Warum wir nach Fischen horchen: Schwarmfische in der Nordsee (HERAS)

Durchführung des international koordinierten Herings-Akustik-Surveys in der Nordsee (HERAS)

Wie steht es um die Bestände von Schwarmfischen wie Hering und Sprotte in der Nordsee? Breiten sich südliche Arten wie Sardine und Sardelle im Zuge der Klimaerwärmung weiter nach Norden aus? Antworten auf diese und andere Fragen liefert der internationale Hydroakustik-Survey, der jedes Jahr im Sommer von mehreren Forschungsschiffen gleichzeitig durchgeführt wird.

Walther Herwig III auf ihrer Fahrt in den Sonnenuntergang

Hintergrund und Zielsetzung

Kartenübersicht des zu beprobenden Untersuchungsgebiets in der zentralen und südlichen Nordsee — Untersuchungsgebiet des deutschen Beitrags zum Herings-Akustiksurvey (HERAS) in der zentralen und südlichen Nordsee. Die Untergebiete S51, S61, S71 und S131 sind rot gekennzeichnet. Blaue Linien zeigen die für 2024 geplanten Hydroakustik-Kurse (=Transekte) mit jeweils zufälligen Startpunkten (Raute) und Endpunkten (Kreuz). Die festgelegte Ausrichtung der Transekte ermöglicht eine Abdeckung sowohl der flachen als auch der tiefen Bereiche der Untergebiete. Dies ist für eine statistisch robuste Auswertung der Fischverteilung erforderlich.

Die Anfänge des vom Internationalen Rat für Meeresforschung (ICES) koordinierten Internationalen Herings-Akustiksurvey in der Nordsee (HERAS) reichen zurück bis ins Jahr 1979. Jedes Jahr im Sommer werden standardisierte Daten zur Verteilung und Häufigkeit (= Abundanz) von pelagischen, d.h. in der freien Wassersäule lebenden Schwarmfischen mit wissenschaftlichen Echoloten und pelagischen Schleppnetzfängen erhoben.

Die Zielarten des HERAS sind heringsartige Fische: Hering, Sprotte, Sardine und Sardelle.

Die Surveys liefern den wichtigsten fischereiunabhängigen Bestandsindex für diese Fische, d.h. die Grundlage zur Abschätzung von Bestandsgrößen und Bestandsentwicklungen dieser kommerziell und ökologisch sehr wichtigen Fischarten und ihrer in der Nordsee verbreiteten Populationen.

Koordiniert wird die jährliche Erhebung von der WGIPS - der ICES-Arbeitsgruppe für pelagische Surveys (Working Group on International Pelagic Surveys). Neben einem deutschen Forschungsschiff erheben zeitgleich Schiffe aus Dänemark, den Niederlanden, Norwegen, Schottland und Irland hydroakustische und biologische Daten.

Wir tragen diese Daten für Deutschland im Rahmen des EU-Datenerhebungsprogramms (DCF) als Beitrag zum internationalen Herings-Akustiksurvey (HERAS) zusammen.

Zudem werden diese Informationen innerhalb des ICES für die Berechnung wissenschaftlicher Fangempfehlungen genutzt, z.B. durch die Herings-Assessment Arbeitsgruppe (HAWG).

Vorgehensweise

Grundlage für diese Bestandsabschätzung sind hydroakustische Daten, die kontinuierlich mit wissenschaftlichen Echoloten erhoben werden. Echolote senden Schallimpulse ins Wasser, die vom Meeresboden und verschiedenen Meeresorganismen reflektiert werden. Aus der Verteilung und der Gesamtstärke der gemessenen Echos von Schwarmfischen kann deren Abundanz berechnet werden. Hydroakustische Daten sind die geeignetste Grundlage zur quantitativen Erfassung von Schwarmfischen.

Blick auf das Hydroakustiklabor, welches sich im Bereich der Brücke des FS „Solea“ befindet — Das Hydroakustiklabor in einem Bereich der Brücke des FS „Solea“ – die Datenzentrale beim HERAS: Von hier aus werden die wissenschaftlichen Echolote gesteuert und überwacht, die Fischereihols koordiniert und die Hydrographiesonden eingesetzt.

Anzeige des Echolots, wo die darauf zu sehende Farbskala als Maß für die Echolautstärke der gemessenen Rückstrahlwerte dient — Echolotanzeige im Hydroakustiklabor: Die Farbskala der Anzeige ist ein Maß für die Echolautstärke der gemessenen Rückstrahlwerte. Der Meeresboden ist als dicke braune Linie zu sehen, die aktuelle Wassertiefe beträgt 40.5 m. Schwärme von Heringsartigen sind als rote „Pfeiler“ in einigen Metern Abstand vom Meeresboden im freien Wasser zu erkennen.

Aktivitäten auf den Display-Anzeigen des Echolots und des Sonars während eines Fischereihols — Display-Anzeigen des Echolots (links) und des Sonars (rechts) während eines Fischereihols: Aktuell befindet sich das pelagische Schleppnetz im Wasser, um gezielt biologische Proben aus dem auf dem Echolot angezeigten Schwarm und mit Hilfe des Fischereisonars zu nehmen.

Zusätzlich werden biologische Daten zur Artenzusammensetzung, Länge, Gewicht und Fruchtbarkeit der einzelnen Arten sowie zur Altersstruktur der Bestände durch gezielte pelagische Schleppnetzfänge erhoben. Aus diesen Daten kann dann - in Kombination mit den akustischen Daten – u.a. die Laicherbestandsbiomasse für alle Zielarten im Untersuchungsgebiet berechnet werden.

Der sogenannte Steert des pelagischen Schleppnetzes wird nach einem gezielten Fang aus dem Wasser gezogen...

Der Fisch aus dem Netz wird in die sogenannte Hock entleert, welche über ein Förderband direkt mit dem Labor verbunden ist — ... und in die sogenannte Hock entleert, welche über ein Förderband direkt mit dem Labor verbunden ist, damit es dort ans Sortieren gehen kann.

Fischfang, der über Förderbänder in das Fischlabor des FS „Solea“ transportiert und dort wissenschaftlich bearbeitet wird — Der Fang wird über Förderbänder in das Fischlabor des FS „Solea“ transportiert und dort wissenschaftlich bearbeitet. Zunächst wird der Fang nach Fischarten sortiert, dann werden für jede Art Längenmessreihen erstellt und das Probengewicht bzw. der Gesamtfang bestimmt. Für die Zielarten des Surveys werden weitere Daten zu Alter, Fruchtbarkeit und individuellem Gewicht erhoben.

Hering, Sprotte, Sardine, Sardelle — Die Zielarten des Herings-Akustik Surveys (HERAS) - heringsartige Fische. Von oben nach unten: Hering (Clupea harengus), Sprotte (Sprattus sprattus), Sardine (Sardina pilchardus), Sardelle (Engraulis encrasicolus).

Das HERAS-Untersuchungsgebiet ist in verschiedene Teilgebiete (sog. Strata) unterteilt, die den beteiligten Ländern zugeordnet sind. Deutschland deckt mit den südlichen Teilgebieten in der Deutschen Bucht, der zentralen Nordsee und im Bereich des Ärmelkanals das Hauptverbreitungsgebiet der Nordseesprotte sowie wichtige Habitate für juvenile Heringe ab.

Verteilung der hydroakustischen Daten von wissenschaftlichen Echoloten:

Kartenübersicht zur Verteilung der hydroakustischen Echoloten und der Fischereihols aufgrund von Echolotdaten — Verteilung der hydroakustischen Daten von wissenschaftlichen Echoloten (blaue Kreise) und der Fischereihols aufgrund von Echolotdaten (rote Punkte mit Holnummer). Die blauen Kreise stellen die aufsummierte Rückstreufläche (NASC = Nautical Scattering Coefficient) der gemessenen Echos dar - je größer die Kreisfläche, desto stärker die gemessenen Echos. In der Karte können die Kreise als Indikator für die Verteilung und Häufigkeit (= Abundanz) pelagischer Schwarmfische interpretiert werden.

Fangzusammensetzung pelagischer Schwarmfische in pelagischen Schleppnetzfängen:

Kartenübersicht zur Fangzusammensetzung von Schwarmfischen in pelagischen Schleppnetzfängen — Darstellung der Fangzusammensetzung von Schwarmfischen in pelagischen Schleppnetzfängen. Die Hols wurden gezielt auf mit dem Echolot registrierte Schwärme ausgesetzt, die mit dem Echolot erfasst wurden. Der Durchmesser der Kreise gibt die standardisierte Fangmenge wieder. ANE = Sardelle, HER = Hering, HOM = Stöcker, MAC = Makrele, PIL = Sardine, SPR = Sprotte.

Forschungsschiff Solea unterwegs auf See

Während der Datenerhebung auf See fahren wir mit unserem Forschungsschiff "Solea" auf vorgegebenen Kursen (= Transekten) mit einer konstanten Geschwindigkeit von 10 Knoten. Dabei werden kontinuierlich hydroakustische Daten mit Echoloten aufgezeichnet. Auf jedem Transekt werden biologische Proben zur Artzuordnung und Analyse der akustischen Daten genommen. Anhand der Echolotanzeigen wird ein repräsentativer Schwarm ausgewählt, aus dem dann gezielt eine Teilprobe mit einem Schleppnetz gefangen wird. Zusätzlich werden an jeder Fangstation und in regelmäßigen Abständen entlang der Transekte im Untersuchungsgebiet die Umweltparameter Temperatur, Salzgehalt und Sauerstoffgehalt in verschiedenen Tiefen mit einer hydrographischen Sonde gemessen.

Nach Abschluss der Datenerhebungen auf See sowie der Auswertung aller Hydroakustik- und Fangdaten trifft sich eine wissenschaftliche Arbeitsgruppe der Fahrtleiter*innen zu einem sogenannten „Post-Cruise Meeting“, bei dem die nationalen Ergebnisse zusammengeführt und gemeinsam ausgewertet werden. So entsteht ein kombinierter Abundanz- und Biomasseindex für das gesamte Untersuchungsgebiet für alle Zielarten.