On the influence of sewage pollution on inshore benthic communities in the South of Kiel Bay

Kurzfassung

Innerhalb eines Verschmutzungsgradienten von 2000 m Radius um die Einleitungsstelle kommunaler Abwässer bei Bülk (westliche Ostsee) konnten auf Sandböden drei Assoziationen gefunden werden. Sie sind charakterisiert durch: (a) den PolychaetenCapitella capitata und Oligochaeten (50–100 m Entfernung von der Einleitungsstelle der Abwässer); (b) den PolychaetenPygospio elegans (200-ca. 700 m) und (c) den AmphipodenBathyporeia sarsi (>700 m). Die Assoziationsgrenzen sind verschwommen, es liegt ein Kontinuum vor. Der Einfluß biogener Substratstrukturen wird im schwächer verschmuzten Bereich deutlicher. Hier können Assoziationen klar abgegrenzt werden. Die Kombination der Lebensformtypen, Artenzahl, Diversität und andere Eigenschaften der Gemeinschaften hängen in charakteristischer Weise von der räumlichen Heterogenität des Substrates ab. Sie werden ebenfalls stark vom Verschmutzungsgrad beeinflußt. Die küstennahe benthische Makrofauna liefert einen wichtigen Beitrag zur Selbstreinigung des ganzen Ökosystems, indem es partikuläre organische Substanzen zu nutzbarer Fischnahrung umformt. Abundanz und Biomasse werden dabei vervielfacht. Dieser Vorgang bringt zusätzlich zum Eutrophierungsproblem die Gefahr der Anreicherung von Giftstoffen mit sich. Komplexere Systeme (z. B. Miesmuschelbänke) sind besser auf solche Faktoren eingestellt, die unmittelbar die Äquität der Gemeinschaft beeinflussen. Der ökologische Puffer besteht aus vielen spezialisierten Konkurrenten und Räubern. Niedrig diverse Systeme (z. B. Sandböden) reagieren mit hohen Amplituden auf Störungen dieses Typs. Zusammensetzung, Aquität, Artenreichtum, Abundanz und Biomasse tierischer Gemeinschaften sind brauchbare Parameter einer ökologischen Methode zur Früherkennung von Umweltbelastungen.

Summary

• 1. The influence of organic sewage pollution on the macrobenthic community structure of a shallow inshore region was studied in the South of Kiel Bay (Baltic Sea).

• 2. The sandy bottom bears three associations within the pollution gradient. They can be characterized by: (a)Capitella capitata and Oligochaeta (50–100 m distance from the sewage outlet), (b)Pygospio elegans (200-ca. 700 m) and (c)Bathyporeia sarsi (>700 m). They have no distinct borders but resemble rather a continuum.

• 3. In the less affected reaches the influence of biological substrate structure becomes more evident. Distinct associations can be distinguished.

• 4. The combination of life forms, number of species, diversity and other community features depend on the degree of the substrate's spatial heterogenity in a characteristic way. They are also strongly influenced by the extent of pollution.

• 5. The inshore benthic macrofauna provides an important contribution to the self purification of the whole ecosystem by transforming particulate organic matter to available fish food. Abundance and biomass are multiplied due to sewage sedimentation. This process creates the danger of accumulation of poisonous substances in addition to the eutrophication problem.

• 6. More highly diverse systems (e. g. mussel beds) resist better those factors which directly influence the evenness of the community. The ecological buffer consists of many specialized competitors and predators. Systems low in diversity (e. g. sand) react much more strongly to disturbances of this type.

• 7. Faunal composition, evenness, species richness, population density and biomass of the communities are suitable parameters of an ecological method for the early recognition of environmental stress.