Klimakrise: Seen im Klimastress
Durch die fortschreitende Erderwärmung werden Binnengewässer von Sauerstoffmangel bedroht. In der Folge verschlechtern sich Lebensbedingungen für Wassertiere, Treibhausgase werden vermehrt freigesetzt und Nährstoffkreisläufe intensiviert.
10.01.2023 – Seit über zehn Jahren steigt die Erwärmung der Ozeane rasant und vor allem merklich an. Die warmen Meerestemperaturen verstärken Wetterextreme, etwa nimmt Dauerregen in Mitteleuropa in den Wintermonaten zu und Regenfälle gehen oft in stärkeren Fallböen nieder. Auch unter Wasser ist es nicht besser: Die Erwärmung der Ozeane hat negative Auswirkungen auf die Meeresbewohner – sie leiden zunehmend unter Sauerstoffarmut. Doch die fortschreitende Erderwärmung setzt nicht nur den Meeren zu – genauso betroffen sind Binnengewässer weltweit, deren Ökosysteme bei anhaltendem Sauerstoffmangel infolge der Erwärmung zu kollabieren drohen.
Wie Sauerstoffmangel in Seen entsteht
Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung der TU Bergakademie Freiberg hat die Ursachen und Auswirkungen der Gewässererwärmung in einer Studie, die in der wissenschaftlichen Zeitschrift Global Change Biology veröffentlicht wurde, unter die Lupe genommen.
Generell begünstigen steigende Temperaturen eine Verlängerung der Schichtungsperiode von Seen, erläutern die Studienautoren. Während der Schichtung ist der Wasseraustausch zwischen oberflächennahen, warmen und tiefen, kalten Schichten erschwert. Der Klimawandel erhöhe nun die Dauer und Stabilität dieser sogenannten thermischen Schichtung von Seen, insbesondere durch den immer früher einsetzenden Frühling, erläutert das Forscherteam der TU Freiberg. Dadurch hätten die Abbauprozesse insgesamt mehr Zeit, den begrenzten Sauerstoffvorrat im Tiefenwasser vollständig aufzubrauchen.
Dazu begünstigten steigende Temperaturen die vermehrte Bildung von Algen. Sterben die Algen ab, werden sie am Boden von Bakterien zersetzt, die dafür Sauerstoff aufbrauchen. Im See komme es dann zu Sauerstoffmangel, insbesondere an den tiefsten Stellen. „Andauernder Sauerstoffmangel führt dazu, dass fast alle höheren Organismen im Wasser absterben“, berichten die Forschenden.
Ökologische Abwärtsspirale wird in Gang gesetzt
Ist ein solcher Sauerstoffmangel einmal in einem See aufgetreten, setze er sogar eine Abwärtsspirale in Gang, die sich mit zunehmender Erderwärmung immer schneller dreht, so die Kern-Ergebnisse der Studie. Demnach sind Seen, die einmal von Sauerstoffmangel im Tiefenwasser betroffen waren, im darauffolgenden Jahr wieder betroffen. In der Folge verschlechtern sich die Lebensbedingungen für Fische und Wirbellose immer weiter, Treibhausgase werden vermehrt freigesetzt und Nährstoffkreisläufe intensiviert.
Für die Studie wertete das internationale Forschungsteam erstmals Langzeit-Daten von über 600 Seen weltweit aus, vor allem in Nordamerika und Europa.
Die untersuchten Langzeit-Daten zum Gehalt an Phosphor, Chlorophyll und Sauerstoff im Wasser stammen aus 656 Seen auf fünf Kontinenten und wurden von Forschenden des kollaborativen GLEON Netzwerks (Global Lake Observatory Network) zur Verfügung gestellt. Besonderes interessierte das Studien-Team Daten derjenigen Seen, die bereits Anzeichen von Sauerstoffmangel zeigten. Diese befänden sich häufig in der von Menschen besonders geprägten gemäßigten Zone Europas und Nordamerikas, daher der regionale Fokus.
Tiefgreifende schädliche Prozesse erstmals entschlüsselt
„Hat ein See in einem Jahr einen kritischen Sauerstoffgehalt unterschritten, ist die Wahrscheinlichkeit sehr hoch, dass er im darauffolgenden Jahr von noch intensiverem Sauerstoffmangel betroffen ist,“, zieht Co-Autor Juniorprofessor Maximilian Lau von der TU Bergakademie Freiberg ein erstes Fazit anhand der aktuellen Daten. „Obwohl sich dieser problematische Teufelskreis aus dem bisherigen Wissen über Nährstoffdynamik ableiten lässt, konnte unser Team jetzt dank der großen Stichprobe erstmals die Wirkung der beteiligten Prozesse entschlüsseln.“
Neue Daten ermöglichen Langzeituntersuchung und zeigen Maßnahmen auf
Mit Daten aus mehr als 100.000 unabhängigen Messkampagnen klärt die Studie damit den wechselseitigen Zusammenhang zwischen der Wassertemperatur, dem Nährstoffrückhalt im Sediment, der Entwicklung von Planktonalgen und dem Sauerstoffmangel. Mit diesen Erkenntnissen könne das Team die Anfälligkeit der Gewässer für weitere Sauerstoff-Krisen vorhersagen. Die Ergebnisse könnten Forschung und Behörden nun helfen, den Gesundheitszustand von Seen besser zu verstehen und durch gezieltes Nährstoffmanagement zu verbessern, betonen die Forschenden. na
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