Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Institut für Biowissenschaften

Fachgebiet: Biologische Meereskunde

Betreuer: PD Dr. Maren Voß



Dipl. Biol. Frederike Korth
(e-mail: frederike.korth@io-warnemeunde.de )

Nitrogen and organic matter cycling in coastal systems: case studies from the Baltic Sea

The depletion of dissolved oxygen in bottom waters and the expansion of harmful algae blooms are most common responses of aquatic ecosystems to eutrophication, and thus also of the semi-enclosed, brackish Baltic Sea with high riverine nutrient loads. To improve management and focus on strategies to reduce nutrient loads a better understanding of coastal system dynamics is highly needed. Therefore studies on dissolved organic nitrogen (DON) and nitrogen retention and turnover in coastal waters were performed. The role of DON in the nitrogen cycle is still poorly understood and its impact on eutrophication has not been further considered in nitrogen load reductions. Results of this thesis could show that DON serves as an important nutrient source for surface plankton in summer fueling primary production and therefore also contributing to eutrophication. So far, sandy permeable sediments with low organic content were mainly considered to contribute little to the biogeochemical cycling. However, results of this thesis indicate that denitrification in these sediments may be an important process and that their contribution in face of nitrogen removal seems to be important. Because permeable sediments account for up to 70% of the continental shelf area their contribution to the Baltic Sea loss budget as well as to the global nitrogen loss budget should be reevaluated.

Die Verarmung an gelösten Sauerstoff im bodennahen Wasser und die Ausbreitung von toxischen Algenblüten sind die am häufigsten auftretenden Folgen von Eutrophierung in aquatischen Ökosystemen, so auch in der Ostsee, einem der größten Brackwassergebiete der Welt mit hohen Nährstofffrachten aus Flusseinträgen. Um Management Strategien zu verbessern, u.a. zur Verringerung von Nährstofffrachten, ist ein besseres Verständnis der Dynamik der Küstensysteme dringend nötig. Daher wurden in dieser Doktorarbeit Studien über gelösten organischen Stockstoff (DON) und den Stickstoff Umsatz und Verbleib in Küstengewässern durchgeführt. Die Rolle von DON im Stickstoffkreislauf ist bis heute nur wenig verstanden und sein Einfluss auf Eutrophierung wurde bisher bei der Reduzierung von Stickstoffeinträgen nicht berücksichtigt. Die Ergebnisse dieser Arbeit können aber zeigen, dass DON eine wichtige Nährstoffquelle für das Oberflächenplankton im Sommer ist, die Primärproduktion anheizt und so auch zur Eutrophierung beiträgt. Bisher fanden sandige, permeable Sedimente mit niedrigem organischem Gehalt in biogeochemischen Kreisläufen nur wenig Beachtung. Die Daten von den Isotopenmessungen aus dieser Arbeit lassen aber darauf schließen, dass auch diese Sedimente durch Denitrifizierung einen wichtigen Anteil zur Stickstoffentfernung beitragen. Da permeable Sedimente bis zu 70% der kontinentalen Schelfmeere ausmachen, muss ihr Beitrag sowohl in Stickstoff Budgets der Ostsee wie in globalen überdacht werden.