Erlebt Helgoland sein blaues Wunder? Entwicklung eines interdisziplinären Planspiels im Rahmen einer Exkursion nach Helgoland

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1 BIOLOGIEDIDAKTIK 5 - FORSCHUNGSMETHODEN UND FORSCHUNGSPROJEKTE IN DER BIOLOGIEDIDAKTIK (INQUIRE) Erlebt Helgoland sein blaues Wunder? Entwicklung eines interdisziplinären Planspiels im Rahmen einer Exkursion nach Helgoland Doris Elster, Karin Steinecke, Tanja Barendziak, Sebastian Drachenberg, Nicklas Müller Ein Kooperationsprojekt des Instituts für Didaktik der Naturwissenschaften Biologie und des Instituts für Geografie sowie des BreMare der Universität Bremen und des Alfred- Wegener-Instituts Helgoland.

2 BIOLOGIE HELGOLAND HUMMER UND AWI HUMMERZUCHTPROGRAMM (INKA AWISUS, CEVAHIR CAN) Protokoll des Besuchs der AWI-Aufzuchtstation am , 13:30 14:30 Uhr Führung: Dr. Isabell Schmalenbach In der AWI (Alfred Wegener Institut) Hummerzuchtanstalt wurden wir von Frau Dr. Isabell Schmalenbach empfangen. Sie führte uns in die Zuchthalle, in der wir Informationen zu unterschiedlichen Bereichen der Zucht und der allgemeinen Arbeit des AWI bekamen. Das folgende Protokoll stellt eine inhaltliche Zusammenfassung des mündlichen Vortrags von Frau Dr. Schmalenbach dar und beinhaltet auch von uns in der Station aufgenommene Fotografien. Zunächst wurde von Frau Dr. Schmalenbach eine kurze Sicherheitseinweisung vorgenommen: Es sollte zur Sicherheit der Finger nicht in die Becken gefasst werden, da die großen Hummer sehr kräftig zugreifen können. Des Weiteren sollte ein gewisser Abstand zu den Becken eingehalten werden, da die Hummer gelegentlich auch aus den Becken herausgreifen. Das Fotografieren der Anstalt und der Tiere war erlaubt, solange dabei darauf geachtet wurde, dass die Hummer nicht durch einen Blitz geblendet werden, da sie sehr Lichtempfindlich sind. Dr. Schmalenbach selbst wollte nicht fotografiert werden. Die Zuchthalle selbst wurde ursprünglich konstruiert um Algen zu züchten. Aus diesem Grund lassen die Fensterscheiben einen hohen Anteil an UV-Licht hindurch, was das Algenwachstum fördert. Dies ist bei der Hummerzucht allerdings von Nachteil, da durch die Förderung des Algenwachstums in den Zuchtbecken die Abflüsse verstopfen und die Becken überlaufen. Des Weiteren sind Hummer nachtaktiv und sitzen tagsüber in Höhlen, weshalb die Scheiben auf der Seite der Zuchtbecken abgedunkelt sind. Der Lebensraum des Helgoländer Hummers Im AWI wird der sogenannte Scherenhummer gezüchtet und aufgezogen. Von dieser Gattung gibt es weltweit zwei Arten, den amerikanischen und den europäischen Hummer. Das Verbreitungsgebiet des europäischen Hummers Abb.1: Homarus Gammarus erstreckt sich von Norwegen Nordkap bis vor die Küste Marokkos; bis ins Mittelmeer.

3 Die Art unterscheidet sich durch verschiedene Populationen. Der Bestand auf dem Helgoländer Felssockel bildet eine eigenständige Population, die sich genetisch von anderen Populationen unterscheidet. Der Hummer ist ein Riffbewohner und kommt deshalb nur auf dem harten Untergrund vor. Der Nordseeboden besteht meist aus Sand und Schlick, nur auf dem Helgoländer Felssockel gibt es ein Hartsubstratgebiet, welches den Lebensraumansprüchen des Hummers gerecht werden kann. In der deutschen Bucht gibt es zudem viele Schiff-Wracks, die einen Lebensraum für einzelne Hummer oder kleinere Gruppen von Tieren bieten können. Bei Tauchuntersuchungen werden hier regelmäßig auch größere Hummer gefunden. Diese Strukturen sind aber zu klein, als dass dort eigenständige Populationen entstehen können. Der Felssockel der Insel Helgoland hat eine Fläche von 35 km², das Naturschutzgebiet, welches sich rund um die Insel zieht nimmt eine Fläche von 60 km² ein, die Insel mit Düne selbst ist zum Vergleich nur 1,5 km² groß. Düne Hauptinsel Abb.2: Hauptinsel und Düne Morphologische Merkmale und Lebensweise des Helgoländer Hummers Die meisten Helgoländer Hummer haben eine dunkelbraune bis Schwarze Rückseite mit einem leicht marmorierten Muster an den Seiten des Körpers, sowie eine orangene Unterseite. Allerdings wird die Färbung durch die über die Nahrung aufgenommenen Pigmente beeinflusst, weshalb es farbliche Nuancen geben kann. Männchen und Weibchen weisen keine farblichen Unterschiede auf, allerdings unterscheiden sie sich in ihrem Körperbau. So besitzt das Weibchen einen größeren Hinterleib und ist insgesamt kleiner als das Männchen, da es mehr Energie für die Eierproduktion verbraucht. Des Weiteren hat es etwas kleinere Scheren als das Männchen. Abb.3: Männchen (links), Weibchen (rechts) Die Scheren der Hummer dienen nicht nur dem Beutefang, sondern auch der Interaktion untereinander und sind ein wichtiges Merkmal bei der Partnerwahl und Paarung.

4 Die Paarung findet nach der Häutung des Weibchens statt. Das Männchen beschützt das Weibchen nach der Häutung, solange dieses noch ungeschützt und weich ist. Die Wachstumsraten der Hummer sind nicht linear, sondern abhängig von Temperatur, Nahrungsangebot usw., was es schwierig macht, das Alter eines Hummers anhand seiner Größe und Länge zu bestimmen. Bestandsentwicklung Der Bestand des Helgoländer Hummers hat sich in den letzten hundert Jahren stark verändert. In den dreißiger Jahren wurden noch ca Hummer pro Jahr gefangen und vermarktet, dies waren die Spitzenfangzahlen. Nach dem zweiten Weltkrieg ist die Population zusammengebrochen und hat sich seit dem auch kaum Abb.4: Fangstatistik 1615 bis 1983 wieder erholt. Faktoren wie die Lebensraumzerstörung, die durch die Bombardierung der Insel während des zweiten Weltkriegs stattgefunden hat oder chemische Faktoren, wie die Vergiftung der Meere durch Öl und Treibstoff, sowie der erhöhte Fischereidruck nach dem Krieg, ebenso Bau- und Landerweiterungsmaßnahmen spielen hierbei eine Rolle. Welcher Faktor hauptsächlich zum Bestandsrückgang geführt hat kann nicht mehr nachvollzogen oder genau gesagt werden. Heute ist die Population der Hummer unter eine kritische Grenze geraten. Ihre Entwicklung stagniert trotz Schonmaßnahmen seit Jahrzehnten. Dank dieser Maßnahmen, wie dem ausweisen von Schutzgebieten oder Schonzeiten, ist die Population aber glücklicherweise in den letzten Jahren nicht weiter abgesunken. Eine festgelegte Fangquote gibt es allerdings nicht. Heutzutage fangen die Fischer jährlich wenige hundert Tiere. Die gefangenen Jungtiere werden nicht vermarktet, sondern vor allem männliche Tiere ab einer bestimmten Größe. Auswilderungsprojekte

5 Der Ansatz der Zuchtstation ist es zu untersuchen, ob eine Wiederaufstockung der Population möglich ist. Zu diesem Zweck werden weibliche Wildtiere, welche befruchtete Eier unter ihrem Hinterleib tragen, gefangen. Auf eine gezielte Befruchtung innerhalb der Station wird verzichtet, um die genetische Vielfalt der Population zu erhalten. Allerdings sind in der Hummerzuchtanstalt drei Männchen vorhanden, die ggf. sich zufällig häutende Weibchen befruchten können; diese werden regelmäßig ausgetauscht, um die genetische Vielfalt aufrechtzuerhalten. Die Hummerlarven schlüpfen in der Station und werden anschließend aufgezogen. Bei der Aufzucht der jungen Hummer müssen allerdings einige Punkte berücksichtigt werden. So sind Hummer Allesfresser und bereits ab dem ersten Larvenstadium kannibalisch, weshalb die Larven getrennt voneinander, einzeln aufgezogen werden müssen. Dadurch wird die Aufzucht aufwendig. Die Jungtiere werden bis zu einem Alter von einem Jahr (entspricht ca. 17 Häutungen) in der Station aufgezogen sowie mit einem fluoreszierenden Farbstoff markiert und anschließend ausgesetzt. Der Farbstoff hält sich trotz der regelmäßig erfolgenden Häutungen ca. 6 Jahre in den Hummern, da er ins Muskelgewebe unter dem Schwanz gespritzt wird. Die Markierung erfolgt, um die Wiederfanquote, Verbreitung, sowie den Bewegungsradius der ausgesetzten Hummer (z.b. Entfernung vom Auswilderungspunkt) erfassen zu können; bisher wurden ca Jungtiere ausgesetzt. Die Wiederansiedlung des Hummers wurde zum einen aus wirtschaftlichen Gründen finanziell unterstützt, zum anderen ist der Hummer auch von großer ökologischer Bedeutung da er einen wichtigen Baustein in der Nahrungskette darstellt. Würde der Bestand zu stark zurückgehen, würden viele Organismen der mittleren Schicht der Nahrungspyramide nicht mehr reguliert werden, was das ökologische Gleichgewicht stören könnte. Die Ergebnisse der ersten Auswilderungsversuche zeigen, dass eine Aufstockung der Population möglich ist. Von den einzelnen ausgewilderten Jahrgängen wurden ungefähr 20% wiedergefangen. Von den Tieren, die ausgesetzt wurden, waren über 5 % eiertragende Weibchen. Das Reproduktionspotential des Bestandes wurde somit angehoben. Dieser Effekt zeigt sich aufgrund der niedrigen Gesamt-Populationsgröße allerdings derzeit noch nicht in den Fangquoten der Fischer. Zählungen zufolge beträgt die derzeitige Populationsgröße ca bis Tiere. Die Mögliche Kapazitätsgrenze des Helgoländer Felssockels liegt Schätzungen zufolge bei 1,5 Mio. Tieren. Demzufolge können noch viele weitere Tiere ausgesetzt werden. Abb.5: Hummerlarve und Einzelbecken (hinten)

6 Das Ansiedlungsprojekt im Offshore Windpark Neben der Aufstockung der Hummerpopulation rund um Helgoland, betreibt das AWI ein Ansiedlungsprojekt im Offshore-Windpark Riffgard bei Borkum. Die Sockel der Windmühlen eignen sich aufgrund ihres Aufbaus aus hartem Substrat (Beton) und dem Ausbringen von Steinen unterschiedlicher Größe und der damit verbundenen Entstehung von Höhlen anscheinend besonders gut für den Hummer. Hierbei wird untersucht, wie viele Junghummer für eine erfolgreiche, dauerhafte Ansiedlung ausgesetzt werden müssen. Im Sommer 2014 wurden dort Tiere ausgesetzt, von denen dieses Jahr bereits einige wieder gefangen werden konnten. Die Entwicklung wird in Zukunft weiter verfolgt werden. Einfluss des Klimawandels auf den Helgoländer Hummer Auf Helgoland gibt es eine Langzeitdatenserie über die Wassertemperaturen um die Insel herum, für die zwischen der Düne und der Insel regelmäßig Proben genommen werden. Die Daten haben gezeigt, dass sich die Nordsee vor Helgoland in den letzten 50 Jahren um 1,5 C erwärmt hat. Die Erwärmung wird allerdings nicht durch sehr warme Sommer- Temperaturen deutlich, sondern durch vermehrt auftretende, wärmere Winter. Die Entwicklung der Larven dauert zwischen 8 bis 11 Monaten und ist temperaturabhängig. Je wärmer die Temperatur ist, desto früher schlüpfen die Larven. Für eine gute Entwicklung benötigen die Hummerlarven eine Mindesttemperatur von 14 C. Im Allgemeinen schlüpfen die Hummer zwischen Juli und September. Bei sehr warmen Wintern verschiebt sich der Schlupftermin auf März bis April. Laut Frau Dr. Schmalenbach ist zu diesem Zeitpunkt die Umgebungstemperatur für eine weitere Entwicklung der Larven zu niedrig und diese stagniert. Taschenkrebs und Hummer Der Hauptfang der Helgoländer Fischer ist heutzutage der Taschenkrebs, von dem auf der Insel nur die sog. Knieper (also die Scheren) vermarktet werden. Der Körper wird entweder zurück ins Meer geworfen oder dient als Futter für den Hummer. Circa Kg. Taschenkrebse werden pro Jahr rund um Helgoland gefangen. Auch wenn der Taschenkrebs und der Hummer in ihrem Ökosystem interagieren, kann nicht

7 nachgewiesen werden, dass der Hummer durch diesen verdrängt wird. Allerdings ist der Taschenkrebs biologisch gesehen - im Vergleich zum Hummer - in vielen Bereichen toleranter und somit konkurrenzstärker. So kann er beispielsweise auch auf Abb.6: Hummerzucht. Becken mit Algen Weichsubstrat und sandigem Boden leben und und Asseln. produziert Millionen von Larven, wohingegen der Hummer nur max pro Weibchen produziert. Außerdem fehlt, bedingt durch Fischerei, Klimawandel und Verschmutzung, der natürliche Fressfeind des Taschenkrebses, der Dorsch. Bilder-Quellen: Abb. 2: Helgoland und Düne: !httpImage/ jpg_gen/derivatives/d540x303/ j pg (Zugriff ) Abb. 4: Fangstatistik: Olaf Goemann