Forschungsverbund MINOS plus - Weiterführende Arbeiten an Seevögeln und Meeressäugern zur Bewertung von Offshore - Windkraftanlagen

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1 Forschungsverbund MINOS plus - Weiterführende Arbeiten an Seevögeln und Meeressäugern zur Bewertung von Offshore - Windkraftanlagen Teilvorhaben 1 Weiterführende Untersuchungen zum Einfluss akustischer Emissionen von Offshore-Windenergieanlagen auf marine Säuger im Bereich der deutschen Nord- und Ostsee Teilvorhaben 2 Erfassung der Dichte und Verteilungsmuster von Schweinswalen (Phocoena phocoena) in der deutschen Nord- und Ostsee Teilvorhaben 4 Einsatz und Vergleich visueller und akustischer Erfassungsmethoden zur Beurteilung von Schweinswalvorkommen Teilvorhaben 5 Zeitlich-räumliche Variabilität der Seevogel-Vorkommen in der deutschen Nord- und Ostsee und ihre Bewertung hinsichtlich der Offshore- Windenergienutzung Schlussbericht Dezember 2007 Berichtszeitraum: gefördert durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Laufzeit

2 Zuwendungsempfänger Förderkennzeichen Forschungs- und Technologiezentrum Westküste, Außenstelle der CAU Kiel, Hafentörn 1, Büsum B

3 Schlussbericht Teilvorhaben 2 Erfassung der Dichte und Verteilungsmuster von Schweinswalen (Phocoena phocoena) in der deutschen Nord- und Ostsee Zuwendungsempfänger Forschungs- und Technologiezentrum Westküste, Außenstelle der CAU Kiel, Hafentörn 1, Büsum Förderkennzeichen B Vorhabenbezeichnung MINOS 2 - Weiterführende Arbeiten an Seevögeln und Meeressäugern zur Bewertung von Offshore - Windkraftanlagen (MINOS plus) Laufzeit des Vorhabens Berichtszeitraum Projektbeteiligte Anita Gilles, Helena Herr, Kristina Lehnert, Meike Scheidat, Kristin Kaschner, Janne Sundermeyer, Ulrika Westerberg, Ursula Siebert Forschungs- und Technologiezentrum Westküste, Außenstelle der CAU Kiel, Hafentörn 1, Büsum Das dem Bericht zugrunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Ministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit unter dem Förderkennzeichen B gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt der Veröffentlichung liegt bei den Autoren. 94

4 1 Kurze Darstellung zu Aufgabenstellung Voraussetzungen, unter denen das Vorhaben durchgeführt wurde Planung und Ablauf des Vorhabens Material und Methode Untersuchungsgebiete Flugzählungen nach der line-transect Methode Wissenschaftlicher und technischer Stand, an den angeknüpft wurde Zusammenarbeit mit anderen Stellen Eingehende Darstellung Erzielte Ergebnisse Flugzählungen in MINOSplus Nordsee Abundanzabschätzungen 2002 bis Schweinswale, Nordsee Flugzählungen in MINOSplus Ostsee Abundanzabschätzungen 2002 bis 2006 Schweinswale, Ostsee Schweinswal - Habitatmodellierung Erfassung von Robben Erfassung der Schiffsverteilung Eingehende Darstellung des voraussichtlichen Nutzens, insbesondere die Verwertbarkeit des Ergebnisses im Sinne des fortgeschriebenen Verwertungsplans Eingehende Darstellung des während der Durchführung des Vorhabens aus dem ZE bekannt gewordenen Fortschritts auf dem Gebiet des Vorhabens bei anderen Stellen Eingehende Darstellung der erfolgten und geplanten Veröffentlichungen des Ergebnisses Zusammenfassung und Schlussfolgerungen Danksagung Veröffentlichungen Literaturverzeichnis

5 1 Kurze Darstellung zu 1.1 Aufgabenstellung Der Schweinswal (Phocoena phocoena) ist durch eine Vielzahl anthropogener Einflüsse gefährdet (Hutchinson et al. 1995; Kaschner 2001; Scheidat & Siebert 2003). Nachgewiesen wurden schädliche Einflüsse durch den hohen Eintrag von Schadstoffen (Aguilar & Borrell 1995; Jepson et al. 1999; Siebert et al. 1999; Siebert et al. 2002), den Beifang in der Fischerei (Kock & Benke 1996; IWC 1997; Vinther 1999; Lockyer & Kinze 2003), die Dezimierung von Fischbeständen durch natürliche und menschliche Faktoren (Evans 1990; Lowry & Teilmann 1994) sowie durch Lärmbelastung und Schiffsverkehr (Kröger 1986; Richardson et al. 1995; Ketten 1995). Zur Beurteilung der Bedeutung weiterer anthropogener Einflüsse auf Schweinswale, wie z.b. die Konstruktion von Bauwerken (z.b. Offshore Windenergieanlagen) im Bereich der deutschen Ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ), benötigt man belastbare Daten über die Abundanz der Schweinswalbestände sowie über deren saisonale Verteilung in deutschen Gewässern. Nur so kann langfristig festgestellt werden, ob die Anzahl von Schweinswalen unter dem Einfluss anthropogener Faktoren konstant bleibt, ansteigt oder abnimmt. Da es sich bei Schweinswalen um hochmobile Tiere handelt, verändert sich vor allem die räumliche Verteilung über die Zeit. Wird diese natürliche Variation erforscht, kann bewertet werden, ob und inwieweit eine Veränderung in der Bestandsgröße bzw. in der Verteilung stattfindet. Zu Beginn des MINOSplus Projektes gab es nur wenige Informationen über die Verteilungsmuster von Schweinswalen in deutschen Gewässern. Bestandsabschätzung von Schweinswalen, die ausschließlich den gesamtdeutschen Teil der Nord- und Ostsee betreffen, gab es bisher nicht. Der einzige großräumige Survey zur Erfassung von Schweinswalen sowie anderen Kleinwalarten war bis dato der EU-weite SCANS Survey (Small Cetacean Abundance in the North Sea and Adjacent Waters), der im Juli 1994 durchgeführt wurde (Hammond et al. 2002). Die Abdeckung in einigen Gebieten der deutschen Nord- und Ostsee war jedoch nicht vollständig, z.b. fehlten belastbare Daten über die Gebiete vor Ostfriesland und östlich von Rügen. Weitere Erfassungen beschränkten sich auf küstennahe Teilbereiche und wurden ausschließlich in den Sommermonaten durchgeführt (Heide-Jørgensen et al. 1992, 1993; Hiby & Lovell 1995; Sonntag et al. 1999). Alle aufgeführten Beispiele lieferten also nur einen Schnappschuss der Dichte und Verteilung für einen kurzen (meist 4 bis 5wöchigen) Erfassungszeitraum. Das Projekt MINOS hat im Mai 2002 damit begonnen, regelmäßig verlässliche Daten über die Verteilung und Dichte von Schweinswalen in deutschen Gewässern zu sammeln. Die Ziele von MINOSplus bestanden darin: die durch MINOS geschaffene Datengrundlage zu verbessern die Abundanz von Schweinswalen in deutschen Gewässern zu ermitteln 96

6 die natürliche Variation in der räumlichen und zeitlichen Verteilung von Schweinswalen weitergehend zu erforschen Die Projektdauer (MINOS und MINOSplus; 2002 bis 2007) mit insgesamt fünf Jahren Feldarbeit stellt die erste robuste Bestandsabschätzung von Schweinswalen in der deutschen AWZ vom Nord- und Ostsee und 12sm Zone dar. Ergänzend zu den Ergebnissen von MINOS sollten noch bestehende Wissenslücken durch MINOSplus geschlossen und die räumliche Variabilität der Tiere großräumig und mesoskalig beschrieben werden. Dies umfasst die saisonale und auch inter-annuelle Dynamik, wobei in MINOSplus besonders winterliche Bestandsaufnahmen das Bild vervollständigen sollten. Des weiteren sollte die Verknüpfung der Ergebnisse mit hydrographischen Parametern Rückschlüsse auf die Funktion der Lebensräume und ihre Nutzung ermöglichen. Zum ersten Mal sollten Habitat- Vorhersagemodelle errechnet werden. Diese Modelle, die eine Auskunft über die Habitatpräferenzen von Schweinswalen geben können, sind ein wichtiges Kriterium, das bei der Bewertung von anthropogenen Eingriffen oder der Bedeutung von Schutzgebieten genutzt werden kann. Zudem wurden während der Erfassung der Zielart Schweinswal auch Robben (im Wasser, nicht auf Sandbänken) und Schiffe registriert. Dabei soll das Verhalten der Robben festgehalten und das Vorkommen von Meeressäugern mit dem der Schiffe in Beziehung gesetzt werden. 1.2 Voraussetzungen, unter denen das Vorhaben durchgeführt wurde Wie auch bei MINOS wurden die Erfassungen mittels Flugzählungen durchgeführt. Die hier angewandte Methode entspricht dem internationalen Standard (Buckland et al. 2001; Hammond et al. 2002). Die Vorteile von Flug- gegenüber Schiffszählungen sind z.b. die sofortige Verfügbarkeit von geeigneten Flugzeugen (wir hatten die Möglichkeit drei Flugzeuge des Typs Partenavia 68 zu nutzen), das schnelle Reagieren auf günstige Wetterbedingungen (Team und Maschine innerhalb von zwei Stunden einsatzbereit) sowie die synoptische Abdeckung eines großen Gebietes innerhalb einer relativ kurzen Zeit. 1.3 Planung und Ablauf des Vorhabens Im folgenden werden die Untersuchungsgebiete, die angewandte Methode des line-transect samplings und die Datenauswertung detailliert dargestellt. MINOSplus hatte zum Ziel vier Mal pro Jahr eine komplette Erfassung des Untersuchungsgebietes durchzuführen. 1.4 Material und Methode Im Rahmen von MINOS und MINOSplus wurden Schweinswale in der AWZ und 12 sm- Zone der deutschen Nord- und Ostsee mittels standardisierten Flugzählungen erfasst. 97

7 1.4.1 Untersuchungsgebiete Ingesamt wurde ein Gebiet mit einer Fläche von km 2 untersucht. Die folgenden Teilgebiete (sog. Strata) wurden regelmäßig abgeflogen (Abbildung 1): A-Entenschnabel (3.903 km²), B-Offshore ( km²), C-Nordfriesland ( km²), D-Ostfriesland ( km²), E-Kieler Bucht (4.696 km²), F-Mecklenburger Bucht (7.248 km²) und G- Rügen ( km²). Jedes dieser Teilgebiete konnte in maximal 10 h abgeflogen werden. Zwei der drei Untersuchungsgebiete in der deutschen Ostsee wurden aus logistischen Gründen über die Grenze der deutschen AWZ hinaus bis zu den dänischen Inseln erweitert. In den Strata E und F wäre die Fläche ansonsten zu klein gewesen, um eine sinnvolle Erfassung mit dem Flugzeug durchzuführen. Abbildung 1: Untersuchungsgebiete der Projekte MINOS und MINOSplus in der AWZ und 12 sm-zone. Strata: A-Entenschnabel, B-Offshore, C-Nordfriesland, D-Ostfriesland, E-Kieler Bucht, F-Mecklenburger Bucht, G-Rügen. Die Transekte sind als durchgezogene graue Linien eingezeichnet. Der Transektabstand beträgt 10 km in Stratum A-C und 6 km in Stratum D-G Flugzählungen nach der line-transect Methode Das Distance sampling ist eine Klasse von Methoden, die es erlauben die Dichte von biologischen Populationen abzuschätzen. Die hier angewandte Methode basiert auf der für marine Säugetiere etablierten line-transect Methode (Buckland et al. 2001). Bereits Anfang 98

8 der 90er Jahre wurde diese Methode als die Genaueste für Bestandsabschätzungen angesehen (Buckland et al. 2001). Die Dichte D (d. h. die Anzahl der Tiere pro Flächeneinheit) und die Populationsgröße N stehen in folgendem Zusammenhang: N = D*A (mit A = Fläche des Untersuchungsgebietes) Die Erfassungen werden mit Flugzeugen 1 durchgeführt, die bei einer konstanten Geschwindigkeit und Flughöhe definierte Transekte innerhalb des Untersuchungsgebietes abfliegen. Die Transekte müssen dabei so gewählt sein, dass sie in ihrer Lage voneinander unabhängig sind. Bei parallelen Transekten wird außerdem der Anfangspunkt zufällig gewählt, um jedem Tier im Untersuchungsgebiet die gleiche Sichtungswahrscheinlichkeit zuordnen zu können. Gibt es einen bekannten Dichtegradienten der untersuchten Tierpopulation, sollten die Transekte senkrecht zu diesem gewählt werden. Da die Dichteverteilung von Walen oftmals mit Tiefenlinien assoziiert ist, sollten die Transekte den Tiefenlinien nicht folgen, sondern sie im rechten Winkel schneiden (Buckland et al. 2001). Dies gewährleistet auch eine Vergleichbarkeit der Transekte untereinander, so dass diese später als einzelne Stichproben betrachtet werden können. Für die Berechnung von Populationsgrößen mittels Distance sampling werden die Distanzen der Sichtungen zum Transekt bestimmt. Berechnet werden diese Entfernungen (x), indem die vertikalen Winkel (α), welche die Beobachter zu jeder Sichtung mittels eines Inklinometers erfassen (siehe unten), in folgende Formel eingesetzt werden: x = r * tan (90-α) (mit r = (konstante) Flughöhe) Diesen Daten wird mit Hilfe des Programms Distance (Thomas et al. 2006) eine Wahrscheinlichkeitsfunktion ( detection function ) angepasst, welche es ermöglicht, aus allen Entfernungen der Sichtungen zum Transekt die effektive halbe Streifenbreite esw ( effective half-strip width ) für die Transekte zu berechnen (Buckland et al. 2001). Den standardisierten Sichtungsbedingungen gut und moderat (s. unten) wird jeweils eine eigene esw zugeordnet. Sind die Sichtungsbedingungen verschlechtert, wie z.b. durch stärkeren Seegang oder eine hohe Trübung, so wird die Streifenbreite, in der man effektiv Schweinswale sichten kann, entsprechend verkleinert. Weiterhin ist es für Abundanzberechnungen von Cetaceen essentiell, bestimmte Korrekturfaktoren zu berechnen. Da Wale einen großen Teil ihres Lebens unter Wasser verbringen, sind sie für die Beobachter zum Teil nicht sichtbar. Als g(0) wird die Wahrscheinlichkeit bezeichnet, ein Tier zu sichten, das sich auf dem Transekt befindet. Würde angenommen, dass g(0) = 1 ist 2, so käme es im Falle von marinen Säugetieren zu einer Unterschätzung der Dichte. Es gibt zwei Gründe, warum nicht alle Schweinswale im Beobachtungsgebiet entdeckt werden können: a) Die Wale sind (aufgrund von Tauchphasen) für den Beobachter nur für eine kurze Zeit sichtbar (sog. availability bias ) und b) Die Wale 1 gleiches Prinzip bei Schiffszählungen 2 g(0)=1 jedes Objekt auf dem Transekt wird mit Sicherheit entdeckt 99

9 werden, auch wenn sie sichtbar sind, nicht immer von den Beobachtern entdeckt (sog. perception bias ). Diese Faktoren wurden von uns seit Mai 2002 im Rahmen einer sehr detaillierten Auswertung mit Hilfe der racetrack - Methode (Hiby & Lovell 1998, Hiby 1999) ermittelt. Dazu verlässt das Flugzeug genau 30 Sek. nach einer Schweinswalsichtung das Transekt, um einen Kreis zu fliegen. Dieser bringt das Flugzeug nach 120 Sek. wieder auf das Transekt; d.h. ein bestimmter Flugabschnitt wird doppelt beflogen (Abbildung 2). Aus dem Verhältnis gesichteter Schweinswale zwischen erster und zweiter Befliegung wird, unter Berücksichtigung mehrerer Faktoren (z.b. Schwimmgeschwindigkeit, möglicher Versatz der Sichtung), der g(0)-wert ermittelt. Ein von Lex Hiby entwickeltes Programm (racetrack.v2) bestimmt nach einer Simulation die Duplikate. Im Rahmen von MINOS und MINOSplus wurden über 200 racetracks erfolgreich absolviert. Abbildung 2: Praktischer Ablauf der racetrack-methode. Das im Flugzeug genutzte Datenaufnahmeprogramm VOR (s. unten) koordiniert jeden Racetrack, indem ein Timer die Befehle vorgibt. Datenerhebung im Untersuchungsgebiet Für die hier durchgeführte Studie wurde als Flugzeugtyp eine Partenavia 68 genutzt, ein Schulterdecker (Abbildung 3), der mit ausgewölbten Fenstern, den sogenannten Bubble - Fenstern, ausgerüstet ist. Diese speziellen Fenster erlauben es den Beobachtern das Transekt direkt unter der Maschine zu beobachten. Abbildung 3: Partenavia P68 der SyltAir. rechts: bubble -Fenster. 100

10 Das Team im Flugzeug besteht immer aus drei Personen und dem Piloten: Vorne rechts neben dem Piloten sitzt der sogenannte Navigator. Dieser bedient den Computer (Panasonic Toughbook), der mit einem GPS (Garmin etrex) verbunden ist. Die Position des Flugzeuges wird alle 2 Sek. abgespeichert. Der Navigator überwacht die Einhaltung der konstanten Flughöhe (600 Fuß=183 m) und Geschwindigkeit ( Kn= km/h); er koordiniert die Befliegung der Transekte sowie die g(0)-racetracks mit dem Piloten und gibt die Sichtungen der Schweinswale bzw. anderer mariner Säugetiere direkt in den Computer ein. Er selbst führt keine Beobachtungen durch. Außerdem ist der Navigator für die Eingabe der Sichtungsbedingungen zuständig, die diesem ebenfalls von den Observern mitgeteilt werden. Die Umwelt- und Sichtungsbedingungen werden zu Beginn eines jeden Transekts bestimmt und bei jeglicher Veränderungen sofort angepasst. Dazu gehören Seegang (nach der Beaufort- Skala), Trübung, Niederschlag (z. B. Nebel, Regen), Wolkenbedeckung und Reflektion der Sonne auf dem Wasser (sog. glare). Zudem schätzen die Observer, unter Berücksichtung aller genannten Umweltbedingungen, die Sichtungswahrscheinlichkeit für Schweinswale als gut, moderat oder schlecht ein. Die geschieht getrennt für jede Seite. Diese Einschätzung sowie eine standardisierte Aufnahme der Umweltbedingungen ist essentiell für eine spätere robuste Dichteabschätzung. Der Schweinswale ist, aufgrund seiner geringen Größe, der kleinen Gruppengröße von meist nur 1-2 Tieren und seines nicht auffälligen Verhaltens an der Oberfläche, eine der schwierigsten zu erfassenden Kleinwalart. Alle Daten, die während der Sichtungswahrscheinlichkeit schlecht aufgenommen wurden, wurden von der späteren Analyse ausgeschlossen. Die beiden Beobachter ( Observer ) sitzen hinter dem Piloten rechts und links an den Bubble -Fenstern (Abbildung 3, Abbildung 4). Sie scannen v.a. den Bereich der Transektlinie (d.h. direkt unter dem Flugzeug) und im rechten Winkel des Transekts (bis ca. 500 m auf jeder Seite). Für jede Sichtung werden, neben dem Sichtungswinkel, folgende Informationen festgehalten: Gruppengröße, Gruppenzusammensetzung (v.a. Vorkommen von Kälbern), Verhalten (z.b. Ruhen, Fressen), Schwimmrichtung in Relation zum Transekt (dient zur Feststellung von eventuellem Ausweichverhalten), Sichtungsauslöser ( cue, z.b. Körper, Spritzer), evtl. Reaktionen auf das Flugzeug und jegliche Kommentare. Diese Informationen werden direkt über das Interkomm-System an den Navigator weitergegeben und online registriert. Der Winkel zur Sichtung wird mit Hilfe eines Winkelmessgerätes (Inklinometer) bestimmt (Abbildung 4). Nach einer Pause oder während Transitstrecken wechseln die Beobachter ihre Positionen. Der Wechsel der Positionen sorgt für eine zufällige Verteilung der Beobachter und verhindert, dass mögliche beobachterspezifische Fehler nur auf bestimmten Seiten des Flugzeugs auftreten. 101

11 Abbildung 4: Observer am Bubble -Fenster mit Inklinometer zur Winkelmessung. Neben Schweinswalen werden auch weitere marine Säugetiere (z.b. Robben, Delphine) sowie Schiffe (getrennt nach versch. Schiffstypen), Müll, Netzreste, Öl, Algen und Stellnetze (in Dänemark auch Bundgarn-Netze) als Sichtungen aufgenommen. Auswertung der Datenquellen Bei der Datenauswertung kamen verschiedene Anwendungen zum Einsatz. Die meisten wurden speziell für diesen Zweck programmiert. VOR Das VOR Programm wurde von Lex Hiby und Phil Lovell (Conservation Research Ltd. 3 ) entwickelt und in einer ursprünglichen Form bereits beim SCANS Survey 1994 (Hammond et al. 1995; Hammond et al. 2002) eingesetzt. Das Programm läuft während des Fluges auf dem Laptop des Navigators und speichert zu einem festgelegten Zeitpunkt die GPS Position (hier alle 2 sec) in der Datei *.gps. Aus den Daten, die der Navigator eingibt (s.o.) werden zusätzlich drei weitere Dateien generiert. Dabei handelt es sich um die *.flt Datei, die Informationen zu den abgeflogenen Transekten enthält, die *.eff Datei, welche die Umweltdaten speichert und die *.sig Datei, in der alle Sichtungsdaten gespeichert werden. Bei der weiteren Analyse der Daten in dem VOR Auswerteprogramm werden die Entfernungen der Sichtungen zu den Transekten und die racetracks bearbeitet. Das mit Hilfe unserer Erfahrungen weiterentwickelte VOR Programm wurde auch bei den Flugzählungen während des zweiten SCANS Surveys (SCANS II) im Juli 2005 erfolgreich eingesetzt. 3 Conservation Research Ltd; 110 Hinton Way; Cambridge CB2 5AL, UK 102

12 GSE-MERGE Die Verknüpfung der verschiedenen Dateien (hier nur *.gps, *.sig und *.eff) pro Flugtag geschieht über das, von der Firma GEO-X in Lüneburg, entwickelte Konvertierungsprogramm GSE-MERGE. Die Verknüpfung der verschiedenen Informationen erfolgt über die Spalte Datum und Zeit. Die GSE-Ausgabe erfolgt in eine Datei mit dem Namen des Flugtages <jjmmtt> (z.b GSE). Nun liegt eine Datei vor, in der alle Informationen eines Tages im 4-Sekunden Intervall erfasst sind. MS ACCESS Jeder Flugtag wird nach dem Mergen in die Flugdatenbank überführt, in der alle Informationen (Sichtungsbedingungen und Sichtungen) im 4-Sekunden Intervall gespeichert werden. DATENAUFBEREITUNG ALS GRUNDLAGE FÜR DICHTEBERECHNUNGEN Für die weitere Datenanalyse wurden die GSE-Dateien wie folgt bearbeitet: Das GSE- MERGE-Programm liefert zusätzlich für jedes 4-Sekunden Intervall die zurückgelegte Distanz (Flugstrecke in km) sowie die Sichtungsbedingungen, getrennt für linke und rechte Beobachterseite. Den Bedingungen gut und moderat wurde die jeweils ermittelte effektive Streifenbreite (esw inkl. g(0)) zugeordnet. Im Anschluss wurde für jede Beobachterseite die Fläche (in km 2 ) des effektiv erfassten Bereiches berechnet und die Angaben für beide Seiten addiert: km 2 = (Distanz * esw L ) + (Distanz * esw R ) Das Ergebnis ist ein km² Wert für jedes 4-Sekunden Intervall. Diese Angaben dienen als Grundlage für die Dichteberechnungen in der GIS-Auswertung. ArcGIS (ESRI) Eine Darstellung der georeferenzierten Daten erfolgt über Verteilungskarten. Wichtig bei dieser Darstellung sind nicht nur die reinen Sichtungspositionen, sondern v.a. der Suchaufwand unter den verschiedenen Sichtungsbedingungen. Diese beiden Information können in sog. Rasterkarten gemeinsam dargestellt werden. Die Daten sind dann aufwandsbereinigt. Dazu wurde das Untersuchungsgebiet in 10 x 10 km große Rasterzellen unterteilt. Die line transect Sichtungspositionen wurden in eine mittlere Dichte pro Rasterzelle ( D ) [Indiv. km -2 ]) konvertiert, indem: ) nindiv. D = effort n indiv. : Summe der Schweinswale pro Rasterzelle effort: Suchaufwand als effektiv abgesuchte Fläche (in km 2 ) pro Rasterzelle 103

13 ABUNDANZABSCHÄTZUNG Bei der Abschätzung der mittleren Bestandsgröße (Abundanz) für die Untersuchungsgebiete der Nord- und Ostsee, wurde zunächst die Abundanz in den einzelnen Strata (A, B etc.) berechnet. Die einzelnen Werte wurden anschließend addiert, um den Gesamtbestand der Schweinswale z.b. in der deutschen Nordsee (A+B+C+D) zu ermitteln. Vor dem Hintergrund, dass die Transekte vor Erfassungsbeginn so gewählt wurden, dass sie die Strata repräsentativ abgedeckten, ist die ermittelte Dichte für das gesamte Gebiet ebenfalls repräsentativ. Die Abundanz Nˆ v in Stratum v wurde folgendermaßen berechnet Nˆ v = A L v v ngsv n + ˆ µ g ˆ µ m msv s v Dabei ist A v die Fläche des Stratums, L v beschreibt den Suchaufwand und ist die zurückgelegte Transektlänge in guten oder moderaten Sichtungsbedingungen, ngsv nmsv stehen für die Anzahl Sichtungen in guten bzw. moderaten Bedingungen, µˆ g und µˆ m sind die dazugehörigen totalen effektiven Streifenbreiten (esw inkl. g(0)) in guten bzw. moderaten Bedingungen und s v ist die mittlere Gruppengröße in Stratum v. Die Dichten der einzelnen Surveys wurden berechnet, indem die Abundanzen mit der Fläche des jeweiligen Stratums dividiert wurde. Die 95%-Konfidenzintervalle und der Variationskoeffizient wurden mit der Bootstrapping-Methode 4 bestimmt. Hierzu wurden die Transektlinien als Stichproben benutzt. Die so bestimmten Konfidenzintervalle schätzen ein Intervall, welches mit großer Wahrscheinlichkeit die 'wahre' Dichte enthält. Schließlich prüften wir, ob die für einen Survey bestimmte Dichte im Konfidenzintervall der Dichte eines anderen mit ihm zu vergleichenden Surveys lag. War dies nicht der Fall unterschieden sich die Dichten signifikant (p 0,05). Um die oben genannten Berechnungen sinnvoll durchzuführen ist eine synoptische Erfassung von großer Wichtigkeit. und 4 Grundsätzlich basiert diese Methode auf einer Zufallsziehung (mit Zurücklegen) der geschätzten Dichten pro Transekt. Dabei werden so viele Werte gezogen wie Transekte beflogen wurden, und anschließend wird die Dichte für das Gesamtgebiet auf der Basis dieser Zufallsauswahl bestimmt. Beide Schritte (Zufallsziehung und Dichtebestimmung) werden vielfach (hier mal) wiederholt und 'Abschneiden' der extremsten fünf Prozent der resultierenden Verteilung der Dichtewerte liefert schließlich die Grenzen des Konfidenzintervalls. Die hier verwendete spezielle Methode ('accelerated bias corrected confidence limits', Manly 1997) ist besonders für potentiell asymmetrische Verteilungen geeignet. 104

14 1.5 Wissenschaftlicher und technischer Stand, an den angeknüpft wurde Es wurde eng an die Ergebnisse, aufgeworfenen Fragen sowie technischen Fortschritte aus MINOS angeknüpft. Bei den bisherigen MINOS Feldarbeiten wurde deutlich, dass die zeitlich-räumliche Dynamik nur über mehrere Untersuchungsjahre erfasst werden kann. Die Technik wurde weitestgehend übernommen und in einigen Bereichen verbessert. Das Equipment wurde verdoppelt, so dass es im Rahmen von MINOSplus möglich war am gleichen Tag mit zwei Flugzeugen gleichzeitig zu fliegen. Dies stellte sich als sehr großer Vorteil heraus, denn so konnte effektiv auf ideale Wetterbedingungen reagiert werden. 1.6 Zusammenarbeit mit anderen Stellen Es wurde ein stetiger Informationsaustausch mit anderen MINOSplus Teilprojekten gepflegt. Die Kalibrierungsflüge für Teilprojekt 3 wurden durchgeführt. Das Projekt EMSON 5, gefördert vom Bundesamt für Naturschutz (BfN), lief bis Ende 2005 analog zu MINOSplus. EMSON hatte eine detaillierte Erfassung des Schweinswalvorkommens in potentiellen Natura 2000 Gebieten (z.b. Sylter Außenriff, Borkum Riffgrund) zum Ziel. Beide Projekte ergänzten sich sehr gut. Ergebnisse aus MINOS (z.b. großräumige Verteilungsmuster) flossen in EMSON ein und Daten aus EMSON (z.b. racetracks) wurden in MINOS und MINOSplus mit berücksichtigt. Das EU-weite Projekt SCANSII (Small Cetaceans in the European Atlantic and North Sea) profitierte von den technischen Errungenschaften und methodischen Verbesserungen aus MINOS und MINOSplus. SCANSII wurde im Juli 2005 durchgeführt. In einem 4wöchigen Zeitraum erfassten Beobachter von sieben Schiffe und drei Flugzeuge aus das Kleinwalvorkommen in der Nordsee und angrenzenden Gewässer (z.b. westliche Ostsee, Irische See). Das FTZ koordinierte sämtliche Flugsurveys der drei eingesetzten Flugzeuge und stellte, nach Absprache mit den Geldgebern, auch Observer aus MINOSplus zur Verfügung. Die im Rahmen von TP2 aufgebaute Datenbank wurde in die MINOS-Datenbank, koordiniert vom NPA Tönning, integriert. Diesbezüglich erfolgte eine intensive Zusammenarbeit mit dem NPA Tönning. Anfragen des BSH wurden beantwortet und vorläufige Ergebnisse zu Dichte und Verteilung von Schweinswalen zur Verfügung gestellt. Diese wurden vom BSH bei der Bewertung von beantragten anthropogenen Eingriffen in der AWZ berücksichtigt. 5 Erfassung von Meeressäugetieren und Seevögeln in der deutschen AWZ von Nord- und Ostsee (EMSON). F+E Vorhaben, FKZ

15 2 Eingehende Darstellung 2.1 Erzielte Ergebnisse Flugzählungen in MINOSplus Nordsee Im Zeitraum September 2004 bis Juni 2006 wurden in den vier MINOSplus-Teilgebieten der Nordsee an 34 Tagen Flugzählungen zur Erfassung von Schweinswalen durchgeführt. Tabelle 1 gibt eine Übersicht über die Anzahl der Schweinswalsichtungen sowie über die zurückgelegte Suchstrecke pro Flugtag. Insgesamt wurde eine Suchstrecke von km zurückgelegt. Dabei wurden Schweinswalgruppen mit insgesamt Individuen gesichtet. Mutter-Kalb-Paare wurden ab Ende April bis in den Herbst hinein gesichtet. Tabelle 1: Details der Flugzählungen im Zeitraum September 2004 bis Juni 2006 in den Strata der Nordsee. Abkürzungen der Gebiete können Abbildung 1 entnommen werden. W=Walschutzgebiet (Flüge für TP4). # = Anzahl Datum Stratum Distanz (km) # Sichtungen # Tiere # Kälber D C D D C D C W A C D B D D C B B D C B

16 Datum Stratum Distanz (km) # Sichtungen # Tiere # Kälber C C C D A D B D C C B C A C Summe Die folgenden Abundanzabschätzungen, sowohl für die einzelnen Strata als auch für das gesamte Untersuchungsgebiet in Nord- und Ostsee, wurden ebenfalls für die Erhebungen aus MINOS (2002 und 2003) gerechnet. Die Details zu den Befliegungen aus MINOS können im Projektendbericht nachgelesen werden (Scheidat et al. 2004) Abundanzabschätzungen 2002 bis Schweinswale, Nordsee Das Ziel von MINOS und MINOSplus bestand darin vier Mal pro Jahr die Untersuchungsgebiete in Nord- und Ostsee abzudecken, um die saisonale und inter-anuelle Variabilität zu erforschen. Aufgrund widriger Wetterumstände, konnte dieses Ziel nicht in allen sechs Jahren zu allen vier Jahreszeiten erreicht werden. Wie bereits im Methodenteil erwähnt ist eine synoptische Erfassung der Strata von großer Wichtigkeit. Ebenso wichtig ist auch eine repräsentative Abdeckung der Transekte. Daher wurden folgende Auswahlkriterien angewandt, um aus der Datenbank die Surveys auszuwählen für die robuste Abundanzen geschätzt werden konnten: o Erfassung der vier bzw. der drei Strata in Nord- und Ostsee in max. 35 aufeinanderfolgenden Tagen (im folgenden Gesamtsurvey genannt) o o Erfassung eines Stratums in max. 14 Tagen (im folgenden Einzelsurvey genannt) Gute und gleichmäßige Abdeckung der Transekte in guten oder moderaten Sichtungsbedingungen o Variationskoeffizient kleiner als

17 Nach Anwendung dieser Kriterien ergeben sich für die Nordsee sechs Gesamtsurveys und 34 Teilgebietssurveys für die Abundanzabschätzungen durchgeführt wurden Gesamtsurveys In Tabelle 2 sind die Abundanzen für die Gesamtsurveys sehen. Da es nicht immer möglich war zur gleichen Zeit den Entenschnabel (Stratum A) zu befliegen, das von der Küste am weitesten entfernte Gebiet, ist dieser bei den Abundanzen für die Gesamtsurveys ausgeschlossen. Ergebnisse für den Entenschnabel können in Tabelle 3 nachgelesen werden. In der deutschen Nordsee (Strata B, C und D) wurde die niedrigste Abundanz für den Herbst geschätzt, mit z.b Schweinswalen im Okt./Nov und im Aug./Sep Die höchste Abundanz wurde für den Spätfrühling/Frühsommer bestimmt, z.b. Mai/Juni 2006 mit Tieren und April/Mai 2005 mit Tieren. Im Winter konnten nicht alle Strata synoptisch beflogen werden. Daher können wir keine Schätzung für den Winter liefern. Tabelle 2: Abundanzschätzung für Schweinswale in der deutschen Nordsee. Effort zeigt den effektiven Suchaufwand (in km). VK= Variationskoeffizient, KI= 95% Konfidenzintervall (unteres und oberes). Gesamtsurvey (B+C+D) effort (km) Abundanz VK KI unteres KI oberes Sep./Okt , März/April , April/Mai , Aug./Sep , Oct./Nov , Mai/Juni , Die untere und obere Grenze des Konfidenzintervalls (KI) umgeben mit 95% Wahrscheinlichkeit den geschätzten Wert. Der Variationskoeffizient (VK) ist ein Maß dafür, wie der wahre Wert innerhalb der Grenzen des KI streut; d.h. je kleiner der VK desto besser, denn desto näher liegt der wahre Wert in der Mitte des Konfidenzintervalls. Im Prinzip zeigt er indirekt auf die Qualität der Abundanzschätzung hin. Der VK kann zum einen ansteigen, wenn die Sichtungen auf den Transekten geklumpt auftreten und zum anderen aber auch, wenn die Sichtungsraten (wie z.b. in der östlichen Ostsee) sehr gering sind. Im Falle der Nordseedaten liegen die VK alle, bis auf Sep./Okt. 2002, unter 0.4. Dies ist gerade im Vergleich mit anderen Abundanzschätzungen für Schweinswale (z.b. Carretta & Forney 2004: Flugzählung in kalifornischen Gewässern VK zw. 0,37 und 0,42; SCANSII VK zw. 0,35 und 0,47) ein sehr gutes Maß und zeigt, dass die Abundanzwerte belastbar sind. 108

18 Einzelsurveys Die Einzelsurveys werden in folgender Weise dargestellt: Pro Stratum werden in einer Tabelle die Abundanzabschätzungen sowie die Variationskoeffizienten und Konfidenzintervalle dargestellt. In einer weiteren Abbildung wird die gleiche Information, jedoch dann als Dichte (Indiv. km -2 ), aufgetragen. So kann man eine eventuelle Saisonalität sowie inter-annuelle Unterschiede besser erläutern. Es sei noch mal daran erinnert, dass wenn die mittlere Dichte eines Surveys nicht im Konfidenzintervall der Dichte eines anderen mit ihm zu vergleichenden Surveys liegt, unterscheiden sich die Dichten signifikant (p 0,05). Stratum A - Entenschnabel (Doggerbank) Der Aufwand im Gebiet A ist nach wie vor zu gering, um eine klare Aussage hinsichtlich der Saisonalität zu treffen. Wir können zwar inzwischen mit 5 guten surveys aufwarten, jedoch fanden diese meistens im Frühling oder Sommer statt (Ausnahme Nov. 2005). Die Dichte befindet sich zw. 0.5 und 1.0. Die maximale Dichte wurde im Mai 2003 auf ca. 1.9 geschätzt (Abbildung 5), was einer Abundanz von Tieren entspricht (Tabelle 3). Die geringste Dichte, und somit auch Abundanz, wurde für den April 2005 berechnet (588 Tiere). Tabelle 3: Abundanzschätzung für Schweinswale in Stratum A (Entenschnabel). VK=Variationskoeffizient, KI= 95% Konfidenzintervall (unteres und oberes). survey Abundanz VK KI unteres KI oberes Mai , Mai , August , April , Nov , Das Gebiet im Entenschnabel, im Bereich der unterseeischen Sandbank Doggerbank, stellt nach wie vor ein eher unerforschtes Gebiet der Kleinwalverbreitung dar. Die große Entfernung zur Küste und die teilweise schwierig abzuschätzenden Wetterbedingungen vor Ort, stellten eine große Herausforderung dar. Dennoch sind die Ergebnisse aus diesem Projekt als sehr wichtig anzusehen, denn es wurde bisher davon ausgegangen, dass dieses Gebiet kaum von Schweinswalen genutzt wird. 109

19 Dichte (Indiv./km 2 ) Mai 02 Mai 03 Aug 03 April 05 Nov 05 Abbildung 5: Stratum A (Entenschnabel). Schweinswaldichte und assoziierte Konfidenzintervalle. Stratum B Offshore Das Offshore-Gebiet B zeigt mit den deutlichsten Jahresverlauf. Es können ansteigenden Dichtewerte im Frühling (z.b. März/April 2003: 0,6 Tiere pro km 2 ), höchste im Sommer (max. 1.1 Tiere pro km 2 ), und dann wieder abfallende im Herbst (min. 0.2 im Oktober 2002 und Oktober 2005) beobachtet werden (Abbildung 6). Die Nutzung dieses Gebiet war konstant im Vergleich zwischen den einzelnen Untersuchungsjahren: z.b Tiere im Juli/Aug und Tiere im Juli 2003 (Tabelle 4). Tabelle 4: Abundanzschätzung für Schweinswale in Stratum B (Offshore). VK=Variationskoeffizient, KI= 95% Konfidenzintervall (unteres und oberes). survey Abundanz VK KI unteres KI oberes Juli/Aug , Oktober , März/April , Juli ,

20 survey Abundanz VK KI unteres KI oberes Mai , August , Oktober , Mai , Dichte (Indiv./km 2 ) Jul/Aug 02 Okt 02 Mar/Apr 03 Juli 03 Mai 05 Aug 05 Okt 05 Mai 06 Abbildung 6: Stratum B (Offshore). Schweinswaldichte und assoziierte Konfidenzintervalle. Stratum C Nordfriesland Im Stratum C - Nordfriesland halten sich das ganze Jahr über die meisten Schweinswale in der AWZ auf. Es kann als das wichtigste Gebiet für Schweinswale in der deutschen Nordsee angesehen werden, da es sowohl wichtige Nahrungsgründe als auch wahrscheinlich Reproduktionsgebiet darstellt. Die Dichte ist am geringsten zu Beginn des Winters, sinkt aber nie unter 0.5 Tiere pro km 2 (Nov. 2004). Hier lässt sich ebenfalls (wie auch in Stratum B) ein sehr anschaulicher Jahresgang erkennen (Abbildung 7). Die höchsten Dichtewerte im Frühling und Sommer 111

21 variierten meist zw. 1 und 1.5 Tieren pro km 2. Für die Surveys im Juni/Juli 2003 und Mai 2006 wurden mit 3.5 und 2.8 Tieren pro km 2 außerordentlich hohe Dichten geschätzt. Im Spätsommer/Frühherbst kommt es dann langsam zu einem Absinken der Zahlen und die niedrigsten Werte wurden für den November geschätzt. Die VK für die geschätzten Abundanzwerte liegen alle unter 0.5 bzw. viele unter 0.4 (Tabelle 5). Tabelle 5: Abundanzschätzung für Schweinswale in Stratum C (Nordfriesland). VK=Variationskoeffizient, KI= 95% Konfidenzintervall (unteres und oberes). survey Abundanz VK KI unteres KI oberes Juli , September , März , Juni/Juli , September , November , April , Juli , September , November , Mai ,

22 Dichte (Indiv./km 2 ) Juli 02 Sep 02 März 03 Jun/Jul 03 Sep 04 Nov 04 Apr 05 Juli 05 Sep 05 Nov 05 Mai 06 Abbildung 7: Stratum C (Nordfriesland). Schweinswaldichte und assoziierte Konfidenzintervalle. Stratum D Ostfriesland Das Gebiet D, vor der Küste Ostfrieslands, ist im Sommer das Gebiet mit der niedrigsten Dichte in der AWZ der Nordsee. Sehr auffällig sind die bis zu einem Faktor 10 höheren Dichten/Abundanzen im Frühling (Tabelle 6). Die niedrigsten Abundanzen wurden für Oktober 2002 (980 Tiere) und November 2005 geschätzt (900 Tiere). Die höchsten für Mai 2005 ( Tiere) und April 2006 ( Tiere). Tabelle 6: Abundanzschätzung für Schweinswale in Stratum D (Ostfriesland). VK=Variationskoeffizient, KI= 95% Konfidenzintervall (unteres und oberes). survey Abundanz VK KI unteres KI oberes Juni , Oktober , September , November , Mai ,

23 survey Abundanz VK KI unteres KI oberes Juni , September , November , April , Mai , Dichte (Indiv./km 2 ) Juni 02 Okt 02 Sep 04 Nov 04 Mai 05 Juni 05 Sep 05 Nov 05 Apr 06 Mai 06 Abbildung 8: Stratum D (Ostfriesland). Schweinswaldichte und assoziierte Konfidenzintervalle. Die Dichte der Schweinswale vor den ostfriesischen Inseln nahm während MINOSplus zu. Von 2004 an und besonders im Frühling wurden sehr hohe Sichtungsraten in diesem Gebiet registriert. Zur selben Zeit berichteten die südlichen Nachbarländer die Niederlande, Belgien und Nordfrankreich vermehrt Strandungen und Schweinswalsichtungen (Kiszka et al. 2004, Camphuysen 2005). Des weiteren ergab auch der SCANS II Survey (im Juli 2005), dass die durchschnittliche Schweinswaldichte im Untersuchungsgebiet südlich von 56ºN im Vergleich zu 1994 etwa doppelt so hoch war (P. Hammond, pers. Mitt.). Schweinswale waren ursprünglich in niederländischen Küstengewässern nur als winterliche Besucher zu 114

24 beobachten (Camphyusen & Leopold 1993). Dieser Trend hat sich verändert und Schweinswale kommen inzwischen das ganze Jahr über bei den westfriesischen Inseln vor. Im Gegensatz zum Zeitraum zwischen Mitte der 80ger Jahre bis 1995 werden nun mit zunehmender Regelmäßigkeit auch Mutter-Kalb-Paare gesichtet (Camphuysen 1994, Camphuysen 2005). Dokumentierte Strandungen weisen auf vermehrte Totfunde von Schweinswalen an niederländischen Küsten hin und unter den gestrandeten Tieren befinden sich auch immer mehr junge Individuen (Addink & Smeenk 1999). Die Zunahme des Schweinswalvorkommens in diesem Gebiet seit den Mittneunzigern wird mit einer Verlagerung der Verteilung der Nordseeschweinswale in Verbindung gebracht. Fluktuationen in der Populationsgröße werden als unwahrscheinlich erachtet, vermutlich wird die Umverteilung durch lokale Reduktion oder Veränderung der Beuteverfügbarkeit ausgelöst (Camphuysen 2005) Saisonale Verteilungsmuster Aufgrund intensiver Datenerfassung ist es nun möglich, robuste Aussagen zur saisonalen Verteilung von Schweinswalen zu liefern. In den nachstehenden Abbildungen sind die Flugdaten der fünf Untersuchungsjahre 2002 bis 2006 folgendermaßen zusammengefasst (gepoolt) worden. Die Einteilung der Jahreszeiten (meteorologische Jahreszeiten) sowie weitere Erklärungen treffen sowohl für die Nordsee als auch für die Ostsee zu. o Frühling: je März bis Mai 2002 bis 2006 o Sommer: je Juni bis August 2002 bis o Herbst: je September bis November 2002 bis 2005 o Winter: je Dezember bis Februar 2002 bis 2006 Zuvor wurde statistisch geprüft, ob die Voraussetzung zum Poolen gegeben war. Die Daten gleicher Saisons verschiedener Jahre dürfen nicht signifikant unterschiedlich sein, sondern müssen sich ähneln. Ist dies nicht der Fall, müssen die Daten getrennt pro Jahr betrachtet werden. Im Fall der Nordseedaten konnte eine signifikante Korrelation nachgewiesen werden (mittlerer Korrelationskoeffizient: rho=0,17; Fishers Omnibus test: χ 2 =93,77, df=36, p< 0,00001). Dies bedeutet, dass die Dichteverteilung der Schweinswale eine klare Ähnlichkeit zwischen z.b. Sommer 2002, Sommer 2003, Sommer 2004 und Sommer 2005 usw. aufweist. Die Korrelation ist hoch signifikant und weist darauf hin, dass die Nutzung der Gebiete in jedem der fünf Untersuchungsjahre zu gleicher Jahreszeit recht ähnlich war. Es gab starke saisonale Unterschiede in der Verteilung der Schweinswale. In der Nordsee zeigt die aufwandsbereinigte Rasterkarte in Abbildung 9a, dass die Verteilung im Frühling stark geklumpt ist. Es sind zwei hot spots hoher Schweinswaldichte erkennbar: Einer befindet 6 Keine Befliegung im Frühling und Sommer 2004, da MINOSplus zu diesem Zeitpunkt noch nicht bewilligt war. 115

25 sich im süd-westlichen Bereich der deutschen AWZ, ungefähr 60 km vor den ostfriesischen Inseln, im Gebiet um Borkum Riffgrund. Die höchste Aggregation von Schweinswalen befindet sich im Frühling im Bereich des Sylter Außenriffs, ca km vor den nordfriesischen Inseln Sylt und Amrum. Hohe Dichten wurden auch im Bereich der Insel Helgoland und auf der Doggerbank, 300 km von der deutschen Nordseeküste entfernt, vorgefunden. Im Sommer ist ein ausgeprägter Nord-Süd Gradient zu erkennen, wiederum hervorgerufen durch sehr hohe Dichten nordwestlich der Inseln von Amrum und Sylt (siehe Abbildung 9b). Die Dichte im südlichen Teil der Deutschen Bucht nahm, abgesehen von kleineren lokalen Konzentrationen (wie beispielsweise bei Helgoland), ab. Die Dichte südlich N ist zu dieser Jahreszeit ungefähr sechs mal niedriger als im Norden. Im Herbst nimmt die Schweinswaldichte in der Deutschen Bucht stark ab (Abbildung 9c). Es ist kein klarer Nord-Süd Gradient mehr erkennbar. Die Verteilung erscheint flächiger und ist nicht mehr stark geklumpt. Vergleichsweise hohe Dichten wurden wieder im Bereich des Sylter Außenriffs und um Helgoland entdeckt. 92% aller Schweinswale wurden östlich 6 30 O gesichtet. Im Vergleich zu den Sommermonaten wurde im Bereich vor Ostfriesland eine höhere Anzahl an Schweinswalen entdeckt, obwohl die Dichte sehr viel geringer ist als im Frühling. Da im Rahmen von MINOS und MINOSplus keine Erfassungen jenseits der deutschen Gewässer durchgeführt wurden, ist es schwierig, eine Aussage darüber zu treffen, wohin die Tiere abgewandert sein könnten. Zu dieser Jahreszeit ist eine Abdeckung des Entenschnabels problematisch. Hier dargestellt ist nur ein Erfassungsflug, der im November 2005 statt gefunden hat. Eine abschließende Beurteilung der Nutzung dieses Gebietes durch Schweinswale im Herbst ist daher nicht möglich. Es scheint jedoch auch hier zu Abnahmen in der Dichte zu kommen. Die Daten für die Wintermonate sind leider sehr lückenhaft (Abbildung 9d). Kam es zu Tagen mit geringem Wind, so waren diese meist sehr neblig oder eine tiefhängende Wolkendecke machte einen Start des Flugzeugs unmöglich. Aufgrund fehlender Gebietsabdeckung kann so keine Aussage über großräumige Verteilungsmuster getroffen werden. Es ist jedoch ersichtlich, dass sich auch im Winter Schweinswale vor der nordfriesischen Küste aufhalten. 116

26 117

27 Abbildung 9: Saisonale Verteilungsmuster von Schweinswalen in der deutschen Nordsee ( ). Dargestellt ist die mittlere Dichte der Schweinswale pro Rasterzelle (10x10 km) im a) Frühling (März- Mai), b) Sommer (Juni-Aug.), c) Herbst (Sep.-Nov.) und d) Winter (Dez.-Feb.) 118

28 2.1.3 Flugzählungen in MINOSplus Ostsee Im Zeitraum September 2004 bis April 2006 wurden in den drei MINOSplus-Teilgebieten der Ostsee an 24 Tagen Flugzählungen zur Erfassung von Schweinswalen durchgeführt. Tabelle 7 gibt eine Übersicht über die Sichtungsanzahl sowie über die zurückgelegte Strecke. Insgesamt wurde eine Suchstrecke von km zurückgelegt. Dabei wurden 134 Schweinswalgruppen mit insgesamt 179 Individuen gesichtet. Tabelle 7: Details der Flugzählungen von September 2004 bis April 2006 in den Strata der Ostsee. Abkürzungen der Gebiete können Abbildung 1 entnommen werden. # = Anzahl Datum Stratum Distanz (km) # Sichtungen # Tiere # Kälber F G E E F F E F G F G E E G F G F F G E F F G G Summe

29 Ebenso wie im Fall der Nordsee werden die folgenden Abundanzabschätzungen ebenfalls für die Erhebungen aus MINOS (2002 und 2003) gerechnet. Die Details zu den Befliegungen aus MINOS können im Projektendbericht nachgelesen werden (Scheidat et al. 2004) Abundanzabschätzungen 2002 bis 2006 Schweinswale, Ostsee Nach Anwendung der Kriterien zur Auswahl der Surveys für die Abundanzabschätzungen, ergaben sich für die Ostsee sechs Gesamtsurveys und 20 Surveys in den Teilgebieten Gesamtsurveys In Tabelle 8 sind die Abundanzen für die Gesamtsurveys sehen. In den Gebieten der Ostsee (Strata E, F und G) reichte die Schätzung von Schweinswalen im März/April 2005 (95% KI = ) bis zu Tieren im Juni 2005 (95% KI = ) und Tieren im September 2005 (95% KI = ) Dies entspricht einem Dichtebereich von 0.06 bis maximal 0.1 Tieren pro km 2. Die Dichten sind also um teilweise mehr als den Faktor 10 niedriger als in der Nordsee. Aufgrund überlappender Konfidenzintervalle ist die Situation hier nicht so eindeutig wie im Falle der Nordsee. Da jedoch der Survey im September 2004 auch zu einer hohen Abundanzabschätzung führte, schlussfolgern wir dass die Dichte im Frühherbst am höchsten ist. Im Winter konnten nicht alle Strata synoptisch beflogen werden. Daher können wir keine Schätzung für den Winter liefern. Tabelle 8: Abundanzschätzung für Schweinswale in der deutschen und (teilweise) dänischen Ostsee. Effort zeigt den effektiven Suchaufwand (im km). VK= Variationskoeffizient, KI= 95% Konfidenzintervall (unteres und oberes). Gesamtsurvey (E+F+G) effort (km) Abundanz VK KI unteres KI oberes Juni , September , März/April , Juni , September , April ,

30 Einzelsurveys Stratum E Kieler Bucht Für das Stratum E (Kieler Bucht) wurde im Vergleich zu den beiden anderen Teilgebieten, die höchste Dichte berechnet. Die Abundanz war am höchsten im Juni 2003 und Juni 2005 und am geringsten im August 2002 und September 2004 (Tabelle 9). Die Dichte sank nie unter 0.15 Tiere pro km 2. Trotz meist guten Wetterbedingungen in diesem Gebiet, konnten nicht alle Surveys wie geplant durchgeführt werden. Der Grund dafür liegt in der konstanten Nutzung dieses Gebietes durch die Bundeswehr. Nur am Wochenende war es uns erlaubt unsere Zählflüge durchzuführen. Diese Einschränkung verringerte die Möglichkeit gute Wetterbedingungen auszunutzen. Tabelle 9: Abundanzschätzung für Schweinswale in Stratum E (Kieler Bucht). VK=Variationskoeffizient, KI= 95% Konfidenzintervall (unteres und oberes). survey Abundanz VK KI unteres KI oberes August , Juni , September , Juni , September , April ,

31 Dichte (Indiv./km 2 ) Aug 02 Juni 03 Sep 04 Juni 05 Sep 05 Apr 06 Abbildung 10: Stratum E (Kieler Bucht). Schweinswaldichte und assoziierte Konfidenzintervalle. Stratum F Mecklenburger Bucht Weiter nach Osten schließt sich in der Ostsee Stratum F an. Sehr gute Wetterbedingungen in diesem Gebiet, bedingt durch eine einigermaßen geschützte Lage zwischen dem Festland, ermöglichten die Durchführung eine großen Anzahl an Surveys. Im Vergleich zu Gebiet E nimmt die Dichte ab. Bei drei der in Tabelle 10 aufgeführten zehn Surveys, wurden keine Schweinswale gesichtet. Die höchste Abundanz wurde im August 2003 mit 1800 Tieren geschätzt, die niedrigste (neben den Surveys mit keiner Sichtung) für April 2006 mit 466 Tieren. Tabelle 10: Abundanzschätzung für Schweinswale in Stratum F (Mecklenburger Bucht). VK=Variationskoeffizient, KI= 95% Konfidenzintervall (unteres und oberes). survey Abundanz VK KI unteres KI oberes Oktober , Dezember , Juni ,

32 survey Abundanz VK KI unteres KI oberes August , September , Januar , Juni , September , Januar , April , Abbildung 11 zeigt, dass die Dichte immer unter 0,3 Tieren pro km 2 lag. Eine Saisonalität lässt sich schwer erkennen, jedoch halten sich im Trend die meisten Tiere zwischen Juni und September in diesem Gebiet auf Dichte (Indiv./km 2 ) Okt 02 Dez 02 Juni 03 Aug 03 Sep 04 Jan 05 Jun 05 Sep 05 Jan 06 Apr 06 Abbildung 11: Stratum F (Mecklenburger Bucht). Schweinswaldichte und assoziierte Konfidenzintervalle. 123

33 Stratum G Rügen Noch weiter nach Osten gehend schließt sich das Gebiet G an. Die Dichte nimmt sehr stark ab. Trotz einem hohem Suchaufwand in diesem Gebiet (vgl. Tabelle 7), wurde während MINOSplus entweder keine einzige Sichtung aufgenommen bzw. maximal zwei Tiere pro Flug. Dies führte bei der Abundanzabschätzung dazu, dass die Variationskoeffizienten über 0,8 teilweise über 1,0 beliefen. Aufgrund dieser geringen Sichtungsanzahl können wir keine robuste Abundanzabschätzung für Stratum G liefern. Tabelle 11 zeigt die fünf Surveys, die aufgrund einer guten und gleichmäßigen Abdeckung eine Schätzung zugelassen hätten. Da es jedoch zu keiner Sichtung eine Schweinswals kam, ist dies nicht möglich. Aus diesem Grund wurde an dieser Stelle darauf verzichtet eine Abbildung zur mittleren Dichte zu erstellen. Tabelle 11: Abundanzschätzung für Schweinswale in Stratum G (Rügen). VK=Variationskoeffizient, KI= 95% Konfidenzintervall (unteres und oberes). survey Abundanz VK KI unteres KI oberes März , Juni , September , April , Saisonale Verteilungsmuster Die Ostseedaten sind hinsichtlich der saisonalen Verteilungsmuster etwas schwieriger zu interpretieren als die Nordseedaten. Dies liegt vor allem an der Tatsache, dass trotz hohen Aufwandes eine beträchtlich geringere Anzahl an Schweinswalen beobachtet wurde. Die Schweinswaldichte ist in der Ostsee sehr viel niedriger als in der Nordsee. Die oben beschriebene Korrelation (S.115) führte im Fall der Ostseedaten zu keinem signifikantem Ergebnis (mittlerer Korrelationskoeffizient: rho=0,03; Fishers Omnibus test: χ 2 =24,96, df=18, P=0,13). Dies bedeutet, dass sich gleiche Saisons verschiedener Jahre nicht deutlich ähneln. Man muss darauf hinweisen, dass die power (Trennschärfe) des Tests aufgrund der wenigen Sichtungen pro Jahr (pro Jahreszeit) nicht sehr hoch ist, d.h. auch wenn es Ähnlichkeiten zwischen den Verteilungsmustern der Jahre gäbe, würden diese wahrscheinlich nicht entdeckt werden. Die Voraussetzung zum Poolen ist demnach statistisch nicht gegeben und die Jahreszeiten müssten getrennt pro Untersuchungsjahr analysiert werden. Dies ist im Fall der Ostseedaten jedoch nicht sinnvoll, da die Anzahl Sichtungen pro Jahr pro Jahreszeit zu gering ist. Um dennoch einen Überblick über mögliche Trends in der saisonalen Verteilung zu erhalten, wurden die Daten der Ostsee wie oben beschrieben zusammengefasst. Die Aussagen basierend auf dieser Analyse sind jedoch als nicht so robust zu betrachten wie die Aussagen bezogen auf die Nordseedaten. 124

34 Die Schweinswalverteilung im Frühling war besonders durch lokale hohe Dichten um die Insel Fehmarn und in der Pommerschen Bucht, dem östlichsten Bereich des Teilgebiets G (Rügen), gekennzeichnet (Abbildung 12a). Im Bereich Adlergrund und auf der Oderbank wurden Tiere gesichtet. Diese Sichtungen wurden jedoch nur im Mai 2002 und April 2004 erfasst. In den restlichen Untersuchungsjahren gab es, trotz hohen Aufwands, keine Sichtungen in diesem Gebiet im Frühling. Die Sichtungsraten im Stratum F waren am niedrigsten. Im Sommer hielten sich die meisten Schweinswale im Untersuchungsgebiet auf (Abbildung 12b). Im Stratum E (Kieler Bucht) wurde eine relativ hohe Dichte berechnet, hier v.a. in der Nähe der dänischen Inseln. Ein Trend zu eine leichten West-Ost Gradient ist zu beobachten. Jedoch wurden im Sommer unerwartet viele Sichtungen auf der Oderbank aufgenommen. Diese Sichtungen traten allerdings nicht in allen Untersuchungsjahren auf. Im Juli 2002 wurde auf der flachen Oderbank eine Aggregation von 84 Schweinswalen gesichtet. In den drei Jahren danach wurde jedoch keine einzige Sichtung mehr erfasst. Die Sichtungen in 2002 wurden östlich der Schwelle Darss-Linhamn erfasst und waren somit im Bereich der sehr bedrohten Schweinswal-Subpopulation Östliche Ostsee. Aufgrund dieser einmaligen Beobachtung kann aber nicht bewiesen (jedoch auch nicht widerlegt) werden, dass die erfassten Schweinswale zu dieser Subpopulation zählen. Denkbar wäre auch eine temporäre Einwanderung von Schweinswalen, die zur Subpopulation Westliche Ostsee zählen könnten und einem Fischschwarm in den Bereich der östlichen Ostsee gefolgt sein könnten. Im Herbst gelang in der Ostsee, im Gegensatz zur Nordsee, eine sehr viel bessere Abdeckung der Flugtransekte (Abbildung 12c). Durch die geschützte Lage der Ostsee ist es auch im Herbst einfacher, gut geeignete Wetterbedingungen vorzufinden. Der schon im Sommer erkannte West-Ost Gradient ist im Herbst am ausgeprägtesten. Östlich der Halbinsel Darss wurden, mit Ausnahme einer einzelnen Sichtung auf dem Adlergrund, keine Schweinswale gesichtet. Insgesamt war die Dichte geringer als im Sommer, aber höher als im Frühling. Im Winter konnte, im Vergleich mit den anderen Jahreszeiten, am wenigsten Suchaufwand durchgeführt werden. Es gelang keine lückenlose Abdeckung von West nach Ost. Dennoch lässt sich feststellen, dass im Winter die geringste Dichte an Schweinswalen berechnet wurde. Die wenigen Schweinswalsichtungen wurden vor allem im nördlichen Bereich nahe der dänischen Inseln gemacht. Östlich der Halbinsel Darss wurden keine Schweinswale gesichtet (Abbildung 12d). 125

35 126

36 Abbildung 12: Saisonale Verteilungsmuster von Schweinswalen in der süd-westlichen Ostsee. ( ) Dargestellt ist die mittlere Dichte der Schweinswale pro Rasterzelle (10x10 km) im a) Frühling (März- Mai), b) Sommer (Juni-Aug.), c) Herbst (Sep.-Nov.) und d) Winter (Dez.-Feb.). 127

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