Quantifizierung der Stickstoffsenken in der Ostsee unter Berücksichtigung von Umweltvariablen.
Final Report Abstract
Den mikrobiellen Prozessen Denitrifizierung und Anammox kommt eine zentrale Bedeutung im aquatischen Stickstoffkreislauf zu. Beide Prozesse überführen die reaktiven Stickstoffverbindungen (Nitrat, Nitrit, Ammonium) in N2-Gas. Da den Mikro- und Makroalgen auf diesem Wege ein notwendiger Nährstoff entzogen wird, wirken sie der Eutrophierung entgegen. Beide Prozesse werden durch eine Vielzahl von äusseren Faktoren wie Substratverfügbarkeit, Temperatur, Sauerstoffgehalt gesteuert und bis heute sind weder alle Regulationsmechanismen noch die Interaktion beider Prozesse abschließend geklärt. Im Rahmen des Projektes “Quantifizierung von Stickstoffverlusten über die mikrobiellen Prozesse Denitrifizierung und Anammox in Sedimenten und der Wassersäule für das Ökosystem Ostsee” sollte ein Gesamtverlust an reaktivem Stickstoff für das stark von anthropogenen Stickstoffeinträgen beeinflusste Ökosystem der Ostsee ermittelt werden. Hierzu wurden mittels der Isotope-Pairing-Technik sowohl in der suboxischen Wassersäule der zentralen Ostsee als auch an verschiedenen Sedimenttypen die N2-Produktionsraten ermittelt und anschließend auf das Gesamtgebiet der Ostsee hochgerechnet. In der Wassersäule konnten weder Denitrifizierung noch Anammoxraten nachgewiesen werden, in den Sedimenten wurde zudem keine Anammox Aktivität festgestellt. Eine signifikante positive Korrelation bestand zwischen der Denitrifizierungsrate in den Sedimenten und dem Gehalt an organischem Kohlenstoff an der Sedimentoberfläche, was darauf hindeutet, dass diese Variable in starkem Maße die Denitrifizierung in den Ostseesedimenten beeinflusst. Demgegenüber scheinen andere Faktoren wie Temperatur, Nitratkonzentration bzw. Sauerstoffgehalt im Bodenwasser keinen Einfluss auf die Denitrifizierungsrate in den Sedimenten auszuüben. Die für verschiedene Sedimenttypen gemessenen Denitrifizierungsraten wurden zu sedimentspezifischen Raten zusammengefasst und mithilfe von zwei verschiedenen Sedimentverteilungskarten wurde für das Gesamtgebiet der Ostsee hochgerechnet. Außerdem wurde für die einzelnen Becken ein jährlicher mittlerer Stickstoffverlust berechnet, der zwischen 426 und 652 kt N liegt. Dies bedeutet, dass etwa 50 – 75% der jährlichen Stickstoffeintrages über die Flüsse, direkte Einleitungen, sowie aus Niederschlägen über die Denitrifizierung in den Sedimenten wieder aus der Ostsee entfernt wird. Die hier angegebenen Werte sind die ersten für die Ostsee berechneten Gesamtverluste an reaktivem Stickstoff. Sie bilden eine wichtige Grundlage für Zustandseinschätzungen des Ökosystems Ostsee und können einen wichtigen Beitrag zu Modellrechnungen über die weitere Entwicklung des Ökosystems liefern. Weiterhin zeigen die hier erhaltenen Ergebnisse, dass sich dieser Ansatz auch auf andere Meeresgebiete übertragen lässt.
