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Messung der benthischen Auswirkungen von Lachsfarmen
In situ Sauerstoffmessungen mit OXY Flux
David Plew1 und Martin S. Gutbrod2
1National Institute of Water and Atmospheric Research, Christchurch, Neuseeland
2PreSens Precision Sensing GmbH, Regensburg, Deutschland
Die Ablagerung von organischem Material aus Lachsfarmen kann die ökologische Gesundheit des Meeresbodens beeinträchtigen. Wenn sich organisches Material zu schnell ansammelt, können negative und möglicherweise schwerwiegende geochemische und ökologische Veränderungen auftreten. An vielen Orten limitieren die benthischen Auswirkungen der Lachszucht wie viel Produktion auf den Farmen aufrechterhalten werden kann. Wie stark die Sedimente in akzeptablen Grenzen mit organischem Material beladen werden können, hängt von den hydrodynamischen Bedingungen ab - hohe Strömungsgeschwindigkeiten verteilen das Material auf einer größeren Fläche, was zu einem weniger konzentrierten benthischen Fußabdruck führt. Sie können das Material resuspendieren, und sorgen darüber hinaus auch dafür, dass die Sedimente effektiver mit Sauerstoff versorg werden, wodurch größere Beladungen assimiliert werden können. Wir messen Sauerstoffflüsse zu den Sedimenten in der Nähe von Lachsfarmen und analysieren diese in Zusammenhang mit den hydrodynamischen Bedingungen und dem Ausmaß der Sedimentanreicherung. Letztendlich wird unsere Arbeit dazu beitragen, die Intensität der sicheren Bewirtschaftung an neuen oder bestehenden Standorten basierend auf hydrodynamischen Bedingungen vorherzusagen.
Unsere Studie erfordert die Messung der benthischen Flüsse in situ unter Umgebungsbedingungen. Wir messen Flüsse mit der Eddy-Covariance-Methode.
Methode
In situ Sauerstoffflüsse wurden aus der Eddy-Covariance von Sauerstoffkonzentrationen und Strömungsgeschwindigkeit nahe des Meeresbodens erhalten. Ein schnell ansprechender Optodenaufbau (OXY Flux zusammen mit Mikrooptoden ECO-PSt7, PreSens GmbH) wurde in der Nähe des Probenvolumens eines akustischen Doppler-Geschwindigkeitsmessers (Nortek Vector) positioniert. Beide Systeme wurden auf einem benthischen Stativ mit einem Probenvolumen von ~ 15 cm über dem Meeresboden platziert. Die Ausgabe der Optode wurde mit dem Geschwindigkeitsmesser aufgezeichnet. Das Stativ wurde von einem kleinen Boot (6 - 7 m) aus in Tiefen von 25 - 30 m eingesetzt. Die Sauerstoffflüsse wurden unter Verwendung der Eddy-Covariance-Methode berechnet und mit der Analyse der Sedimentkerne auf Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor und freie Sulfide verglichen. Messungen wurden in Lachsfarmen mit hohen (7 - 15 cm/s) und niedrigen (1 - 5 cm/s) bodennahen Strömungsgeschwindigkeiten durchgeführt. Die Einsätze dauerten zwischen 14 bis 36 Stunden.
Ergebnisse
Die meisten Daten, die bisher in unserer Studie gesammelt wurden, stammen von Standorten mit geringer Strömung, die größere Sauerstoffflüsse zum Meeresboden (negative Flüsse) mit zunehmenden Indikatoren für eine Sedimentanreicherung wie teilchenförmigem Stickstoff und freien Sulfiden aufweisen (Abb. 2). Die benthischen Sauerstoffflüsse zeigen auch eine Abhängigkeit von der Wassergeschwindigkeit, wobei Flüsse abnehmen, wenn sich das Wasser verlangsamt (Abb. 3). An den Untersuchungsorten gelangte zu wenig Licht auf den Meeresboden, um die Primärproduktion (positive Flüsse) anzuregen.
Zusammenfassung
Die vorläufigen Ergebnisse deuten darauf hin, dass sowohl die Sedimentanreicherung als auch die Fließgeschwindigkeiten am Standort die Sauerstoffflüsse in das Sediment unterhalb der Lachsfarmen beeinflussen. In situ Messungen des benthischen Sauerstoffflusses korrelieren mit den benthischen Auswirkungen und haben das Potenzial als Überwachungs- oder Bewertungsinstrument genutzt werden zu können. Es werden mehr Daten von Standorten mit hohem Durchfluss gesammelt, um diese beiden Effekte besser zu trennen und letztendlich Prädikatoren für geeignete Ablagerungsraten abzuleiten, die benthische Gesundheitsziele aufrechterhalten. Die Optoden mit schneller Ansprechzeit sind robust und funktionieren in dieser Anwendung gut. Ein besonderer Vorteil des OXY Flux Systems ist die geringe Sensorgröße, die sich nur minimal auf den Durchfluss auswirkt und unempfindlich gegenüber der Durchflussrichtung zu sein scheint. Das bedeutet, dass der Lander über mehrere Gezeitenzyklen hinweg im Einsatz bleiben kann, ohne dass die Instrumentenanordnung neu ausgerichtete werden muss, wenn sich die Richtung der Ströme ändert.