Künstliche Unterwasserstrukturen in den Küstengewässern Mecklenburg-

Vorpommerns

T. Mohr und N. Schulz

Bisherige Arbeiten:

Einleitung:

Grundlegendes Ziel der Arbeiten ist, unter Berücksichtigung des Küsten- und Artenschutzes, die fischereiliche Aufwertung von Gewässerabschnitten in Mecklenburg-Vorpommern. Mit der Errichtung von künstlichen Strukturen sollen sich selbst regulierende Ökosysteme geschaffen werden, die mit der Habitatverbesserung eine Erhöhung der Quantität und eine stärkere Konzentration ökonomisch relevanter Fischarten nach sich ziehen.
Die fischereilichen Ressourcen der Ostsee zeigen trotz vieler fischereilicher Managementmaßnahmen eine abnehmende Tendenz. Die Projekte zur künstlichen Reproduktion der Dorschbestände, die insbesondere von Dänemark, Schweden aber auch der Bundesrepublik Deutschland in den 90ger Jahren durchgeführt wurden, sind wegen technologischer Unzulänglichkeiten aber auch aus Kostengründen eingestellt worden. Es ist daher angeraten nach alternativen Möglichkeiten zur Stabilisierung der wichtigsten Wirtschaftsfischbestände (z.B. Dorsch) zu suchen. Eine der in Frage kommenden Methoden besteht in der Schaffung künstlicher Unterwasserhabitate (AAHT = Artificial Aquatic Habitat Technology).
Durch die in der Studie angedachten und im Projekt bis Anfang 1997 durchgeführten Aufbauarbeiten sowie den entsprechenden Untersuchungen und den letztendlich daraus gezogenen Schlussfolgerungen kam es zu einer Konzentration der Arbeiten in Nienhagen. Hier sollten, durch eine schrittweise Erweiterung der vorhandenen Strukturen in deren unmittelbarer Umgebung, die Auswirkungen auf das Ökosystem beobachtet werden, um nachfolgend eine Aussage über die fischereilichen Effekte in Abhängigkeit zur räumlichen Ausdehnung dieser künstlichen Habitate treffen zu können.
Das Institut für Maritime Systeme und Strömungstechnik der Universität Rostock konnte für die Realisierung einiger Teilaufgaben als Partner gewonnen werden. Ein dort bearbeitetes Projekt befasste sich mit der Langzeit-Unterwasser-Videobeobachtung mittels Datenfernübertragung. Die Basisstation (Neigungsmast) mit Telemetrietechnik konnte einerseits ungestörte Langzeitaufnahmen von den künstlichen Strukturen liefern und andererseits als Träger der Energiequellen für einen Elektrolyseversuch dienen.
Bewuchsuntersuchungen an den verschiedensten Substraten und Materialien sowie ein fischereiliches Monitoring (Einsatz von Reusen gleicher Größe und Maschenweite) an den künstlichen Strukturen, und in größerer Entfernung davon, dienten der Beurteilung der Effizienz derartiger Strukturen.

Durchgeführte Arbeiten:

Das Fischereischutzgebiet vor Nienhagen wurde bereits ab 1987 für Untersuchungen zur Forellen- und Miesmuschelzucht durch das damalige Institut für Hochseefischerei und Fischverarbeitung Rostock genutzt.
Für die Muschelzucht wurden unterschiedliche Konstruktionen und Verankerungssysteme eingesetzt. Durch die Verwendung von Grundgestellen (6 x 4 x 3,5m) mit eingebundenen Kollektoren sowie Langleinensystemen unter und an der Wasseroberfläche mit 3 und 8 m langen Kollektoren wurde unbewußt an Vorstufen künstlicher Riffe gearbeitet. Die exponierte Lage, starke Strömungen und ein sehr fester Meeresboden (Mergel mit Geröllfeldern) erzwangen den Einsatz von Totankern. Reste dieser Anlage konnten für das Versuchsriff genutzt werden. Am 04.09.1996 erfolgte die Errichtung der ersten Riffsektion aus Betonelementen im Fischereischutzgebiet vor Nienhagen. Die 20 Stück 1 m langen Betonröhren mit einem Durchmesser von 40 cm und einer Wandstärke von 3,5 cm wurden in Reihen von 6, 5, 4, 3 und 2 Röhren übereinander gestapelt. Die erste Riffsektion wurde am 12. und 14.08.1997 durch drei weitere Sektionen aus insgesamt 43 Röhren gleicher Größe und 3 Sektionen aus ca. 70 Tonröhren mit einem Durchmesser von 20 cm erweitert. Acht künstliche Seegraswiesen, die aus Polypropylenleine eingeknotet in einen mit Netztuch bespannten Stahlrohrring mit 2 m Durchmesser bestehen, ergänzen die Betonstrukturen. Die Polypropylenleinen (Schwimmleine) sind zum Teil aufgedreht, um größere Flächen zu schaffen. Der Stahlrohrring hat drei 60 cm lange Standbeine und bietet somit als Boden der Seegraswiese gleichzeitig einen großflächigen Unterstand. Nach Abschluß dieser Arbeiten nahm das künstliche Riff bereits eine Fläche von rund 400 m2 ein.

Abbildung 1. Ortslage des Fischereischutzgebiet vor Nienhagen mit künstlichem Riff

Im Februar 1998 waren die durch das Wasser- und Schiffahrtsamt Stralsund in Auftrag gegebenen Arbeiten zur Beräumung der Mittelmole Rostock/Warnemünde soweit vorangeschritten, daß die Zusage zum Ausbringen einer natürlichen Steinschüttung realisiert werden konnte. Vom 23. bis zum 25.02.1998 wurden 5 Einsätze mit dem Steinstürzer "Berghaus" gefahren. Dabei wurden ca. 2000 t Baggergut bestehend aus einem geschätzten Anteil von 80% Gesteinsmaterial und 20% Aushub verklappt. Der Aushub wiederum setzte sich aus Sand, Mergel und einem verschwindend geringen Anteil an Bruchbeton mit Bewehrung zusammen. Dank der präzisen Arbeit der Besatzung der "Berghaus" wurde eine kompakte Schüttung mit einer Erhöhung von 1,5 m über dem Meeresboden ausgebracht, was bei einer späteren Vermessung bestätigt und kartiert wurde.
Am 24.03.1998 wurde erstmals mit Hilfe des Tonnenlegers "Bug" der Neigungsmast des Instituts für Maritime Systeme und Strömungstechnik südlich der natürlichen Steinschüttung und westlich der Strukturen aus Beton und Seegraswiesen, in unmittelbarer Nähe des künstlichen Riffes, gesetzt. Der GFK Mast ist ca. 16 m lang, hat einen Durchmesser von ca. 50 cm und ist über ein Kreuzgelenk mit einem 3 t Sauganker aus Stahlguß verbunden. Am etwa 4 m über der Wasseroberfläche liegenden Mastende befindet sich eine Arbeitsbühne mit den notwendigen Seezeichen und Beschriftungen. Zum Juli waren alle für dieses Projekt notwendigen Installationen am Mast abgeschlossen. Das heißt, neben der Richtantenne, der Unterwasserkamera und der dazugehörigen Energiequelle wurden vier Solarzellen mit einer maximalen Gesamtleistung von 120 W und ein Windgenerator mit einer Maximalleistung von 450 W montiert.
Mit dem Ausbringen einer Großalgenimitation, bestehend aus ca. 3 bis 4 m über den Meeresboden aufragenden Kollektoren aus Leinenmaterial, wurde am 17.08. die Rifferweiterung für 1998 abgeschlossen. Alle diese Materialien bilden ein lockeres Ensemble künstlicher Unterwasserstrukturen von ca. 1 ha Größe. Die räumliche Anordnung ist in Abb. 2 dargestellt.

Abbildung 2. Schematische Darstellung der Anordnung der künstlichen Strukturen vor Nienhagen

Mitte 1999 hat Fisch und Umwelt M-V e.V. beim Ministerium für Ernährung , Landwirtschaft, Forsten und Fischerei Mecklenburg-Vorpommern ein Antrag zur Gewährung von Zuschüssen für das Großprojekt "Unterwasserhabitate Nienhagen" mit einer 3jährigen Mindestlaufzeit gestellt. Da bis zum heutigen Zeitpunkt noch keine Entscheidung getroffen wurde, ist der Mast in den Jahren 1999 und 2000 auf Eigeninitiative des Instituts für Maritime Systeme und Strömungstechnik und des Vereins Fisch und Umwelt Mecklenburg-Vorpommern eingesetzt worden.

Monitoring und Bewuchsuntersuchungen:

Mit den seit 1996 vorliegenden Videoaufnahmen des Fischereischutzgebietes vor Nienhagen und der dazugehörigen graphischen Schnittdarstellung war es bereits möglich sich einen Gesamtüberblick über die Unterwasserlandschaft des Gebietes zu verschaffen. Die Installation der stationären Kamera an den künstlichen Strukturen erbrachte eine neue Qualität der Untersuchungen, vor allem in Hinsicht auf die Einschätzung der fischereilichen Wertigkeit der Habitate. Ohne die störenden Einflüsse durch Schiffsgeräusche und Tauchereinsätze wurden über längere Zeiträume am Riff patrouillierende Dorschschwärme bildlich festgehalten. Bei den Tauchgängen konnten bis dato nur vereinzelte kleinere Exemplare beobachtet werden.
Alle Videobänder sind bei der Universität Rostock archiviert.
Aus Gründen des Natur- und Küstenschutz sowie materiell-technischen Gegebenheiten ist bei der Auswahl der Materialien auf Hartsubstrate wie Beton, Kalkstrukturen (Elektrolyse), Naturstein (Granit), Stahl und Ton sowie Leinen und Netztuch aus Polyamid oder Polypropylen zurückgegriffen worden. Dabei mußte auch eine mögliche Beräumung des Gebietes mit Ende der Maßnahme bedacht werden. Ein gesondert laufendes Elektrolyse-Versuchprojekt unter der Leitung von Kooperationspartnern konnte nicht erfolgreich abgeschlossen werden. Das in dieses Projekt eingebundene Monitoringsprogramm beinhaltete die Untersuchung der Ansiedlung von Zoo- und Phytobenthos und von Großalgen an den o.g. Materialien. Bildlich festgehalten wurden die Resultate durch Video- und Photoaufnahmen.
Der Versuch zur Ansiedlung von Algenkulturen war ebenfalls nicht erfolgreich. Dazu wurden aus anderen Gebieten stammende Rot- und Braunalgen mit Draht auf Hartstrukturen befestigt. Nach einem Monat fehlten die Rotalgen und die Gesamtzahl der Algen nahm bis zur Beendigung des Monitoring-Programmes langsam ab, wobei der Zustand der Verbliebenen mit "schlecht" einzuschätzen war. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass sich die am Standort Nienhagen/Ostsee zu erwartende Bewuchsgemeinschaft, mit der Miesmuschel als dominierende Art, einstellte. Die Abfolge der Besiedlung hängt wesentlich vom Larvenangebot und damit vom Zeitpunkt der Auslagerung der Vergleichssubstrate ab. Beton, Ton (glasiert oder unglasiert) und Stein werden offensichtlich schlechter und damit später als Siedlungsplatz angenommen als netz- bzw. gitterartige Strukturen.

Fischereiliche Untersuchungen:

Bei den fischereilichen Untersuchungen wurden Aalketten, Aalkörbe, Jungfischreusen, und Stellnetze eingesetzt. Die Jungfischreusen bestehen aus zwei 8 m langen sechskehligen Seitenkörben, die durch ein 6 m langes Leitwehr miteinander verbunden sind. Die Bügelhöhe und -breite der Seitenkorböffnungen beträgt 1 m. Für vergleichende Untersuchungen wurde eine Reuse in unmittelbarer Nähe der Betonröhren (Nah) und eine Reuse etwa 100 m entfernt (Fern) plaziert. Die Reusen wurden im Abstand von einer Woche besehen. Die Untersuchungen erstreckten sich über den Zeitraum vom 14.09.1998 bis zum 05.10.1998, in dessen Verlauf die Reusen drei mal kontrolliert wurden.
Die fischereiliche Wertigkeit dieses Unterwasserhabitates kann nach dem Auftreten der Wirtschaftsfische eingeschätzt werden. Die geringe Anzahl der Fangtage, nur jeweils eine Reuse wurde eingesetzt, läßt keine statistisch abgesicherten Aussagen zu den Abundanzen zu. Es scheint jedoch so, dass der riffnahe Standort höhere Einheitsfänge aufweist, als der riffferne.

Tabelle 1. Artenzusammensetzung bei den Reusenfängen

Von den Wirtschaftsfischen wurden gefangen: Dorsch Gadus morhua, Europäischer Aal Anguilla anguilla, Scholle Pleuronectes platessa und Kliesche Limanda limanda. Überraschend ist die hohe Zahl der Aale und der Gobiiden in den Reusen am Standort Riff Nienhagen. Die Schwimmgrundel ist die häufigste Grundelart am Riff. Gobiiden sind eine bevorzugte Nahrungsart der Dorsche. Bis zu 15 % der Nahrungsorganismen der Dorsche bis 34 cm sind Gobiiden (Schulz, 1989). Damit ist die Nahrungsgrundlage für Jungdorsche am Riff vorhanden. In den Tabellen 2 und 3 sind die Längenbereiche der beiden Hauptfischarten Dorsch und Aal dargestellt. Die zwei Fänge des Froschdorsches Raniceps raninus (L.), dessen östlichste Verbreitungsgrenze die Beltsee darstellt, weisen auf die hohe ökologische Akzeptanz der Habitate hin.

Tabelle 2. Längenbereiche der Fischart Dorsch

Tabelle 3. Längenbereiche der Fischart Aal

Nutzungsmöglichkeiten künstlicher Unterwasserhabitate und ihre ökologischen Effekte
auf die marine Umwelt:

1.Fischereiliche Nutzung und Wertigkeit

• Konzentration von Wirtschaftsfischen zum Zweck einer gezielten und effektiven Bewirtschaftung
• Schutz vor invasiven insbesondere die Benthostiergemeinschaften schädigenden Fischereitechniken
• Erhöhung der Artenvielfalt durch das Angebot eines attraktiven Habitats
• Schaffung künstlicher Laich- und Nahrungsplätze für Wirtschaftsfische
• Bereitstellung von Unterschlupfräumen für juvenile Fische als Schutz vor Räubern
• Erprobung und Nutzung spezifischer auf Riffstandorte abgestimmte Fischereitechniken mit der Möglichkeit des Einsatzes einer räumlich eingegrenzten kontrollierten Fischerei mit passiven Fangmethoden
• Untersuchung inter- und intraspezifischer Beziehungen der Fischbestände
• Modifizierung von methodischen Ansätzen zum Bestandsassessment
• Untersuchung bzw. Minderung des Einflusses von Aquakulturanlagen auf die marine Umwelt

2. Touristische Nutzung und Wertigkeit

• Gezielte Entwicklung eines attraktiven aber kontrollierten Angeltourismus in diesem Gebiet
• Nutzung eines Teils solcher Riffe zur Entwicklung eines "Unterwassergartens" für tauchtouristische Aktivitäten

3. Allgemeiner Nutzen und Kooperation mit anderen Wissenschaftsbereichen

• Reparatur einer defekten natürlichen Umwelt durch Bereitstellung künstlicher Substrate zur Wiederbesiedlung durch sessile Organismen wie Muscheln, Seepocken etc.
• Durchführung angewandter ökologischer Experimente zur Untersuchung inter- und intraspezifischer Beziehungen mariner Organismen in Kooperation mit anderen Forschungseinrichtungen
• Untersuchung von Bioerosionseffekten an Hartsubstraten (auch CaCO3) durch bohrende und faulende Organismen
• Verbesserung der Wasserqualität durch Ansiedlung von filtrierenden Organismen auf den Hartsubstraten eines "künstlichen Riffes" (Stichworte: Biofiltration und Biosedimentation)
• Erhöhung der Artenvielfalt mariner Organismen durch Schaffung adäquater Lebensräume

Erfordernisse für Konstruktion und Einbringung:

• Verwendung von inerten Materialien, die eine Verschmutzung des Wassers durch Abgabe von gefährlichen Inhaltsstoffen infolge physikalischer oder chemischer Verwitterung ausschließen lassen
• Keine Verwendung von Material, dessen Beseitigung im Meer verboten ist
• Alle Materialien müssen an Land gefertigt werden (kein Gießen von Betonteilen im Meer)
• Das Material muss den zu erwartenden physikalischen Beanspruchungen standhalten
• Eine Verdriftung der eingebrachten Materialien muss ausgeschlossen werden können
• Eine spätere Entnahme der Strukturen muss im Bedarfsfall gewährleistet sein
• Die räumliche Ausdehnung muss in vernünftiger Relation zu den erwarteten Vorteilen stehen (keine unnötige Nutzung von Naturräumen)
• Die Ortswahl hat so zu erfolgen, dass Beeinträchtigungen der Schifffahrt ausgeschlossen werden können
• Alle durch ein solches Projekt betroffenen Organisationen sollten vorab von den Zielen und Zwecken eines solchen Bauwerkes unterrichtet werden
• Gebiete von wissenschaftlicher oder biologischer Bedeutung, z. B. geschützte Gebiete nach Council Directive 92/43/EEC und 79/409/EEC sollten nicht genutzt werden
• Notwendig sind Kurz- Mittel- und Langzeit Monitoringprogramme, sowie begleitende wissenschaftliche Untersuchungen

Materialien und Strukturen:

Abbildung 3. Darstellung der Strukturen eines künftigen Großriffes vor Nienhagen

Tabelle 4. Übersicht über die verwendeten bzw. neue Riffbaumaterialien

Zusammenfassung:

Die Errichtung künstlicher Habitate im Küstenabschnitt vor Nienhagen in Mecklenburg-Vorpommern brachte folgende Ergebnisse:

1. Die künstlichen Habitate haben eine deutliche Abundanzerhöhung an Organismen zur Folge.
2. Für Fische ist die Materialwahl nicht unbedingt entscheidend. Wichtiger ist die Schaffung von abrupt über den Meeresboden aufragenden Strukturen, die Strömungsschattenzonen, Unterstände und Schutzräume vor Räubern schaffen.
3. Für ein biologisches Gleichgewicht ist die Besiedlung entscheidend. Dabei wurde festgestellt, daß sich die Miesmuschel als dominierende Art bevorzugt auf Netztuch ansiedelt. Offensichtlich hat der Seestern als natürlicher Hauptfeind der Miesmuschel auf dem Netztuch oder Leinenmaterial schlechtere Angriffspunkte als auf großflächigem Untergrund wie z.B. auf den Betonröhren. Der Beton wiederum wird durch die rauhere Oberfläche besser besiedelt als Ton (glasiert oder unglasiert) und Naturstein.
4. Die Natursteinschüttung mit 20% Aushub gestaltet sich als sanfte Erhebung, die nur an großen Einzelexemplaren oder vereinzelten zufällig beieinander liegenden Steinen als Schutzräume durch Fische und Evertebraten angenommen wurde. Durch den schleppenden Oberflächenbewuchs auf Naturstein und der sich erst entwickelnden Benthostiergemeinschaft fehlt in der Anfangszeit die erhöhte Nahrungsgrundlage für Fische.
5. Mit der Absicht der Verbesserung der fischereilichen Wertigkeit eines Gewässerabschnittes ist die Erhöhung der Attraktivität dieses Gebietes für die touristische Nutzung (Angel- und Tauchsport) eng verbunden. Die künstlichen Strukturen locken bereits jetzt zu Tauch- und Fischgängen was eine Vielzahl von Angelgeschirr (Blinker) und Stellnetzen belegen. Es ist notwendig massive und stabile Strukturen mit einer möglichst hohen Lebensdauer zu errichten. Darum werden Betonstrukturen als Hauptgestaltungselemente gekoppelt mit flexiblen Strukturen aus Kunstfasern favorisiert.
6. Mittels Unterwasservideokameras und Auswerteprogrammen könnte eine Größenklassifizierung, Stückzahlermittlung und Alterstruktur der Bestände der Wirtschaftsfische, wie insbesondere des Dorsches, am Riff ermöglicht werden. Über Zeitreihen von mindestens fünf Jahren kann die Veränderung der Bestandszusammensetzung in Größe und Abundanz zur Ermittlung von Indizes für die tatsächliche Bestandszusammensetzung im Seegebiet herangezogen werden. Möglicherweise lassen sich so kosten- und zeitintensive Jungfischsurveys minimieren. Die fischereilichen Vergleiche mit den Jungfischreusen sollten durch Untersuchungen zur Fängigkeit von passiven Fanggeräten erweitert werden.
7. Mit Langzeituntersuchungen an künstlichen Strukturen können Aussagen für gezielte fischereiliche Ausgleichsmaßnahmen in der Ostsee (z.B. für die Wiederbesiedlung von Baggerschüttstellen) getätigt werden.

Literatur:

zurück