Das Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) hat gezeigt, dass die Zunahme von Sommerstürmen, die durch den Klimawandel verursacht werden, ein beispielloses Risiko für tiefe und klare Seen darstellt: das massive Wachstum von toxischen Cyanobakterien.
Die Ergebnisse, veröffentlicht in Limnology and Oceanography Letters, stellen traditionelle Umweltmanagementstrategien in Frage und werfen neue Herausforderungen für die öffentliche Gesundheit auf.
Das Experiment im Stechlinsee
Ein Team unter der Leitung von Hans-Peter Grossart, Stella Berger und Jens Nejstgaard entwarf ein Experiment im LakeLab des Stechlinsees (Deutschland), um die Wirkung eines schweren Sturms in tiefen und klaren Gewässern zu simulieren.
- Es wurden 24 experimentelle Gehäuse mit einem Durchmesser von neun Metern und einer Tiefe von 20 Metern verwendet.
- In einigen Gehäusen wurde eine tiefe Durchmischung der Wassersäule herbeigeführt, die die Wirkung eines Sommersturms nachahmt.
- Andere Gehäuse blieben als unveränderte Kontrollen.
Die Methodik ermöglichte es, die Auswirkungen der Durchmischung von anderen externen Faktoren zu trennen und das Experiment unter realistischen Bedingungen zu replizieren.
Ergebnisse: Cyanobakterienvermehrung
Die tiefe Durchmischung mobilisierte Nährstoffe und Phytoplankton aus den unteren Schichten an die beleuchtete Oberfläche, was zu einem abrupten Anstieg der Algenbiomasse führte.
- In einer ersten Phase dominierten die beweglichen Kryptophyten (Cryptomonas) die Gemeinschaft.
- Anschließend vermehrten sich die fadenförmigen Cyanobakterien (Dolichospermum) und reduzierten die Wassertransparenz.
- Schließlich verzeichneten die kolonialen Diatomeen (Asterionella formosa) ein bemerkenswertes Wachstum.
Dr. Berger erklärte, dass in tiefen und klaren Seen Algen in den unteren Schichten dank des Eindringens von Sonnenlicht wachsen können. Wenn ein Sturm sie an die Oberfläche zieht, finden sie ideale Bedingungen für eine schnelle Vermehrung.
Ökologische und klimatische Auswirkungen
Die Studie beschreibt eine Abfolge von Prozessen nach dem simulierten Sturm:
- Veränderung der thermischen Schichtung.
- Anstieg von Nährstoffen wie Phosphor, Stickstoff, Silizium und anorganischem Kohlenstoff.
- Anregung der Primärproduktion und Veränderungen in der Zusammensetzung des Phytoplanktons.
Die Ansammlung von Biomasse in tiefen Gewässern kann:
- Die Desoxygenierung verschlimmern.
- Die Eutrophierung begünstigen.
- Die Flüsse von Kohlenstoff und Nährstoffen zum Boden verändern.
Aus dem Experiment abgeleitete Modelle schätzen, dass ein einziger Sturm die jährliche Produktion von Cyanobakterien um 20% erhöhen könnte und dass aufeinanderfolgende Stürme einen noch größeren Einfluss hätten.
Risiken für die Gesundheit und das Seemanagement
Die toxischen Cyanobakterien stellen eine Gefahr für Menschen und Tiere dar. Professor Grossart betonte, dass die Erwärmung der Seen nicht nur flache und nährstoffreiche Ökosysteme betrifft, sondern auch tiefe und kristallklare Seen.
Diese Ergebnisse stellen die traditionelle Managementstrategie in Frage, die sich auf die Reduzierung externer Nährstoffe konzentriert. Blüten können durch interne Mechanismen entstehen, wie die durch Stürme verursachte Durchmischung, selbst in Seen mit niedrigen Nährstoffgehalten und ohne jüngste menschliche Einträge.
Aufkommende Bedrohungen und Anpassungsbedarf
Das IGB kommt zu dem Schluss, dass die tiefen und klaren Seen, die bisher als stabil galten, aufkommenden Bedrohungen ausgesetzt sind, die Folgendes erfordern:
- Proaktive Managementstrategien.
- An die extremen Wetterereignisse angepasste Überwachung.
- Ein tieferes Verständnis der durch den Klimawandel aktivierten internen Prozesse.
Der Anstieg der Algenbiomasse könnte die Kohlenstoffbindung begünstigen und als negative Rückkopplung auf die globale Erwärmung wirken. Er könnte jedoch auch den Sauerstoffverlust verstärken und Eutrophierungszyklen aufrechterhalten, wodurch die Wasserqualität und der Erhalt wertvoller Ökosysteme gefährdet werden.
