BIVA-WATT

Untersuchungen der lokalen und räumlichen Rauheitswirkung von Austernriffen und Miesmuschelbänken

Die Pazifische Auster (Crassostrea gigas) hat, als durch die Aquakultur eingeschleppte invasive Art, seit Anfang der 2000er Jahre den größten Teil der vormals existierenden niedersächsischen Miesmuschelbänke verdrängt. Die neuen Austernriffe sind, anders als die ehemaligen Miesmuschelbänke, extrem widerstandsfähig gegen mechanische Belastungen und bilden riffartige Strukturen, die sich im Mittel um bis zu 5% jährlich in der Fläche erweitern. Als Folge der fortschreitenden Riffbildung ist von signifikanten hydrodynamischen Änderungen im Wattenmeer auszugehen, die sich auch auf die Morphodynamik der Watten auswirken und bislang in der Forschung weitgehend unberücksichtigt blieben. Neben den tiefgreifenden ökologischen Auswirkungen der Einschleppung der Pazifischen Auster, sind durch die neuen Riffstrukturen auch starke Einflüsse auf die räumliche Verteilung der Sedimentation, die langfristige Höhenentwicklung der Watten und die vertikale Sedimentdiversität zu erwarten, welche wiederum unmittelbar auf die Nutzung der Schifffahrtsstraßen und auf regionale Küstenschutzmaßnahmen wirken.
Im Zentrum der Experimente und der Freilanduntersuchungen des Verbundprojektes steht daher die Quantifizierung der hydrodynamischen und morphologischen Auswirkungen der Pazifischen Auster im Vergleich zu heimischen Miesmuschelpopulationen im Ökosystem Wattenmeer.
Für die geplanten Untersuchungen sollen erstmals mit Hilfe von 3-Druck- und Frästechniken großflächige Oberflächenstrukturen zur experimentellen Analyse im Wellenkanal erzeugt werden. Diese künstlichen Strukturen mit nahezu naturidentischen Oberflächen können, anders als aus der Natur entnommene natürliche Riffe, für verschiedene räumlich und zeitlich getrennte Experimente genutzt werden und stellen eine wichtige Erweiterung des methodischen Rahmens für hydrodynamische Untersuchungen dar.
Am Verbundprojekt BIVA-WATT sind unter Federführung des Leichtweiß-Institutes für Wasserbau der Technischen Universität Braunschweig, die Leibniz-Universität Hannover, die die Senckenberg-Gesellschaft für Naturforschung und die smile Consult GmbH beteiligt.
Mit den Ergebnissen zur Hydrodynamik der Riffstrukturen und der Weiterentwicklung der entsprechenden Modellsysteme werden Planer und Behörden in die Lage versetzt, die Einflüsse beider Arten auf den Naturraum zu beurteilen sowie Maßnahmen im Habitat- und Küstenschutz vor dem Hintergrund der Auswirkungen des Klimawandels im Küstenbereich effektiv zu gestalten. Das Vorhaben greift damit Zielsetzungen des vom BMBF mitgetragenen „Forschungskonzepts für das Kuratorium für Forschung im Küsteningenieurwesen“ auf und liefert Beiträge zu den Sachthemen „Kleinräumige Transport- und Formänderungsprozesse“, „Modellentwicklung“ und „Erfassen der Naturvorgänge“. Darüber hinaus werden die Themenbereiche „innovative, nachhaltige und naturverträgliche Verfahren im Küsten- und Hochwasserschutz“ und „Anpassung an den Globalen Wandel“ des Forschungsprogramms der Bundesregierung MARE:N und des Rahmenprogramms „Forschung für nachhaltige Entwicklung (FONA³)“ des BMBF im Bereich der Vorsorgeforschung aufgegriffen.

Publikationen

Goseberg, Nils; Kloft, Harald; Mainka, Jeldrik; Paul, Maike; Schlurmann, Torsten; Wehrmann, Achim; Milbradt, Peter (2023): Abschlussbericht BIVA-WATT (03KIS127-130) Teil I Kurzbericht – Untersuchung der lokalen und räumlichen Rauheitswirkung von Austernriffen und Miesmuschelbänken. Hg. v. TU Braunschweig. 4 Seiten.
Abschlussbericht

Goseberg, Nils; Kloft, Harald; Mainka, Jeldrik; Paul, Maike; Schlurmann, Torsten; Wehrmann, Achim; Milbradt, Peter (2023): Abschlussbericht BIVA-WATT (03KIS127-130) Teil 2 Eingehende Darstellung – Untersuchung der lokalen und räumlichen Rauheitswirkung von Austernriffen und Miesmuschelbänken. Hg. v. TU Braunschweig. 89 Seiten.
Abschlussbericht

Hitzegrad, Jan; Brohmann, Leon; Goseberg, Nils (2019): 1. Zwischenbericht BIVA-WATT_A (03KIS127) Quantifizierung der Auswirkungen von Populationsstrukturen der Pazifischen Auster (Crassostrea gigas) und heimischen Miesmuschel (Mytilus edulis) auf Wellen.

Schlurmann, Torsten (2019): 1. Zwischenbericht BIVA-WATT_B (03KIS128) - Quantifizierung der Auswirkungen von Populationsstrukturen der Pazifischen Auster (Crassostrea gigas) und heimischen Miesmuschel (Mytilus edulis) auf Strömung.

Wehrmann, Achim (2019): 1. Zwischenbericht BIVA-WATT_C (03KIS129) - Erfassung der Populationsstruktur und -dynamik der Pazifischen Auster und heimischen Miesmuschel in ihrer Funktion als ökosystemgestaltende Arten im Wattenmeer.

Milbradt, Peter (2019): 1. Zwischenbericht BIVA-WATT_D (03KIS130) - Konzepte zur Kopplung hydro- und morphodynamischer Simulationsmodelle mit ökologischen Modellkomponenten - Datenbasierte und prozessorientierte Ansätze.

• BIVA-WATT A

  Quantifizierung der Auswirkungen von Populationsstrukturen der Pazifischen Auster (Crassostrea gigas) und heimischen Miesmuschel (Mytilus edulis) auf Wellen

  BMBF-Förderkennzeichen	03KIS127
  Förderdauer	01.09.2019–31.08.2022
  Projektpartner	Technische Universität Braunschweig, Leichtweiß-Institut für Wasserbau, Abteilung Hydromechanik und Küsteningenieurwesen Prof. Dr.-Ing. habil. Nils Goseberg
  Schlüsselwörter	Meeresregionen; Miesmuschel; Wellen; Pazifische Auster

  Das Institut für Tragwerksentwurf der Technischen Universität Braunschweig wird unter Nutzung verschiedener 3-D-Fertigungstechniken und auf Basis hochaufgelöster 3D-Scans natürlicher Austernriffe unterschiedliche hydraulische Riffmodelle herstellen. Das Leichtweiß-Institut für Wasserbau der Technischen Universität Braunschweig wird die hydraulischen Experimente im Wellen- und Strömungskanal durchführen und darauf aufbauend verschiedene numerische Modelle auf Speziesebene entwickeln und validieren, die die weitere Entwicklung der hydrodynamisch-morphologischen Modelle und deren Kopplung an ökosystemare Modelle unterstützen.

• BIVA-WATT B

  Quantifizierung der Auswirkungen von Populationsstrukturen der Pazifischen Auster (Crassostrea gigas) und heimischen Miesmuschel (Mytilus edulis) auf Strömung

  BMBF-Förderkennzeichen	03KIS128
  Förderdauer	01.09.2019–31.08.2022
  Projektpartner	Leibniz Universität Hannover, Ludwig-Franzius-Institut für Wasserbau, Ästuar- und Küsteningenieurwesen Prof. Dr. Torsten Schlurmann
  Schlüsselwörter	Meeresregionen; Pazifische Auser, Miesmuschel, Strömung

  Das Ludwig-Franzius-Institut für Wasserbau, Ästuar- und Küsteningenieurwesen der Leibniz-Universität Hannover (LFI) wird mittels georeferenzierten Laserscandaten natürliche Muschelstrukturen und die umgebende Bathymetrie erfassen, und ein digitales Geländemodell erstellen. Darüber hinaus werden Proben der Muschelstrukturen mit Hilfe von Computertomographie digitalisiert. Aus diesen natürlichen Daten werden die Kenndaten für die Modellstrukturen abgeleitet. An den Modellriffen wird das LFI räumlich hoch aufgelöste akustische und optische Messungen durchführen, mit denen die Auswirkungen der Muschelbänke auf Strömungs- und Turbulenzstrukturen im Flachwasser sowohl in 2D- als auch in 3D-Ansätzen quantifiziert werden können.

• BIVA-WATT C

  Erfassung der Populationsstruktur und -dynamik der Pazifischen Auster und heimischen Miesmuschel in ihrer Funktion als ökosystemgestaltende Arten im Wattenmeer

  BMBF-Förderkennzeichen	03KIS129
  Förderdauer	01.09.2019–31.08.2022
  Projektpartner	Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung Dr. Achim Wehrmann
  Schlüsselwörter	Meeresregionen; Pazifische Auster; Miesmuschel; Ökosystem; Wattenmeer

  Senckenberg am Meer wird die ökologischen Parameter von Muschel- und Riffstrukturen, wie Längen-Häufigkeitsverteilungen, Abundanzen, Biomasse, Bedeckungsraten sowie Raumlage in Abhängigkeit von der saisonalen Dynamik erfassen und damit die grundlegenden biologischen und ökologischen Daten für die experimentellen Untersuchungen, als auch für die Parametrisierung der numerischen Modelle und Simulationen bereitstellen.

• BIVA-WATT D

  Konzepte zur Kopplung hydro- und morphodynamischer Simulationsmodelle mit ökologischen modellkomponenten - Datenbasierte und prozessorientierte Ansätze

  BMBF-Förderkennzeichen	03KIS130
  Förderdauer	01.09.2019–31.08.2022
  Projektpartner	smile consult GmbH apl. Prof. Dr.-Ing. Peter Milbradt Peter
  Schlüsselwörter	Meeresregionen; Hydrodynamik; Morphodynamik; Simulationsmodell; Ökologie; Modell

  Smile consult wird zum einen ein datenbasiertes Hindcast-Simulationsmodells zur Beschreibung der räumlichen und zeitlichen Entwicklung der beiden Muschelarten in der Deutschen Bucht aufbauen und zum anderen generalisierte Kopplungsstrategien zwischen prozessbasierten Simulationsmodellen des Küsteningenieurwesens und ökologischen Modellkomponenten mit prototypischen Anwendungsszenarien der Pazifischen Auster und Miesmuschel entwerfen.
  Die bereitgestellte Datenbasis und die geplanten Simulationen erlauben die „Protokollierung“ des Einschleppens von „ecosystem engineering species“ sowie deren Bedeutung für den Küstenschutz und können so gezielte Managementstrategien unterstützen.