4.2 Nährstoffe
System Nordsee
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kann es bei Fischen zu Beeinträchtigungen des Wachstums kommen; bei Gehalten
unter 4 mg/L sind Stoffwechselstörungen bei am Meeresboden lebenden Tieren fest
stellbar (Diaz und Rosenberg 1985). Sauerstoffkonzentrationen unter 2 mg/L können
eine Abwanderung bzw. ein Massensterben der Bodenfauna zur Folge haben. Auch
die Dauer des Sauerstoffdefizits und das Ausmaß der Mangelsituation spielen dabei
im Benthos eine entscheidende Rolle.
4.2.4.4 Nährstofflimitierung
Phytoplankton enthält die Elemente Stickstoff (N) und Phosphor (P) in einem mittleren
Atomverhältnis von 16:1 (vgl. Tafel4-1, S. 154). Abweichungen im Verhältnis N:P deuten
bei Konzentrationen unterhalb der artspezifischen Halbsättigungskonstanten der akti
ven Aufnahmeraten auf mögliche Produktionsbegrenzung durch das jeweils im Mini
mum befindliche Element hin: auf Nährstofflimitierung. Veränderungen der N:P Ver
hältnisse im Meerwasser können darüber hinaus zu vermindertem Phytoplankton
wachstum, Verschiebungen in der Phytoplanktonpopulation (Artenzusammenset
zung) und eventuell zu einer erhöhten Toxizität bei einigen giftigen Algen führen.
Die früher diskutierten Verteilungen der Nährsalz- und Chlorophyllgehalte sowie die
Verhältnisse der verschiedenen Nährsalzgehalte zueinander geben Aufschluss über
die Nährstofflimitierung der Primärproduktion in der Nordsee.
Aus den geringen Nitratgehalten des Oberflächenwassers von unter <0.15jimol/L
(Abb. 4-8,5.166 und Abb. 4-17,5.174) lässt sich folgern, dass Nitrat allein für viele Phy
toplanktonarten limitierend war, denn die Halbsättigungskonstante - die Hälfte der
Konzentration bei maximaler Nährstoffaufnahmerate - liegt generell zwischen 0.3 und
3 ¡imol/L (Sommer 1994). In der Deckschicht lag das Verhältnis Nitrat zu Phosphat
meist mit 1 - 6 (M/M) weit unter der physiologischen Rate von 16, was diese Schluss
folgerung erhärtet. Auch im Bodenwasser der flachen südlichen Nordsee, wo sich im
Sommer keine dauerhafte Schichtung ausbildet, lag das Verhältnis Nitrat zu Phosphat
unter 4.
In der nordöstlichen Nordsee aber auch außerhalb der ostfriesischen Küste stand DIN
- die Summenkonzentration der gelösten anorganischen Stickstoffverbindungen (Nit
rat, Nitrit und Ammonium) - zum Phosphatgehalt im Verhältnis > 20. Die in diesen Ge
bieten sehr niedrigen Phosphatgehalte von unter 0.05 ¡imol/L (Abb. 4-9,5.167) dürften
hier ebenfalls eine limitierende Funktion gehabt haben.
Ammonium, das in der Deckschicht vor allem durch Ausscheidungen des Zooplank
tons und Zerfallsprozesse freigesetzt wird, war mit Gehalten oberhalb 0.6 ¡imol/L in
weiten Gebieten der Nordsee eher nicht limitierend.
a) Gelöste organische Nährstoffe
Gelöste organische Stickstoffverbindungen (DON) bilden im Sommer häufig die domi
nante Nährstofffraktion in der Deckschicht und können als Harnstoff oder in Form von
freien Aminosäuren von mixo- und heterotrophe Arten direkt aufgenommen werden
oder nach bakteriellen Umsetzungsprozessen wieder zu Nährsalzen abgebaut wer
den. Deshalb müssen sie (DON) gemeinsam mit gelösten organischen Phosphorver
bindungen (DOP) in die Betrachtung der Nährstoffsituation in der Nordsee einbezogen
werden.
Die Analysen ergaben für DON im Oberflächenwasser stets Gehalte >4 ¡imol/L. In
weiten Teilen der Nordsee überschritt die Konzentration sogar 6 ¡imol/L (Abb. 4-15).
