pause oder während

Transitstrecken wechseln die Beobachter ihre Positionen. Der Wechsel der

Positionen sorgt für eine zufällige Verteilung der Beobachter und verhindert, dass

mögliche beobachterspezifische Fehler nur auf bestimmten Seiten des Flugzeugs

auftreten.

Neben Schweinswalen werden auch weitere marine Säugetiere (z.B. Robben,

Delphine) als Sichtungen aufgenommen. Da es aus der Flughöhe von 600 Fuß nicht

möglich ist die bei uns heimischen Hundsrobbenarten Seehund (Phoca vitulina) und

Kegelrobbe (Halichoerus grypus) definitiv zu unterscheiden, werden diese im

folgenden als „Robbensichtungen“ zusammengefasst. Es werden nur Robben

aufgenommen, die sich im Wasser befinden; d.h. es werden keine Robben auf

Sandbänken gezählt, die überflogen werden.


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Datenauswertung

Verteilungs- und Rasterkarten

Eine Darstellung der georeferenzierten Daten erfolgt über Verteilungskarten, erstellt

in ArcGIS 9.2 (ESRI). Wichtig bei dieser Darstellung sind nicht nur die genauen

Sichtungspositionen, sondern v.a. der Suchaufwand unter den verschiedenen

Sichtungsbedingungen. Diese beiden Informationen können in sog. Rasterkarten

gemeinsam dargestellt werden. Die Daten sind dann aufwandsbereinigt. Dazu wurde

das Untersuchungsgebiet in der Nordsee in 5x5 km und in der Ostsee in 6x6 km

große Rasterzellen unterteilt, entsprechend dem Transektabstand. Pro Rasterzelle

wird eine mittlere Dichte (D)

[Indiv./km2]) geschätzt, indem:

nindiv.: Summe der Schweinswale pro Rasterzelle effort: Suchaufwand als effektiv abgesuchte Fläche (in km2) pro Rasterzelle

Weitere Details finden sich in Gilles et al. 2009.

Abundanzabschätzung

Bei der Abschätzung der Bestandsgröße (Abundanz) für das Untersuchungsgebiet,

wurde pro Survey die Abundanz in den einzelnen Strata (z.B. C_Nord, D_West,

D_Ost usw.) berechnet. Vor dem Hintergrund, dass die Transekte vor

Erfassungsbeginn so gewählt wurden, dass diese die Strata repräsentativ abdecken,

ist die ermittelte Dichte für das gesamte Gebiet ebenfalls repräsentativ.

Die Abundanz vN̂ in Stratum v wurde folgendermaßen berechnet

Dabei ist vA die Fläche des Stratums,

vL beschreibt den Suchaufwand und ist die

zurückgelegte Transektlänge (nur in guten oder moderaten Sichtungsbedingungen),

gsvn und

msvn stehen für die Anzahl Sichtungen in guten bzw. moderaten

effort

nD

indiv .

=)

v

m

msv

g

gsv

v

vv s

nn

L

AN

!!

"

#

$$

%

&+=µµ ˆˆ

ˆ


16

Bedingungen, g

µ̂ und m

µ̂ sind die dazugehörigen totalen effektiven Streifenbreiten

(esw inkl. g(0)) in guten bzw. moderaten Bedingungen, und vs ist die mittlere

Gruppengröße in Stratum v (siehe auch Scheidat et al. 2008).

Die Dichten der einzelnen Surveys wurden berechnet, indem die Abundanzen mit der

Fläche des jeweiligen Stratums dividiert wurde. Die 95%-Konfidenzintervalle sowie

der Variationskoeffizient wurden mit der Bootstrap-Methode2 bestimmt. Hierzu

wurden die Transektlinien als Stichproben benutzt. Die so bestimmten

Konfidenzintervalle schätzen ein Intervall, welches mit großer Wahrscheinlichkeit die

'wahre' Dichte enthält. Schließlich kann überprüft werden, ob die für einen Survey

bestimmte Dichte im Konfidenzintervall der Dichte eines anderen mit ihm zu

vergleichenden Surveys lag. Ist dies nicht der Fall unterscheiden sich die Dichten

signifikant (p<0,05).

2 Grundsätzlich basiert diese Methode auf einer Zufallsziehung (mit Zurücklegen) der geschätzten Dichten pro

Transekt. Dabei werden so viele Werte gezogen wie Transekte beflogen wurden, und anschließend wird die Dichte für das Gesamtgebiet auf der Basis dieser Zufallsauswahl bestimmt. Beide Schritte (Zufallsziehung und Dichtebestimmung) werden vielfach (hier 1.000 mal) wiederholt und 'Abschneiden' der extremsten fünf Prozent der resultierenden Verteilung der Dichtewerte liefert schließlich die Grenzen des Konfidenzintervalls. Die hier verwendete spezielle Methode ('accelerated bias corrected confidence limits', Manly 1997) ist besonders für potentiell asymmetrische Verteilungen geeignet.


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Ergebnisse

Nordsee - Sylter Außenriff

Eine fluggestützte Erfassung im Bereich des Sylter Außenriffs war geplant für den

Zeitraum Juni bis Juli 2008. Aufgrund widriger Wetterbedingungen konnte die

Erfassung erst Ende Juli/Anfang August durchgeführt werden. Tabelle 2 listet die

wichtigsten Ergebnisse auf.

Tabelle 2: Erfassung von Schweinswalen im Bereich des Sylter Außenriffs (nord-östliche Nordsee, MINOS-Gebiet C). Effort = Suchaufwand. CN=C-Nord. Berücksichtigung findet nur Suchaufwand unter guten und moderaten Sichtungsbedingungen.

Datum Gebiet effort (km) Sichtungen Tiere Kälber Robben Sichtungsrate

(Sicht./km) 24.07.2008 CN 805 149 189 18 6 0,19 04.08.2008 CN 650 63 90 13 3 0,10

Summe 1455 212 278 31 9 0,15

Die Flugroute sowie die Positionen der Schweinswal-Sichtungen ist in Abb. 2, die

aufwandskorrigierte Rasterkarte in Abb. 3 dargestellt. Die insgesamt 212 Sichtungen

von Schweinswalen waren relativ gleichmäßig im Gebiet verteilt. Auf allen

Transekten wurde eine hohe Anzahl an Sichtungen aufgenommen, davon auch viele

Mutter-Kalb Paare (Abb. 2). Die Rasterkarte zeigt eine durchgehend hohe Dichte und

besonders hohe Dichten im äußersten Norden des SCIs Sylter Außenriff sowie im

Westen (Abb. 3). Die Mutter-Kalb Paare (n=31) waren im gesamten Gebiet verteilt,

ohne erkennbare bevorzugte Aufenthaltsbereiche.


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Abbildung 2: Schweinswalerfassung im Bereich des Sylter Außenriffs im Juli/August 2008. Sichtungskarte mit Flugstrecke, Gruppengröße und Positionen der Mutter-Kalb-Paare.

Abbildung 3: Aufwandsbereinigte Rasterkarte mit mittlerer Schweinswaldichte pro Zelle (hier: 5x5 km). Datengrundlage: Schweinswalerfassung im Bereich des Sylter Außenriffs im Juli/August 2008.


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Die Abundanzschätzung in C_Nord beläuft sich auf 16.953 Schweinswale im

Juli/August 2008, was einer Dichte von 2,28 Tieren pro km2 entspricht (Tabelle 3).

Der Variationskoeffizient ist mit 0,32 verhältnismäßig niedrig und weist auf eine

robuste Schätzung hin.

Tabelle 3: Abundanzschätzung für das Gebiet C_Nord im Juli/August 2008. KI=Konfidenzintervall, VK=Variationskoeffizient

Gebiet Dichte [Ind./km2] (95% KI)

Abundanz (95% KI) VK

C_Nord 2,28 (1,26-4,30)

16953 (9360-32016) 0,32


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Nordsee – Borkum Riffgrund

Im MINOS Gebiet D waren 2 Surveys (à 2 Flugtage) geplant, wobei der erste im

März und der zweite im April 2009 stattfinden sollte. Diese beiden Surveys waren

sinnvoll, da es bis dato unklar war in welchem Frühlingsmonat das Hauptvorkommen

der Schweinswale in diesem Gebiet zu erwarten war. Der 1. Survey konnte

erfolgreich Ende März und der 2. Survey Ende April 2009 durchgeführt werden.

Tabelle 4 zeigt, dass im 2. Survey trotz eines etwas höheren Suchaufwandes eine

geringere Sichtungsrate vorlag.

Tabelle 4: Erfassung von Schweinswalen im Bereich des Borkum Riffgrunds (südliche Nordsee, MINOS-Gebiet D). Effort = Suchaufwand. Berücksichtigung findet nur Suchaufwand unter guten und moderaten Sichtungsbedingungen.


(Sicht./km) 20.03.2009 D 882 96 113 0 14 0,11 01.04.2009 D 721 18 23 0 8 0,02

Summe (1.Survey) 1603 114 136 0 22 0,07

23.04.2009 D_Ost 849 19 19 0 13 0,02 01.05.2009 D_West 995 77 89 1 6 0,08

Summe (2.Survey) 1844 96 108 1 19 0,05

Die Abbildungen 4 und 5, in denen die Ergebnisse des 1. Surveys als Sichtungs- und

Rasterkarte dargestellt sind, zeigen eine recht gleichmäßige Verteilung der

Sichtungen im Untersuchungsgebiet. Wobei es jedoch v.a. westlich von Juist zu

größeren geklumpten Ansammlungen kam (Abb. 4). Auch das SCI Borkum Riffgrund

(BOR) wies eine hohe Anzahl an Sichtungen auf (n=11, 15 Tiere). Es wurden noch

keine Mutter-Kalb-Paare gesichtet. Die vier östlichsten Transekte von Stratum D_Ost

konnten nicht beflogen werden, da diese bei Niedrigwasser komplett trocken fallen

und der Flug zeitlich nicht mit dem Zeitpunkt des Hochwassers zusammen traf.


21

Abbildung 4: Schweinswalerfassung im MINOS-Gebiet D im März 2009. Sichtungskarte mit Flugstrecke sowie Gruppengröße. Das hellgrüne Rechteck nördlich des SCIs Borkum Riffgrund zeigt die Position von alpha ventus.

Abbildung 5: Aufwandsbereinigte Rasterkarte mit mittlerer Schweinswaldichte pro Zelle (hier: 5x5 km). Datengrundlage: Schweinswalerfassung im MINOS-Gebiet D im März 2009.


22

Die räumliche Verteilung der insgesamt 96 Schweinswalsichtungen während des 2.

Surveys (Abb. 6 & 7) unterschied sich sehr deutlich vom 1. Survey. Dies vor allem im

Westen des Gebietes und besonders im Bereich rund um das Testfeld alpha ventus.

Auch im SCI BOR wurden kaum Sichtungen registriert (n=4, 4 Tiere). Im Umkreis

von 20 bis max. 40 km um das Testfeld wurde keine einzige Schweinwalsichtung

aufgenommen (Abb. 7). Die Rasterkarte zeigt besonders deutlich, dass sich die

Schweinswale in sehr hohen Dichten wie in einer Art "Ring" rund um das Testfeld

aggregierten, dies in großer Entfernung zum Baugebiet.

Am 24.04. begannen die Rammarbeiten zur Montage der ersten beiden Tripods im

Testfeld. Der erste Flug am 23.04.09 fand ausschließlich in Stratum D_Ost statt (also

noch vor Beginn der Rammungen), wahrend am 01.05.09 nur das Stratum D_West

abgeflogen wurde, um die Erfassung des Gebietes D zu vervollständigen. Die

Beobachter konnten am 01.05. auf den Transekten nahe des Testfeldes beobachten,

dass auch an diesem Tag Rammarbeiten stattfanden.

Abbildung 6: Schweinswalerfassung im MINOS-Gebiet D im April 2009. Sichtungskarte mit Flugstrecke, Gruppengröße und Positionen der Mutter-Kalb-Paare. Das hellgrüne Rechteck nördlich des SCIs Borkum Riffgrund zeigt die Position von alpha ventus.


23

Abbildung 7: Aufwandsbereinigte Rasterkarte mit mittlerer Schweinswaldichte pro Zelle (hier: 5x5 km). Datengrundlage: Schweinswalerfassung im MINOS-Gebiet D im April 2009.

Die geschätzte Abundanz für das komplette Gebiet D beläuft sich im März 2009 auf

10.625 Tiere und im April 2009 auf 6.482 Tiere. Dies entspricht einer Dichte von 0,90

bzw. 0,55 Tieren pro km2. Da sich die Konfidenzintervalle überlappen, ist der

Unterschied nicht signifikant. Der Trend ist jedoch eindeutig, dass die Dichte im April

abnahm. Besonders deutlich ist dies, wenn man die einzelnen Strata (D_Ost und

D_West) betrachtet. Die Dichte in D-Ost war im März 2009 signifikant höher als im

April 2009. Die Dichte in D_West nahm im April auch ab, und zwar von 0,98 auf 0,75,

jedoch ist diese Abnahme nicht signifikant.


24

Tabelle 5: Abundanzschätzung für das Gebiet D im März und April 2009. KI=Konfidenzintervall, VK=Variationskoeffizient

Gebiet Zeitpunkt Dichte [Ind./km2] (95% KI)


D_Ost März 2009 0,79 (0,36-1,62)

3730 (1722-7668) 0,37

D_West März 2009 0,98 (0,41-2,11)

6896 (2852-14831) 0,41

D_total März 2009 0,90 (0,46-1,79)

10625 (5373-21109) 0,35

D_Ost April 2009 0,26 (0,08-0,66)

1230 (387-3146) 0,51

D_West April 2009 0,75 (0,31-1,66)

5251 (2194-11641) 0,43

D_total April 2009 0,55 (0,25-1,17)

6482 (2969-13784) 0,39

Ostsee

In der westlichen Ostsee war im Zeitraum Juni bis Juli 2008 eine Komplettbefliegung

des Gebiets geplant. Die Befliegung konnte wie beabsichtigt durchgeführt werden.

Tabelle 6 listet die wichtigsten Ergebnisse der beiden Flugtage auf.

Tabelle 6: Erfassung von Schweinswalen in der Ostsee (westliche Ostsee, MINOS-Gebiete E und F). Effort = Suchaufwand. Berücksichtigung findet nur Suchaufwand unter guten und moderaten Sichtungsbedingungen.


(Sicht./km) 08.06.2008 E 718 41 55 0 0 0,06

01.07.2008 F_west 663 17 27 4 1 0,03

Summe 1381 58 82 4 1 0,04

Es konnten alle Transekte abgeflogen werden. Lediglich das erste (westliche)

Transekt des Gebietes F_West musste übersprungen werden, da ein aktives

Militärgebiet einen Durchflug untersagte. Die Schweinswalsichtungen waren

ungleichmäßig im Gebiet verteilt. Eine hohe Anzahl wurde im Norden gesichtet, so

dass ein Nord-Süd Gradient erkennbar ist (Abb. 8). Viele Schweinswale wurden auch

bei Fehmarn registriert, wobei die Dichte im Gebiet F_West nach Osten hin leicht

abnahm (Abb. 9). Alle Mutter-Kalb Paare wurden in der Nähe von Fehmarn gesichtet,

nördlich und westlich der Insel.


25

Abbildung 8: Schweinswalerfassung in der westlichen Ostsee im Juni 2008. Sichtungskarte mit Flugstrecke, Gruppengröße und Positionen der Mutter-Kalb-Paare.

Abbildung 9: Aufwandsbereinigte Rasterkarte mit mittlerer Schweinswaldichte pro Zelle (hier: 6x6 km). Datengrundlage: Schweinswalerfassung in der westlichen Ostsee im Juni 2008.


26

Die geschätzte Abundanz für das komplette Erfassungsgebiet in der Ostsee belief

sich im Juni 2008 auf 5.183 Tiere. Dies entspricht einer Dichte von 0,55 Tieren pro

km2. Die Dichte in Stratum E war mit 0,70 Tieren pro km2 höher als in F_West (0,40

Tiere pro km2).

Tabelle 7: Abundanzschätzung für das Gebiet E und F_West in der süd-westlichen Ostsee im Juni 2008. KI=Konfidenzintervall, VK=Variationskoeffizient

Gebiet Dichte [Ind./km2] (95% KI)


E 0,70 (0,38-1,38)

3297 (1786-6471) 0,34

F_West 0,40 (0,14-0,97)

1886 (647-4535) 0,48

total 0,55 (0,29-1,06)

5183 (2731-9907) 0,33


27

Diskussion

Die Dichte im Sylter Außenriff (bzw. C_Nord) im Juli 2008 war mit 2,28

vergleichsweise niedriger als eine für das gleiche Gebiet berechnete Dichte vom Juli

2004 (3,23 Tiere/km2, 95%KI: 1,45-6,59; Scheidat et al. 2006). Ein weiterer direkter

Vergleich mit den MINOS-Ergebnissen ist im Moment nur bedingt möglich, da das

Gebiet C bei den MINOS-Erfassungen noch einen größeren Bereich, südlich von den

Halligen bis zur Elbe, mit eingeschlossen hat. Der südliche Bereich wies generell

eine niedrigere Dichte auf als der Norden. Somit ist die mittlere Dichte für C niedriger

im Vergleich dazu, wenn nur das Gebiet C_Nord betrachtet werden würde. Vergleicht

man dennoch die Dichte für Gebiet C zur gleichen Jahreszeit so ergab sich im Juli

2002 eine Dichte von 1,09 (95%KI: 1,45-6,59), im Juli 2003 eine Dichte von 3,61

(95%KI: 1,66-7,33) und im Juli 2005 eine Dichte von 1,06 Tieren/km2 (95%KI: 0,40-

2,24) (Gilles et al. 2008). Um eine exakte Vergleichbarkeit zu gewährleisten, müssten

die MINOS-Daten teilweise neu ausgewertet werden, um die Dichte für C_Nord

bestimmen zu können.

Die Ergebnisse für den Bereich Ostfriesland und Borkum Riffgrund sind direkt

vergleichbar mit den MINOS-Daten. Im Gebiet D wurde im April 2006 eine Dichte von

1,46 (95%KI: 0,70-3,12) und im Mai 2006 eine Dichte von 0,55 (95%KI: 0,24-1,11)

geschätzt (Gilles et al. 2008). Somit liegt die hier berechnete Dichte von 0,90 im März

2009 und 0,55 im April 2009 im Rahmen dieser Schwankungen, obwohl ein Trend

erkennbar ist, dass die Dichte im Frühling etwas abgenommen hat. Es muss

berücksichtigt werden, dass sich die Schweinswalverteilungen während der beiden

aktuellen Flugerfassungen im Frühjahr 2009 deutlich unterschieden (s. Abb. 4-7). Die

Tatsache, dass die erste Befliegung vor den Rammarbeiten im Offshore-Windkraft-

Testfeld alpha ventus stattfanden und die zweite Befliegung nachweislich während

der Rammarbeiten, liefert erste Indizien, dass die ersten Rammarbeiten in alpha

ventus, die Ende April/Anfang Mai 2009 stattgefunden haben, die Verteilung und die

Dichte der Schweinswale negativ beeinflusst haben. Im Rahmen des

Standarduntersuchungkonzeptes (StUK und StUKplus) des BSH werden dazu

Untersuchungen durchgeführt. Es liegen jedoch noch keine Ergebnisse vor.


28

Die Gebiete vor Ostfriesland und im Bereich des Borkum Riffgrunds scheinen eine

zunehmende ökologische Bedeutung für Schweinswale zu bekommen, da es

während der Laufzeit der MINOS Projekte (2002-2007) zu einem Anstieg der

Schweinswaldichte kam. Seit 2004 wurden ansteigende Sichtungsraten in diesem

Gebiet registriert (Gilles et al. 2008, 2009). Dies jedoch vor allem im Frühling. Auch

Holland, Belgien und Nordfrankreich berichten vermehrt von Schweinswalsichtungen

und Strandungen (Kiszka et al. 2004, Camphuysen 2004). Zudem zeigte der

SCANSII Survey im Juli 2005, dass die durchschnittliche Schweinswaldichte im

Untersuchungsgebiet südlich von 56ºN im Vergleich zu 1994 etwa doppelt so hoch

war, während die Dichte in den nördlichen Gebieten um die Hälfte abgenommen

hatte; dies bei unveränderter Gesamtabundanz (SCANSII 2008). Die Zunahme des

Schweinswalvorkommens in diesem Gebiet wird mit einer Verlagerung der Bestände

der Schweinswale in der Nordsee in Verbindung gebracht. Fluktuationen in der

Populationsgröße werden als unwahrscheinlich erachtet, vermutlich wird die

Umverteilung durch lokale Reduktion oder Veränderung der Beuteverfügbarkeit

ausgelöst (Camphuysen 2004, SCANS 2008).

In der westlichen Ostsee können die Ergebnisse im MINOS-Gebiet E mit früheren

Erfassungen verglichen werden. Im Juni 2003 wurde im Gebiet E eine Dichte von

0,37 (95%KI: 0,17–0,80), im Juni 2005 eine Dichte von 0,42 (95%KI: 0,18–0,96) und

im Juni 2006 wurde eine Dichte von 0,19 Tieren/km2 (95%KI: 0,07–0,43) bestimmt

(Scheidat et al. 2008). Die im Rahmen der vorliegenden Erfassung bestimmte Dichte

von 0,70 im Juni 2008 weist daher im Trend eine ansteigende Dichte für das Gebiet

auf.

Ein direkter zeitlicher Vergleich mit den Ergebnissen der POD-Untersuchungen im

Bereich Fehmarn ist nicht möglich, da die Datenaufnahme an den Stationen B5

(FeOa), B6 (FeW) und B7 (Öjet) erst begann als die Flugzählungen schon

abgeschlossen waren. Die POD-Ergebnisse zeigen jedoch, dass der Bereich um

Fehmarn sehr häufig von Schweinswalen frequentiert wird (100%

Schweinswalpositive Tage und hoher Anteile schweinswalpositiver Stunden; siehe

DMM Bericht ab Seite 31).


29

Fazit

Insgesamt lässt sich feststellen, dass sich das Survey-Design der fluggestützten

Schweinswalerfassung bewährt hat und es wird vorgeschlagen dies auch in einem

zukünftigen Monitoring-Programm in der ausschließlichen Wirtschaftszone

beizubehalten. Das Design und die angewandte Methode ermöglichen die Erhebung

ausreichender Daten, um mittelfristig Trends zu ermitteln (v.a. auch im direkten

Vergleich mit den MINOS-Daten). Bezüglich der zeitlichen Komponente wird

vorgeschlagen den Erfassungszeitraum in C_Nord (jährlich) und den Ostsee-Strata

(Komplettbefliegung alle 3 Jahre) beizubehalten. Außerdem sollte ein Survey in der

kompletten deutschen Nordsee (AWZ plus 12 sm Zone) alle 3 Jahre durchgeführt

werden. Diese Erfassung schließt alle MINOS-Gebiete ein (A, B, C und D), wird ca. 8

Flugtage in Anspruch nehmen und das erste Mal im Juni/Juli 2009 stattfinden.

Für die Erfassung in Ostfriesland (D; Borkum Riffgrund) wird vorgeschlagen auch

zukünftig jährlich zwei Surveys durchzuführen, jeweils im März und April. Hiermit

kann einerseits das Abundanzmaximum in der Region zeitlich weiter eingegrenzt

werden; andererseits werden durch eine Doppelbefliegung mögliche Effekte wie

Dichtereduzierungen und Veränderungen der Verteilungsmuster von Schweinswalen

durch die zeitlich parallel stattfindenden Rammarbeiten im Testfeld alpha ventus

besser berücksichtigt sowie ggf. belegt.

Dieses Programm einer jährlichen Erfassung in besonders wichtigen Habitaten und

einer alle 3 Jahre stattfindenden Komplett-Befliegung, um den Schweinswalbestand

in den gesamtdeutschen Gewässern zu erfassen, erscheint sinnvoll um den

Anforderungen der FFH-Berichtspflicht gerecht zu werden.

Danksagung

Unser besonder Dank geht an die Piloten Kai-Uwe Breuel, Peter Bernemann und

Peter Siemiatkowski von der Sylt Air (Westerland) sowie an den Piloten Benjamin

Knoll von FLM Aviation (Kiel). Die Durchführung der Flugzählungen wäre unmöglich

gewesen ohne den besonderen Einsatz der Observer und Navigatoren: Helena Herr,

Kristina Lehnert, Linn Lehnert, Daniela Martensen-Staginnus, Carsten Rocholl und

Verena Peschko.


30

Literatur

Buckland ST, Anderson DR, Burnham KP, Laake JL, Borchers DL, Thomas L (2001) Introduction to distance sampling. Estimating abundance of biological populations. Oxford University Press, New York

Camphuysen CJ (2004). The return of the harbour porpoise (Phocoena phocoena) in Dutch coastal waters. LUTRA 47 (2): 113-122

DuFresne S, Fletcher D, Dawson S (2006) The effect of line-transect placement in a coastal distance sampling survey. Journal of Cetacean Research and Management 8: 79-85

Gilles A, Herr H, Lehnert K, Scheidat M, Kaschner K, Sundermeyer J, Westerberg U, Siebert U (2008). Erfassung der Dichte und Verteilungsmuster von Schweinswalen (Phocoena phocoena) in der deutschen Nord- und Ostsee. MINOS 2 - Weiterführende Arbeiten an Seevögeln und Meeressäugern zur Bewertung von Offshore - Windkraftanlagen (MINOS plus). Endbericht für das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit FKZ 0329946 B. Teilprojekt 2, 66 pp.

Gilles A, Scheidat M, Siebert U (2009) Seasonal distribution of harbour porpoises and possible interference of offshore wind farms in the German North Sea. Marine Ecology Progress Series 383: 295-307

Hiby AR, Lovell P (1998). Using aircraft in tandem formation to estimate abundance of harbour porpoise. Biometrics 54: 1280-1289

Hiby L (1999). The objective identification of duplicate sightings in aerial survey for porpoise. In: Garner GW, Amstrup SC, Laake JL, Manly BFJ, McDonald LL, Robertson DG (eds.). Marine mammal survey and assessment methods. A.A. Balkema, Rotterdam, p 179-189

Kiszka JJ, Haelters J, Jauniaux T (2004). The harbour porpoise (Phocoena phocoena) in the southern North Sea: a come-back in northern French and Belgian waters? Report for ASCOBANS. AC11/Doc. 24, 5 pp. http://www.service-board.de/ascobans_neu/files/ac11-24.pdf

Laake JL, Calambokidis J, Osmek SD, Rugh DJ (1997). Probability of detecting harbor porpoises from aerial surveys: estimating g(0). Journal of Wildlife Management 61: 63-75

Marsh H, Sinclair DF (1989). Correcting for visibility bias in strip transect surveys of aquatic fauna. Journal of Wildlife Management 53: 1017-1024

SCANSII (2008). Small Cetaceans in the European Atlantic and North Sea. Final report to the European Commission under project LIFE04NAT/GB/000245. Available from SMRU, Gatty Marine Laboratory, University of St Andrews, St Andrews, Fife KY16 8LB, UK.

Scheidat M, Gilles A, Siebert U (2005). Applying the circle-back method to estimate g(0) – experiences and results from aerial surveys in German waters. Proceedings of the workshop on ‘Estimation of g(0) in aerial line transect surveys of cetaceans’, held during the 18th European Cetacean Society Conference 2004 in Kolmarden, Sweden. ECS Newsletter 44: 20-25

Scheidat M, Gilles A, Kock K-H, Siebert U (2008) Harbour porpoise Phocoena phocoena abundance in the southwestern Baltic Sea. Endangered Species Research 5: 215-223

Slooten E, Dawson SM, Rayment WJ (2004) Aerial surveys for coastal dolphins: abundance of hector's dolphins off the south island west coast, New Zealand. Marine Mammal Science 20: 477-490


Erprobung eines Bund/Länder-Fachvorschlags für das Deutsche Meeresmonitoring von

Seevögeln und Schweinswalen als Grundlage für die Erfüllung der Natura 2000 -

Berichtspflichten mit einem Schwerpunkt in der deutschen AWZ von Nord- und Ostsee

(FFH-Berichtsperiode 2007-2012)

Teilbericht: Akustische Erfassung von Schweinswalen

Michael Dähne, Anja Gallus, Ursula K. Verfuß, Sven Adler, Dr. Harald Benke

Deutsches Meeresmuseum Stralsund


Erprobung Meeresmonitoring Schweinswale – Endbericht DMM Mai 2009

32

Erprobung Meeresmonitoring marine Säugetiere DMM

Zusammenfassung

Schweinswale sind gemäß Fauna-Flora-Habitat Richtlinie Anhang II und IV in eu-

ropäischen Gewässern zu schützen. Um sicherzustellen, dass Naturschutzmaßnah-

men, wie die Ausweisung von Schutzgebieten, effektiv funktionieren, muss überprüft

werden, wie sich der Bestand der zu schützenden Arten und Lebensräume

entwickelt. Für das Monitoring von Schweinswalen, insbesondere in Gebieten mit

geringen Dichten wie der östlichen deutschen Ostsee, hat sich das statische passiv

akustische Monitoring bewährt. Akustische Datenlogger werden im Meer verankert

und registrieren die Echoortungssignale von Schweinswalen.

Innerhalb der ‚Erprobung des Meeresmonitorings‘ wurden 12 Messstationen mit T-

PODs (Schweinswaldetektoren) in der deutschen Ostsee ab Juli 2008 verankert. Im

Vergleich zu vorhergehenden Projekten konnte die Verlustrate durch verbesserte

Messgeschirre erheblich gesenkt werden. Im Rahmen der gesamten Projektlaufzeit

sind keinerlei Verluste aufgetreten.

Für das Monitoring muss eine über lange Zeiträume gut durchführbare Auswer-

tungsmethode gefunden werden, die reproduzierbare Ergebnisse liefert. Für die Ge-

biete Fehmarnbelt und Kadetrinne bietet sich hier die automatische Detektion von

Schweinswallautsequenzen durch die Software T-POD.exe an. Es wurde überprüft,

welche Kategorie des Algorithmus die beste Übereinstimmung mit den Ergebnissen

früherer Projekte aufweist. Innerhalb dieser Projekte wurden die Klassifikationen der

automatischen Detektion visuell durch geschulte Bearbeiter verifiziert. Während für

die Gebiete westlich Rügens die Detektionsstufe Cet high+low zufriedenstellende

Ergebnisse liefert, sollte für die östliche Rügens gelegenen Areale weiterhin die vi-

suelle Durchsicht durchgeführt werden. In diesen Bereichen ist die Schweinswal-

dichte so gering, dass bereits geringe Anzahlen von Fehlklassifizierungen zu einem

verzerrten Bild z.B. der Saisonalität führen können.

Die vorläufigen Ergebnisse belegen die hohen Schweinswalregistrierungen um Feh-

marn und in der Kadetrinne, wie sie bereits in vorhergehenden Projekten beobachtet

wurden. Auch die saisonalen Muster ähneln denen der Vorgängerprojekte.


33

Rund um Fehmarn und in der Mecklenburger Bucht wurden an nahezu allen Tagen

Schweinswale registriert. In der Kadetrinne sank der prozentuale Anteil der

schweinswalpositiven Tage (SPT) an den Observierungstagen nicht unter 75 %. Von

einer weiteren quantitativen Analyse der Daten wurde bisher abgesehen, da noch

kein vollständiger Jahresverlauf an den Messstationen vorliegt.

Die Ergebnisse aus den Gebieten Adlergrund und Oderbank zeigten erhöhte

Registrierungsraten von bis zu 20% SPT im August 2008. Aufschlussreicher,

bezüglich der innerbaltischen Schweinswalpopulation, werden jedoch erst die noch

nicht vorliegenden Ergebnisse der Wintermonate Februar und März sein.

Summary

Harbour porpoises are protected under the Habitats Directive annex II and IV in Euro-

pean waters. Changes in abundance and distribution of protected habitats and spe-

cies need to be determined to ensure that protective measures, like the assignment

of special protected areas, are functioning. Static passive acoustic monitoring is a

useful method especially for areas with low abundance of harbour porpoises, like the

German Baltic Sea. Acoustic dataloggers are moored at sea and register the echolo-

cation signals of passing porpoises.

In this project, 12 measuring devices (T-PODs, Timing-POrpoise-Detectors) were

deployed in the German Baltic since July 2008. In comparison to previous projects,

the percentage of equipment losses was drastically reduced due to improved anc-

horing systems. Until now no losses occurred.

In order to conduct a monitoring the qualities of the used analysis methods needs to

be, that they can be carried out easily for a long time and produce repeatable results.

The automatic detection of harbour porpoise echolocation sequences, provided by

the Software T-POD.exe, could be a feasible choice for the areas Fehmarn and Ka-

det Trench. To test this theory, different classes of the automatic detection were

compared to previous results of other projects. Within these previous projects, the

automatic classifications were visually inspected for harbour porpoise click se-

quences. While the detection class Cet high+low produced good results for the areas

west of the island Rügen, it is recommendable to continue visual data inspection for


34

the areas east of Rügen. There, the harbour porpoise density is so low, that even a

small amount of false classifications may lead to distorted information, for instance

about seasonality.

The preliminary analysis shows high porpoise registrations around Fehmarn and the

Kadet Trench comparable to previous results of predecessor projects. Also, the sea-

sonal variation resemble their results.

Around Fehmarn, harbour porpoises were registered almost on every day. In the Ka-

det Trench at least 75 % porpoise positive days were determined. A further quantita-

tive analysis was not carried out, because we do not have acquired a full year of data

yet.

The results of Adler Ground and Odrabank show elevated registrations with up to

20 % porpoise positive days in August 2008. The data of the winter months, which

still needs to be gathered, may be more informative about the Proper Baltic harbour

porpoise population.


35

Aufgabenstellung

Schweinswaldetektoren (T-PODs = Timing POrpoise Detectors) sind autonome

Messgeräte, die kontinuierlich ihre Umgebung auf Schweinswal-Echoortungslaute hin

abhorchen. Sie registrieren Zeitpunkt und Länge von Lautereignissen mit bestimmten

Kriterien, die auf Schweinswallaute zutreffen.

Ziel des Erprobungsvorhabens ist es, ein Messnetz von 12 T-PODs in ausgewählten

Gebieten der Ausschließlichen Wirtschaftszone der deutschen Ostsee zu installieren,

um das Vorkommen und die Verteilung von Schweinswalen und die Habitatnutzung

insbesondere auf Saisonalität hin zu untersuchen.

Methode

Messstationen

In Absprache mit dem Bundesamt für Naturschutz (BfN) wurden 12 Messstationen

für das einjährige Erprobungsvorhaben in der deutschen Ausschließlichen Wirt-

schaftszone (AWZ) ausgewählt (Abb.1 und Tab. 1). An allen Positionen wurden

schon über einen Zeitraum von mehreren Jahren Schweinswaldetektoren vom Deut-

schen Meeresmuseum eingesetzt und erfolgreich Daten erhoben (Honnef et al.

2006, Meding et al. 2007, Verfuß et al. 2007 und 2008). Die Genehmigungen für das

Ausbringen und Betreiben der Messstellen wurden durch die Wasser- und Schiff-

fahrtsämter Stralsund und Lübeck (WSA) ausgestellt. Die Stationen befinden sich

zum großen Teil in Seegebieten mit hohem Schiffsverkehr. Aus diesem Grund wur-

den die Positionen so ausgewählt, dass sie sich, wenn möglich, in der Nähe eines

Seezeichens befinden. An einigen Positionen wurden durch die WSA Stralsund und

Lübeck eine Sicherung der Messstelle durch eine ODAS Warntonne vorgeschrieben.

Diese wurden beim WSA gemietet und durch diese ausgebracht. An zwei Stationen

in der Pommerschen Bucht werden Spieren des Deutschen Meeresmuseums einge-

setzt, um die T-POD Verankerungen vor unbeabsichtigtem Überfahren zu schützen

und somit deren Sicherheit zu erhöhen.


36

Abbildung 10: Geographische Position der T-POD Stationen in der Ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) der deutschen Ostsee.

Tabelle 8: Geographische Lage der T-POD Stationen in der AWZ der deutschen Ostsee

Station Abk.

Station Name

östliche Länge

nördliche Breite

Wassertiefe [m]

Seezeichen gemietet

Seezeichen vorhanden

eigenes Seezeichen

B5 FeOa 011° 19,10' 54° 30,80' 28 xB6 FeW 011° 12,95' 54° 34,74' 28 xB7 Öjet 011° 00,50' 54° 36,50' 25 xC8 MBN 011° 43,00' 54° 21,50' 24 xD8 K69a 012° 04,93' 54° 23,27' 20 xD9 K70 012° 09,85' 54° 23,39' 20 x

D10 K71 012° 15,27' 54° 27,27' 20 xG25 Gru 014° 20,85' 54° 44,49' 16 xG28 WOA 014° 13,10' 54° 36,50' 26 xH18 NRE 014° 10,00' 54° 28,00' 13 xH21 ONo 014° 27,00' 54° 26,55' 9 xH23 Ban 014° 24,95’ 54° 19,65’ 7 x

Verankerung

An jeder Messstelle ist ein 50-85 m langes stahlverstärktes Herkulesseil mit einem

Betonstein (0,5-2 t) und einem weiteren ca. 30 kg schweren Betongewicht samt drei


37

Meter langer Ankerkette ausgelegt (Abb.2). Daran ist ein Polyamid-Tampen befestigt,

der ca. 1/3 länger als die Wassertiefe ist. Als Oberflächenmarkierung werden zwei

Bojen sowie eine 3,5 m hohe Fähnchenboje genutzt. An diesem Steder sind zwei

Fahnen und ein Radarreflektor entsprechend den Vorgaben der WSA befestigt. Das

Messgerät selbst ist 5 bis 7 m unter der Wasseroberfläche an einem weiteren Tam-

pen ausgebracht. Das untere Tampenende ist mit dem Herkulesseil verbunden und

zusätzlich durch ein kleines Betongewicht beschwert.

Ein Verdriften oder Verschleppen der Messstation wird durch dieses neu entwickelte

Verankerungssystem verhindert. Außerdem kann das Messgerät auch bei fehlender

Oberflächenmarkierung geborgen werden. Wartungsarbeiten an benachbarten See-

zeichen können ebenfalls reibungslos durchgeführt werden. Das Verankerungssys-

tem wurde in Zusammenarbeit mit dem Wasser- und Schifffahrtsamt (WSA) Stral-

sund entwickelt. Die Betonsteine wurden freundlicherweise vom WSA Stralsund zur

Verfügung gestellt und ausgebracht.

Im Zuständigkeitsbereich des WSA Lübecks wurden die Messgeschirre direkt an be-

reits vorhandenen Seezeichen, hauptsächlich Kardinaltonnen, angeschlagen.


38

Abbildung 11: T-POD Verankerung. Ein Betonstein (500 bzw. 2000 kg) ist über ein stahlverstärktes Herkulesseil mit kleinen Ankersteinen verbunden, an denen der T-POD bzw. die Oberflächenmarkierung befestigt ist.

Kalibrierung

Die im Rahmen des MINOS-Projektes entwickelte Kalibriermethode wird für alle am

Deutschen Meeresmuseum genutzten T-PODs als Standardkalibrierung angewandt

(Dähne et al., 2006a, Verfuß et al., 2004). Sie erwies sich als eine sinnvolle Eichung

der Geräte, die Aufschluss über deren Aufnahmecharakteristik ergibt. Über die Ein-

stellungen (settings) der Geräte kann ein Schwellenwert vorgegeben werden, der

sich auf die Sensitivität auswirkt. Somit können die T-PODs in einem gewissen Rah-

men auf die gleiche Sensitivität (Standard 127 dB re 1 µPaPP) eingestellt werden, so

Steder mit Fahne

ODAS

Kette

Herkulesseil

Ankersteine

Betonstein

T-POD

kleine Boje

große Boje

kleine Boje

10m Herkulesseil


39

dass Sensitivitätsunterschiede vermieden werden können und die Daten unter-

schiedlicher T-PODs direkt vergleichbar sind.

Auswertung

Mit dem in der Software T-POD.exe (Version 7.41) enthaltenen Algorithmus (Version

3.0) wurden die Rohdaten nach aufgezeichneten Lautsequenzen durchsucht und

nach der Wahrscheinlichkeit klassifiziert, mit der sie von Schweinswalen stammen.

Die prozessierten Daten werden dabei fünf Klassen zugeordnet. Bei den Lauten der

ersten zwei Klassen (Cetacean High Probability (Cet high) und Cetacean Low Pro-

bability (Cet low)) handelt es sich mit hoher bzw. weniger hoher Wahrscheinlichkeit

um Schweinswalregistrierungen. Sequenzen der Klassen doubtful (?) und very

doubtful (??) sind meist anderen Ursprungs. Die fünfte klassifiziert Bootssonare.

Die bisher durch das Deutsche Meeresmuseum durchgeführten Projekte mit statio-

närem akustischen Monitoring nutzten die Erfahrung der ausgebildeten Wissen-

schaftler um die durch die Software T-POD.exe klassifizierten Lautsequenzen zu

überprüfen. Dabei wurden objektive festgelegte Kriterien genutzt, um Schweinswal-

lautsequenzen von denen anderen Ursprungs zu unterscheiden. Subjektive Ein-

schätzungen unterschiedlicher Wissenschaftler wurden durch einen stetigen Abgleich

der Ergebnisse vermieden.

Das Monitoring der letzten Jahre hat gezeigt, dass die Schweinswaldichte in den Ge-

bieten westlich der Darßer Schwelle hoch genug ist, um für ein zukünftiges Natura

2000 Monitoring auf eine visuelle Nachkontrolle der vom Algorithmus klassifizierten

Lautsequenzen zu verzichten und für die Auswertung auf bestimmte Algorithmus-

Klassen zurückzugreifen.

Deshalb wurde innerhalb dieses Projektes eine Überprüfung des T-POD Algorithmus

vorgenommen, die auf Grundlage der innerhalb der in folgenden Projekten erhobe-

nen Daten durchgeführt wurde: PODs, EMSON, MINOS, Jastarnia und MINOS+.

Östlich der Darßer Schwelle erwies sich die Schweinswaldichte über die letzten

Jahre hinweg als so niedrig, dass auf die vom Algorithmus klassifizierten Lautse-

quenzen cet high bis very doubtful zurückgegriffen werden muss. Eine visuelle Kont-

rolle ist v. a. wegen der hohen Anzahl von Lautsequenzen anderer Lautquellen als

Schweinswale in der very doubtful-Klasse unabdingbar.


40

Die im Rahmen dieses Projektes in der Pommerschen Bucht gewonnenen Daten

(Messstationen G25, G28, H18, H21, H23) wurden daher visuell auf Schweinswal-

lautsequenzen hin geprüft und der Prozentsatz an Schweinswalpositiven Tagen

(SPT: Tage mit mindestens einer Echoortungssequenz) pro Monat ermittelt.

Bei den Daten von Stationen im Fehmarnbelt, der Mecklenburger Bucht und Kadet-

rinne wird, gemäß unserem Angebot, auf eine visuelle Kontrolle verzichtet. Es wird

der Prozentsatz an SPT pro Monat mit Hilfe ausgewählter Algorithmus-Klassen er-

mittelt. Um einschätzen zu können, welche der Klassifizierungen des Algorithmus für

eine automatische Analyse am geeignetsten sind, wurden Tests an den Daten des

PODs, EMSONs, MINOS, Jastarnia und MINOS+ Projektes durchgeführt.

Qualität der Algorithmusklassifizierungen

Um die Qualität des Algorithmus mit den eigenen Daten zu überprüfen, wird an die-

ser Stelle bewusst auf die vom Hersteller vorgegebene Einteilung in wahrscheinliche

Schweinswalkategorien (Cet High und Cet Low) sowie Kategorien die wahrscheinlich

keine Schweinswale enthalten (doubtful und very doubtful) verzichtet. Es werden alle

Klassen von Cet high bis very doubtful als mögliche Schweinswalregistrierungen in

Betracht gezogen.

Die 10 Minuten Intervalle mit Registrierungen in den Stufen Cet High, Cet Low,

doubtful und very doubtful wurden prozessiert (Algorithmus Version 3.0), exportiert

und visuell überprüft. Bei der visuellen Kontrolle wurden die vom Algorithmus er-

kannten Lautsequenzen in Schweinswalsequenzen und nicht vom Schweinswal

stammende Sequenzen unterteilt.

Für die weiteren Analysen wurden sogenannte Detektionsstufen (DS) eingeführt:

• DS (Cet high): 10 Minuten Intervall, in der sich eine als Cet High klassifizierte

Lautsequenz befindet.

• DS (Cet high+low): 10 Minuten Intervall, in der sich eine als Cet High oder als

cet low klassifizierte Lautsequenz befindet.

• DS (Cet high-doubtful): 10 Minuten Intervall, in der sich eine als Cet High,

Cet Low oder doubtful klassifizierte Lautsequenz befindet.


41

• DS (Cet high-very doubtful): 10 Minuten Intervall, in der sich eine als Cet

High, Cet Low, doubtful oder very doubtful klassifizierte Lautsequenz befindet.

Befindet sich keine der in den jeweiligen Detektionsstufen genannten Klassen in ei-

nem 10 Minuten Intervall, wird dieses als negativ definiert. Ist eine der genannten

Klassen vorhanden, so ist das Interval für die entsprechende DS positiv.

Stimmt der Algorithmus mit der visuellen Kontrolle überein, ist das Ereignis korrekt

erkannt worden, bei Nicht-Übereinstimmung handelt es sich um ein falsch klassifi-

ziertes Ereignis. So gelten für die 10 Minuten-Intervalle mit Registrierungen:

• Korrekt positiv (KP)

o Sequenz stammt von Schweinswal(en) und wurde vom Algorithmus in

der betrachteten Detektionsstufe klassifiziert

• Korrekt negativ (KN)

o Sequenz stammt von anderen Lautquellen und wurde nicht vom Algo-

rithmus in der betrachteten Detektionsstufe klassifiziert

• Falsch positiv (FP)

o Sequenz stammt von anderen Lautquellen wurde aber vom Algorithmus

in der betrachteten Detektionsstufe klassifiziert

• Falsch negativ (FN)

o Sequenz stammt von Schweinswal(en), wurde aber vom Algorithmus in

der betrachteten Detektionsstufe nicht klassifiziert

Weiterhin könnten im gesamten Datensatz unklassifizierte Lautsequenzen (U) von

Schweinswalen enthalten sein, die der T-POD Algorithmus in keiner der oben ge-

nannten Stufen detektiert hat.

Bei der anschließenden Analyse wurden nur die Falschklassifizierungen berücksich-

tigt (falsch positiv und falsch negativ). Dabei wurden der prozentuale Anteil der FN

und FP der analysierten Daten als Maß für die Wahrscheinlichkeit beider Fehler ad-

diert um die höchstmögliche Abweichung zu charakterisieren. Dabei ist die Wahr-

scheinlichkeit der Klassifizierungen für jede Detektionsstufe separat wie folgt zu be-

trachten:

1=++++=UFNFPKNKPEPPPPPP (1)


42

Wobei PE die Wahrscheinlichkeit aller Ereignisse ist und die Wahrscheinlichkeit der

Registrierung eines Schweinswals (PS) unter Vernachlässigung der unklassifizierten

Sequenzen (PU) ergibt sich zu:

FNKPFPKNSPPPPP +=!!= 1 (2)

Für die Auswertung wurde außerdem berücksichtigt, dass sowohl die Tiefe einer

Messstation (als Maß für ein eventuell vorhandenes Hintergrundrauschen) als auch

die saisonal bedingten Schwankungen der Schweinswaldichte einen Einfluss auf die

Ergebnisse ausüben können.

Für den statistischen Vergleich der Summe der Falschklassifizierungen (PF)

FPFNFPPP += (3)

wurden Generalized Linear Models (Dobson, 1990) genutzt mit der Software R 2.8.1

(R Development Core Team, 2008).

Weitere Betrachtungen zu Standardverfahren zur Auswertung der Daten von passi-

vem akustischen Monitoring werden im AMPOD-Projekt vorgestellt (Verfuß et al.,

2007a).

Schweinswalpositive Zeiteinheiten

Um Unterschiede in den Registrierungsraten zu verdeutlichen wurden die Zeitein-

heiten Schweinswalpositive Tage (SPT) und Schweinswalpositive Stunden (SPH)

genutzt. Eine Vergleichbarkeit mit vorher durchgeführten Studien wie Dähne et al.,

2007; Honnef et al., 2006; Meding et al. 2007 und Verfuß et al., 2007b ist auf Grund

der neuen Untersuchungsmethode (automatische Auswertung) nur bedingt möglich.

Ergebnisse auf Adlergrund und Oderbank sind direkt vergleichbar, da sich die Me-

thode nicht geändert hat (Meding et al., 2008).

Ergebnisse

Die Datenerhebung verlief durch die neuen Verankerungsgeschirre problemlos

(Abb. 3). Verzögerungen beim Beginn der Messreihe sind durch das Ausbringen der


43

Markierungstonnen insbesondere im Zuständigkeitsbereich des WSA Lübecks auf-

getreten.

Zwei Stationen in der Pommerschen Bucht konnten erst im September besetzt wer-

den, da die vorgeschriebenen Warntonnen vom WSA Stralsund erst zu diesem Zeit-

punkt zur Verfügung gestellt und ausgebracht wurden. Eine Besetzung der bean-

tragten Positionen ohne diese Warntonnen ist untersagt.

An allen Messpositionen konnten Daten gewonnen werden. Dabei ist die entstan-

dene Datenreihe im Vergleich zu vorhergehenden und laufenden Projekten beispiel-

los. Alle Positionen waren durchgängig besetzt. Eine Ausnahme gab es an der

Messstation Öjet.

Ausbringungszeitraum (Monat.Jahr)

07.08 08.08 09.08 10.08 11.08 12.08 01.09 02.09 03.09 04.09 05.09

Messposition

B5

B6

B7

C8

D8

D9

D10

G25

G28

H18

H21

H23

Fehmarn O

Fehmarn W

Öjet

Meckl Bucht N

Kadet K69A

Kadet K70

Kadet K71

Grund

Wrack OderAdler

NO REDA

Oder N

Bank

Station besetztDaten i.O.

Abbildung 12: Untersuchungszeitraum an den 12 Stationen in der Ostsee.

Hier wurde während der Wartung bei heftigem Seegang (Beaufort 5-6) das Herkules-

seil durchgerissen und musste ersetzt werden. Diese Wartung konnte nur durch das

WSA Lübeck vorgenommen werden. Nach diesem einzigen wartungsbedingtem


44

Ausfall wurden die Herkulesseile um ca. 30 m verlängert, um Wartungsarbeiten zu-

künftig zu erleichtern.

Verankerungen

Die eingesetzten Verankerungen haben sich bewährt und sollten weiterhin eingesetzt

werden. Insbesondere die Verlustrate konnte gegenüber bisherigen Projekten (0,6

Messgeräte Verlust pro Jahr pro Station) zu diesem erheblich reduziert werden. Bis-

her sind keinerlei Verluste aufgetreten. Die innerhalb der Erprobung des Bund-

/Länderfachvorschlages aufgenommenen Daten sind dementsprechend hinsichtlich

ihrer Aussagekraft als hochwertig einzuschätzen.

Überprüfung der Klassifizierungsklassen

Ausgewählte Ergebnisse vorheriger Projekte wurden hinsichtlich der Qualität der

Klassifizierungen des Algorithmus (Version 3.0) überprüft. Einen Überblick über diese

Datengrundlage gibt Tabelle 9. Für Fehmarn konnten also z.B. 62 PF-Werte pro Mo-

nat und Messposition, entsprechend einer fünfjährigen Datenreihe an einer Messsta-

tion, berücksichtigt werden. Für die Areale Adlergrund und Oderbank entsprächen

die genutzten 263 PF-Werte einer Datenreihe von 22 Jahren an einer Messposition.

Tabelle 9: Datengrundlage für die Untersuchung der Detektionsstufen

Areal Anzahl der ausgewerteten

10 Minuten Intervalle

n (nach Monaten und Statio-

nen gruppierte PF-Werte)

Fehmarn 20472 62

Kadetrinne 25641 113

Oderbank und Adlergrund 43550 263


45

Für die Bereiche um Fehmarn eignen sich die DS Cet high+low und Cet high-doubt-

ful, die gegenüber der manuellen Durchsicht ca. 20% Abweichungen aufweisen

(Abbildung 13). In der DS Cet High ist die Anzahl der falsch negativ klassifizierten

Ereignisse stark erhöht, es treten aber nahezu keine falsch positiv klassifizierten

Ereignisse auf. Dies bedeutet, dass diese Detektionsstufe nicht alle Schweinswalre-

gistrierungen enthält, aber die Registrierungen in dieser Stufe sehr wahrscheinlich

von Schweinswalen stammen. Im Gegensatz dazu treten in der Stufe Cet high-very

doubtful überdimensional viele falsch positiv klassifizierte Ereignisse auf, d. h. Regist-

rierungen, die nicht von Schweinswalen stammen (wie vom Hersteller auch angege-

ben). Insgesamt weist die Detektionsstufe Cet high+low die geringste Streuung auf.

Ein statistischer Vergleich der potentiell nutzbaren Stufen Cet high+low und Cet high-

doubtful ergab keine Unterschiede in der Anzahl der Fehlklassifizierungen (GLM,

p=0.5486).

Ein ähnliches Bild ist für die Kadetrinne erkennbar (Abbildung 14). Hier nimmt aber

die Variabilität der Klassifikationsgenauigkeit für die Stufe Cet high-doubtful

gegenüber von Cet high+low zu. Im statistischen Vergleich zeigt sich, dass der

Unterschied der PF in den Kategorien stark signifikant ist (GLM, p=1,4e-6).


46

Abbildung 13: Abweichung der Ergebnisse der vier Detektionsstufen von der visuellen Kontrolle in den Bereichen um Fehmarn.

Mon

at

Cet high Cet

high+low

Cet high-

doubtful

Cet high-

very

doubtful

Wassertiefen (m

)

10 20

30

Detektionsstufen


47

Abbildung 14: Abweichung der Ergebnisse der vier Detektionsstufen von der visuellen Kontrolle in den Bereichen der Kadetrinne.

Mon

at

Cet high Cet

high+low

Cet high-

doubtful

Cet high-

very

doubtful

Wassertiefen (m

)

10 20

Detektionsstufen


48

Abbildung 15: Abweichung der Ergebnisse der vier Detektionsstufen von der visuellen Kontrolle für die Bereiche Adlergrund und Oderbank.

In den Bereichen Fehmarn und Kadetrinne ist kein genereller Trend bezüglich der

saisonalen Verteilung und der Tiefenklassen in der Detektionsstufe Cet high+low er-

kennbar.

Mon

at

Cet high Cet

high+low

Cet high-

doubtful

Cet high-

very

doubtful

Wassertiefen (m

)

10 20

30

Detektionsstufen


49

Somit sollte die Detektionsstufe Cet high+low des Algorithmus 3.0 für künftige Aus-

wertungen genutzt werden, da sie die geringsten Abweichungen von der visuellen

Kontrolle aufweist.

Für die Oderbank ergibt sich ein anderes Bild mit niedrigen Fehlklassifizierungsraten

unabhängig von Tiefenklasse und Saison in der Detektionsstufe Cet high (Abbildung

15). Leider beinhaltet dies auch einen wesentlichen Informationsverlust. In dem

betrachteten Zeitraum wurden insgesamt 186 Schweinswalsequenzen durch die vi-

suelle Kontrolle verifiziert, aber nur 94 Ereignisse in der Stufe Cet high klassifiziert.

Von diesen 94 Ereignissen waren zudem 25 Falschklassifizierungen enthalten.

Würde man die nächste Stufe ebenfalls betrachten (Cet high+low), würden viele

Fehlklassifizierungen hinzukommen. Einen Einblick in das Verhältnis zwischen den in

den Detektionsstufen enthaltenen Schweinswalsequenzen und der Anzahl der Fehl-

klassifizierungen geben Abbildung 16 und Abbildung 17.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Cet high Cet high+low Cet high -doubtful Cet high -very doubtful

Detektionsstufen (DS)

Abbildung 16: Anzahl der vom Algorithmus in Stufen eingeteilten 10 Minuten Intervalle.


50

1

10

100

1000

10000

100000

Cet high Cet high+low Cet high -doubtful Cet high -very doubtful

Detektionsstufen (DS)

Abbildung 17: Anzahl der falsch klassifizierten 10 Minuten Intervalle in den einzelnen Stufen, beachte: logarithmische Skalierung der y-Achse

Für die Oderbank bedeutet dies, dass auch zukünftig die visuelle Kontrolle notwendig

sein wird, da nur so sichergestellt werden kann, dass innerhalb dieses Gebietes nied-

riger Schweinswaldichte alle Ereignisse erfasst werden.

Für die Auswertungen in diesem Bericht wurde dementsprechend die Stufe Cet

high+low für die Bereiche um Fehmarn und die Kadetrinne genutzt. Für Adlergrund

und Oderbank hingegen, wurden alle Detektionsstufen exportiert und visuell verifi-

ziert.

Schweinswalpositive Tage

In den Bereichen rund um Fehmarn und an der Station in der Mecklenburger Bucht

wurden zwischen 90 und 100 % schweinswalpositiver Tage zwischen Juli 2008 und

Februar 2009 aufgezeichnet (Abbildung 18). Dies bestätigt die in diesem Gebiet für

die Deutsche Ostsee vergleichsweise hohe Schweinswaldichte, die durch vorherge-

gangene akustische (Honnef et al., 2006), aber auch visuelle (Gilles et al., 2008;

Scheidat et al., 2008) Studien belegt wurde. Innerhalb dieser Bereiche ist mit der Ein-

heit SPT keine Saisonalität nachweisbar.

An den drei Stationen in der Kadetrinne wurde die höchste Prozentzahl SPT von Au-

gust bist Oktober 2008 mit nahezu 100 % aufgezeichnet. Danach wurden Tage mit


51

Schweinswalregistrierungen graduell weniger. Dieses Maximum in den späten Som-

mer bzw. frühen Herbstmonaten wurde ebenfalls in vorhergehenden Jahren regist-

riert (Dähne et al., 2006b, Honnef et al., 2006).

0%

20%

40%

60%

80%

100%

7 8 9 10 11 12 1 2

2008 2009

Monat, Jahr

Fehmarn

Kadetrinne

Mecklenburger Bucht

Adlergrund

Oderbank + Usedom

Abbildung 18: Prozentualer Anteil der Schweinswalpositiven Tage an der Gesamtzahl aller Aufnahmetage für die Untersuchungsgebiete Fehmarn (3 Stationen), Mecklenburger Bucht (1 Station), Kadetrinne (3 Stationen), Adlergrund (2 Stationen), Oderbank (3 Stationen)

Insbesondere den Bereichen Adlergrund und Oderbank sollte besondere Aufmerk-

samkeit gelten, da hier die nur noch in geringen Anzahlen existierenden Schweins-

wale der zentralen Ostsee vorkommen. Hier wurden von Juli 2008 bis Februar 2009

nahezu in jedem Monat Schweinswale registriert. Maximal wurden dabei 20 % SPT

nicht überschritten.

Der saisonale Verlauf der schweinswalpositiven Tage ist innerhalb der Gebiete Ad-

lergrund und Oderbank ähnlich. Ein Maximum wurde in beiden Gebieten im August

2008 mit ca. 20 % SPT (Adlergrund) bzw. 12 % (Oderbank) registriert. Dass dieses

Maximum zur selben Zeit wie das Maximum in der Kadetrinne auftritt, unterstützt die

Hypothese, dass sich im Sommer auf Adlergrund und Oderbank Tiere der Beltsee-

population aufhalten können (Meding et al., 2008; Scheidat et al., 2008).


52

Die Ergebnisse der einzelnen Messstationen sind in Abbildung 19 dargestellt.

#S

Abbildung 19: Kartografische Darstellung der Schweinswalpositiven Tage an den einzelnen Messpositionen. Die manuell überprüften Registrierungen auf Adlergrund und Oderbank sind in orange und die automatisch ausgewerteten Ergebnisse (Cet High und Cet Low) von Fehmarnbelt/Mecklenburger Bucht und Kadetrinne sind in grau dargestellt.


53

Schweinswalpositive Stunden

Generell ist bei der Auswertung der schweinswalpositiven Stunden eine höhere Va-

riabilität zu erwarten (Dähne et al. 2006a; Tregenza, 2006; Tregenza et al. 2007). Die

Bereiche Adlergrund und Oderbank werden in diesem Zusammenhang nicht darge-

stellt, da eine Auswertung in dieser kleineren Zeiteinheit die Variabilität der Ergeb-

nisse erhöhen würde, ohne die Qualität der resultierenden Aussage zu verbessern.

Generell wurden in den Bereichen Fehmarn, Mecklenburger Bucht und Kadetrinne

hohe Anteile schweinswalpositiver Stunden aufgezeichnet. Die höchsten wurden da-

bei im Dezember 2008 bei Fehmarn mit ca. 48 % und die geringsten im Januar 2009

in der Kadetrinne mit ca. 12 % aufgezeichnet (Abbildung 20).

Für die Bereiche um die Insel Fehmarn deutet sich die auch in vorhergegangenen

Datenaufnahmen gefundene Bimodalität der schweinswalpositiven Stunden an

(Dähne et al., 2007; Honnef et al., 2006). Die SPH fallen vom August 2008 bis auf

ein Minimum von 25 % im November 2008 und steigen dann wieder auf 44 % im Ja-

nuar 2009.

Für die Kadetrinne ist ein deutlicher saisonaler Verlauf der SPH feststellbar, der in-

nerhalb des Untersuchungszeitraumes Minima am Anfang und Ende des Zeitraumes

und ein Maxima im September 2008 aufweist. Im September wurden dabei ähnliche

prozentuale Anteile der SPH in allen drei Arealen registriert.

Um einen Vergleich mit den vorangegangenen Jahren zu ermöglichen, sollte ein

kompletter Jahresverlauf mit den Daten vergangener Jahre verglichen werden um

insbesondere die saisonalen Schwankungen zu berücksichtigen. Dementsprechend

erscheint ein solcher Vergleich hier noch nicht angebracht, da der saisonale Verlauf

der SPH insbesondere für Fehmarn noch nicht ausreichend charakterisiert ist.


54

0%

10%

20%

30%

40%

50%

7 8 9 10 11 12 1

2008 2009

Monat, Jahr

Fehmarn

Kadetrinne

Mecklenburger Bucht

Abbildung 20: Schweinswalpositive Stunden pro Monat gemittelt für die Stationen in den Arealen Fehmarn (3 Stationen), Kadetrinne (3 Stationen) und Mecklenburger Bucht (1 Station)

Fazit

Die für das Monitoring von Schweinswalen in der ausschließlichen Wirtschaftszone

der deutschen Ostsee aufgezeichnete Datenreihe an den 12 Messpositionen ist

bisher sehr konsistent und wird nach Aufnahme eines kompletten Kalenderjahres zu

einer sinnvollen Auswertung führen.

Ob die Anzahl der Messpositionen ausreichend ist, um die Vorgaben der Europä-

ischen Union bezüglich des Natura 2000 Monitorings zu erfüllen, kann, auf Grund

von eventuellen Geräteverlusten, ebenfalls erst am Ende des Jahres abgeschätzt

werden. Bisherige Untersuchungen zeigten jedoch, dass für die Gebiete Fehmarnbelt

und Kadetrinne mindestens 4 Messstationen gebraucht werden (Dähne et al. 2008).

Die Ergebnisse bezüglich der Häufigkeiten von registrierten Schweinswalen im

Rahmen des vorliegenden Vorhabens zeigen einen ähnlichen saisonalen Verlauf wie

die zuvor am Deutschen Meeresmuseum erhobenen Daten aus den Jahren 2002 bis

2007. Insbesondere zwischen August und November werden bis zu 30 %

schweinswalpositive Stunden (SPH) an den Stationen um Fehmarn, in der


55

Mecklenburger Bucht und der Kadetrinne aufgenommen, während die

schweinswalpositiven Tage (SPT) zwischen 80 und 100 % im selben Zeitraum

liegen. Hiermit wird die ökologische Bedeutung dieser Gebiete für Schweinswale

untermauert.

Für Adlergrund und Oderbank wurde ein Maximum der SPT im August 2008 aufge-

zeichnet. Mit bis zu 20 % SPT ist dieser Wert auch im Vergleich mit dem vorherge-

henden Jastarnia-Projekt als hoch einzuschätzen. Hier wird eine Ausbreitung der

Beltsee-Schweinswalpopulation in die östlichen Gebiete vermutet. In diesem, mit we-

sentlich mehr Messstationen arbeitenden Projekt, wurde ein zweites Maximum der

schweinswalpositiven Tage zwischen Januar und März gefunden. Dieser Peak

konnte bisher durch die Datenaufnahme für das Monitoring nicht belegt werden.

Ein Abgleich der Flugtransekterfassungen mit den Daten des akustischen

Monitorings im Bereich der westlichen Ostsee ist zu begrüßen, konnte jedoch für die

vorliegende Monitoringphase nicht erfolgen, da zum Zeitpunkt der Befliegung im

(Monat/Jahr) im Gebiet Fehmarnbelt aufgrund logistischer Probleme noch keine

PODs positioniert werden konnten. Es ist wünschenswert dies im Rahmen der

laufenden Monitoringphase (2009/2010) nachzuholen.

Danksagung

Unser Dank gilt in erster Linie unseren Kolleginnen und Kollegen am Deutschen

Meeresmuseum, insbesondere Martin Jabbusch, Kathrin Krügel, Anja Brandecker

und den Mitarbeitern der Verwaltung. Den Schiffsbesatzungen des Traditionskutters

MS “Seefuchs“, sowie der Behördenschiffe der Wasser- und Schifffahrtsämter Lü-

beck und Stralsund für das Ausbringen der Messstationen. Herrn Berger und Herrn

Ahrendt vom WSA Stralsund danken wir für ihre Unterstützung bei der Entwicklung

des verbesserten Verankerungssystems. Nicht zuletzt möchten wir uns bei Herrn

Narberhaus und Herrn Hübner vom Bundesamt für Naturschutz (Vilm) für ihre fort-

währende Unterstützung des Projektes bedanken.


56

Literatur

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Teilbericht Schweinswale - BfN€¦ · 2008, a total of 212 harbour porpoise sightings were...

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