Bericht: "Effektmonitoring für Wattenmeerorganismen: Konzepte; Möglichkeiten (2004)"

„Zusammenfassung: Biologisches Effektmonitoring bietet die Möglichkeit, Reaktionen eines biologischen Systems (beispielsweise Veränderungen auf Populationsebene: Abwanderung, Mortalität, Rekrutierung) mit Zustandsvariablen des Systems (Stoffkonzentrationen in unterschiedlichen Umweltmedien wie Wasser oder Sediment) in Verbindung zu bringen (Dosis-Effekt-Analyse). Die ökologisch relevante Konzentration an potentiell schädigend wirkenden Stoffen im Sediment nimmt im Effektmonitoringeine Schlüsselposition ein. Beispielsweise übersteigt die Konzentration an Schwermetallen im Sediment die der freien Wassersäule um drei bis fünf Größenordnungen. Grundlage für die Bewertung der Effekte potentiell toxisch wirksamer Substanzen auf biologischer Ebene sind experimentelle Untersuchungen zu Toxikokinetik, Akkumulationsstrategien und Entgiftungsmechanismen der betroffenen Organismen. Über ökotoxikologische Tests im Labor findet eine Kalibrierung der Organismen hinsichtlich ihrer Reaktionen auf unterschiedlicheKonzentrationen von Stoffen oder Stoffgemischen statt. Dabei werden verschiedene Effektvariablen (Endpunkte) getestet, wie z.B. Mortalität, Fertilität oder Verhaltensänderungen. Aufgrund der Untersuchungen im Labor und im Freiland werden Organismen (Bioindikatoren), die sich für Vergleichsmessungen zur Umweltbewertung besonders eignen, ausgewählt (Kapitel 2: Voraussetzungen für ein Effektmonitoring). Effektmonitoring wird in unterschiedlichen Projektkonzeptionen umgesetzt. Die Bewertung von Reaktionen von Organismen oder Organismengemeinschaften im Freiland auf akute oder chronische toxische Einwirkungen (z.B. Tankerunfälle) oder aufgrund von Kontaminationsgradienten steht bei organismenbasierten Ansätzen im Vordergrund. Beispiele werden aufgezeigt zu Feld- Bioassays mit Muscheln und zur Bewertung der benthischen Lebensgemeinschaft infolge eines Tankerunfalls. Artenzusammensetzung und Ernährungstypen der benthischen Lebensgemeinschaft werden ebenfalls zur Identifizierung von kontaminierten Sedimenten im küstennahen Bereich herangezogen (Abschnitt 3.1: organismenbasierte Ansätze des Effektmonitoring). Projektkonzeptionen mit dem Schwerpunkt Sedimenttoxizität setzen verstärkt auf den Einsatz von ökotoxikologischen Labortests. Ausgehend von gemessenen Stoffkonzentrationen im Sediment werden Bioassays durchgeführt, bzw. die Sedimentdaten mit der Zusammensetzung der benthischen Lebensgemeinschaft oder der Fischpopulationen in Verbindung gebracht. Mittels dieser Projektkonzeptionen führten groß angelegte Untersuchungen in den USA zur Umweltqualitätsbewertung küstennaher Meeresgebiete (Abschnitt 3.2: Effektmonitoring mit Schwerpunkt Sedimenttoxizität). Das Konzept der Sediment-Qualitäts-Triade integriert Ergebnisse aus chemischer Sedimentanalyse, biologischen Beobachtungen im Freiland (benthische Lebensgemeinschaft) und ökotoxikologischen Experimenten (Bioassays im Labor) und führt zu einer ganzheitlichen Umweltbewertung. Der konzeptuelle Rahmen dieses Ansatzes bietet Variationsmöglichkeiten der Untersuchungsmethoden und der Auswertung der Daten und soll Existenz, Ausmaß und Gründe einer Systembeeinträchtigung aufzeigen. Idealerweise wird die Beprobung der Komponenten Sediment, Wasser und Organismen räumlich und zeitlich parallel vorgenommen. Die Ergebnisse der Untersuchungen werden zusammengeführt und als summarische Indizes, Entscheidungs- Matrizen oder mit Hilfe multivariater Analyse ausgewertet. Fallbeispiele aus den USA und aus Spanien werden vorgestellt (Abschnitt 3.3: Sediment-Qualitäts-Triade). Der räumliche Zusammenhang einer regionalisierten Variablen (z.B. Biomasse einer Tier- oder Pflanzenart) kann mit Hilfe der geostatistischen Strukturanalyse geschätzt und visualisiert werden. Aufgrund der Relevanz für die Auswertung gebietsbezogener Variablen zur Bewertung küstennaher Gebiete wird dieses zukunftsweisende statistische Verfahren detailliert dargestellt und seine Anwendung auf Umweltqualitätsindizes aufgezeigt_CUTABSTRACT_