Da Süßwasserökosysteme weltweit immer salzhaltiger werden – unter anderem aufgrund übermäßigen Einsatzes von Streusalz –, haben Wissenschaftler Grund zu der Annahme, dass sich die Bewohner dieser Bäche, Flüsse und Seen im Laufe der Generationen an einen höheren Salzgehalt anpassen könnten.
Eine neue Studie der Universität Toledo legt nahe, dass dies bei einer allgegenwärtigen Zooplanktonart, die in der Nahrungskette eine kleine, aber wichtige Rolle spielt, nicht unbedingt der Fall ist.
In einem Artikel in der peer-reviewten Zeitschrift Wissenschaft der gesamten UmweltDr. William Hintz, außerordentlicher Professor im Fachbereich Umweltwissenschaften, und Eric Huber, ein Doktorand, der 2022 seinen Master in Biologie an der UToledo erworben hat, untersuchen die Auswirkungen von zwei Arten von Straßenstreusalzen, Natriumchlorid und Calciumchlorid, auf mehrere Generationen von Daphnia pulex.
Ihre Feststellung, dass die lebenslange Reproduktion dieses Zooplanktons durch die Exposition bei allen Faktoren außer einer verringert wird, und zwar unabhängig von der Expositionshistorie des Zooplanktons über mehrere Generationen hinweg, ist ein Plädoyer für strengere und differenziertere Maßnahmen zum Schutz der Süßwasser-Ökosysteme.
„Die US-Umweltschutzbehörde hat 1988 Grenzwerte für die Chloridbelastung festgelegt. Forscher haben jedoch festgestellt, dass diese Richtlinien die Süßwasserökosysteme möglicherweise nicht ausreichend vor den schädlichen Auswirkungen der Salzverschmutzung schützen“, sagte Hintz.
„Kommunen verwenden verschiedene Arten von chloridhaltigen Salzen, um ihre Straßen zu enteisen, und unsere Untersuchungen zeigen, dass verschiedene Salzarten bei unterschiedlichen Konzentrationen unterschiedliche Wirkungen haben. Wenn wir reaktive oder proaktive Maßnahmen zum Schutz von Süßwasserökosystemen entwickeln wollen, ist es wichtig, dass diese Maßnahmen auf die jeweilige Salzart zugeschnitten sind.“
Betrachten wir beispielsweise Calciumchlorid. Obwohl Calciumchlorid als umweltfreundliche Alternative zum gebräuchlicheren Natriumchlorid vermarktet wird, stellten Forscher fest, dass es bei ähnlichen oder niedrigeren Konzentrationen eine gleiche oder größere Auswirkung auf Zooplankton hat als Natriumchlorid.
„Calciumchlorid ist in geringerer Konzentration als Enteisungsmittel wirksamer und wird deshalb als umweltfreundlich vermarktet, weil man weniger davon verwenden kann“, sagte Hintz. „Das mag zwar stimmen, aber unsere Forschung legt nahe, dass das nicht bedeutet, dass es umweltfreundlich ist. Seine Wirkung auf Zooplankton ist genauso schädlich wie die von Natriumchlorid, wenn nicht sogar noch schädlicher.“
Hintz ist ein Experte auf dem Gebiet der Salzverschmutzung, und dieser neueste Zeitschriftenartikel basiert auf einer Reihe von Forschungsarbeiten, die sich mit der Frage beschäftigen, wie sich Streusalze auf die Ökologie von Süßwasserökosystemen auswirken und welche Folgen dies für die menschliche Gesundheit und die Trinkwasserqualität hat.
Dieser neueste Artikel beleuchtet die Bedeutung von Daphnia pulex, einer der häufigsten Zooplanktonarten, auch Wasserfloh genannt. Als wichtige Nahrungsquelle für Fische ermöglicht der Wasserfloh einen entscheidenden Energiepfad in Süßwasserökosystemen, obwohl er zu klein ist, um ihn mit bloßem Auge zu erkennen.
„Zooplankton ist eine der wichtigsten Organismengruppen in Süßwasserökosystemen“, sagte Hintz. „Sie sind das Bindeglied zwischen Algen und Fischen.“
Hintz und andere Umweltwissenschaftler haben bereits dokumentiert, dass ein Anstieg des Salzgehalts zu einem Rückgang einzelner Zooplanktonpopulationen führt. In ihrer aktuellen Studie interessierten sich der Forscher und seine Mitarbeiter für eine Generationenperspektive: Könnten sich die Arten über mehrere Generationen hinweg an einen neuen Normalwert des Salzgehalts anpassen, indem sie sich im Laufe ihres Lebens vielleicht häufiger vermehren und so den Verlust an Brutgröße wieder wettmachen?
Um ihre Hypothese zu testen, stellten sie 180 Bechergläser auf und beobachteten Zooplankton über seine gesamte Lebensdauer in Hintz‘ Labor am UToledo Lake Erie Center. Sie begannen mit drei Kategorien von Zooplankton – jenen, die über mehrere Generationen Natriumchlorid ausgesetzt waren, jenen, die über mehrere Generationen Calciumchlorid ausgesetzt waren und jenen, die überhaupt keinem Straßenenteiser ausgesetzt waren – und führten dann jede Art von Enteisungsmittel in hohen und niedrigen Konzentrationen zusammen mit hohen und niedrigen Mengen an Futter ein.
Die Forscher konnten keinen Vorteil darin feststellen, die Tiere über mehrere Generationen hinweg einem der beiden Enteisungsmittel auszusetzen. Und alle Kombinationen experimenteller Faktoren, mit einer Ausnahme – niedrige Natriumchlorid-Konzentrationen – führten im Vergleich zur Kontrollgruppe zu einer geringeren Reproduktion des Zooplanktons über die gesamte Lebensdauer hinweg.
„Das lässt darauf schließen, dass sich die Situation für einige Süßwasserorganismen in salzverschmutzten Gewässern mit der Zeit nicht verbessern wird“, sagte Hintz. „Sie werden gegenüber der Salzverschmutzung nicht so widerstandsfähig sein, dass sich Veränderungen in Süßwasserökosystemen mit der Zeit nicht verhindern lassen.“
Weitere Informationen:
Eric D. Huber et al, Umgang mit Stress: Salzart, Salzkonzentration und Salzexpositionsgeschichte begrenzen Lebensverlaufskompromisse als Reaktion auf Streusalzversalzung, Wissenschaft der Gesamtumwelt (2024). DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.174998