Forscher verfolgen die Quelle der Stickstoffverschmutzung, die das zweitgrößte Barriereriff der Welt beeinträchtigt

Tropische Küstenökosysteme gehören zu den artenreichsten Gebieten der Erde. Sie stehen auch an vorderster Front der Auswirkungen menschlicher Aktivitäten. Aus diesem Grund wird es immer wichtiger, insbesondere mit zunehmender Bevölkerungszahl, die Auswirkungen von Abflüssen und Abwässern, die ins Meer fließen, zu bewältigen.

„Tropische Küstenökosysteme wie Korallenriffe sind oligotroph, das heißt, sie befinden sich in nährstoffarmen Gewässern und haben sich daher an diese Bedingungen angepasst“, sagt Madeline Berger, Forscherin am National Center for Ecological Analysis & Synthesis (NCEAS) der UC Santa Barbara ). „Ein erhöhter Nährstoffeintrag kann daher die Funktion des Ökosystems stören.“

In einem Artikel, der in der Zeitschrift erscheint Ozean- und Küstenmanagement, behandeln Hauptautorin Berger und ihre Kollegen das Problem der Nährstoffbelastung anhand einer Fallstudie an der Küste Mittelamerikas. Das Ergebnis? Landwirtschaftliche Betriebe sind für die überwiegende Mehrheit der Stickstoffverschmutzung verantwortlich, die in die mesoamerikanische Riffregion fließt. Die Forscher sagen, dass das Wissen, woher die Verschmutzung kommt, den Managern dabei helfen wird, Lösungen zur Minderung maßzuschneidern.

„Unsere Studie unterstreicht, dass in verschiedenen Wassereinzugsgebieten unterschiedliche Managementstrategien angewendet werden müssen, um den Nährstoffeintrag zu reduzieren, der sich nachteilig auf die Gesundheit von Korallenriffen und Seegras in diesem Gebiet auswirken kann“, sagte Berger.

Das Mesoamerikanische Riff (MAR) ist das größte Barriereriff der westlichen Hemisphäre und wird in Bezug auf die Größe nur vom Great Barrier Reef in Australien übertroffen. Es wird von Mexiko, Belize, Guatemala und Honduras geteilt, erstreckt sich über fast 700 Meilen und beherbergt eine Vielzahl von Lebewesen, darunter Hunderte von Fischarten, vom Aussterben bedrohte Meeresschildkröten sowie Weichtiere, Meeressäuger und Küstenvögel. Diese Lebensräume und Gemeinschaften unterstützen wiederum die lokale Fischerei sowie den Tourismus. Millionen von Menschen strömen jedes Jahr während ihres Karibikurlaubs zu Resorts und Häfen in Cancun, Cozumel, Belize City und anderen Punkten entlang der Küste.

Aber auch das Riff ist in Schwierigkeiten. Mehr als die Hälfte davon befindet sich aufgrund verschiedener Bedrohungen, darunter Meereserwärmung, nicht nachhaltige Fischerei und Umweltverschmutzung, in einem schlechten Zustand.

„Die Nährstoffverschmutzung ist eine bekannte Bedrohung für Korallenriffe und Seegras“, sagte Berger. Zu viel Stickstoff, ein häufiger Schadstoff, führt zu einer Kette von Ereignissen, die zu sauerstofffreien „toten Zonen“ und sauren Bedingungen führen, die Fische und andere Tiere stark schwächen oder töten können. Probleme mit der Wasserqualität gehören auch zu den Hauptgründen für Sindromé Blanco, eine pathogene Krankheit, die zu weißen Läsionen führt, die sich über Korallen ausbreiten und innerhalb weniger Wochen zum Tod führen. Die Nährstoffverschmutzung in dieser Region stammt laut den Forschern „aus vier Quellen: landwirtschaftliche Produktion, menschliches Abwasser, atmosphärische Ablagerung und Wildtierkot“, wobei die Landwirtschaft und menschliches Abwasser im Verdacht stehen, den größten Teil der Verschmutzung beizutragen.

Um festzustellen, wie viel der Verschmutzung aus der vorgelagerten Landwirtschaft oder menschlichen Abwässern stammte, tauchten die Forscher in mehrere Modelle ein, die die Wassereinzugsgebiete untersuchten, die in den MAR münden. Eines war ein globales Abwassermodell, das die Menge der Stickstoffverschmutzung auf der Grundlage von Bevölkerungskarten, Proteinverbrauch und bekannten menschlichen Stickstoffausscheidungsraten schätzt, das an diese spezifische Region angepasst wurde.

„Eine andere Gruppe am NCEAS erstellte ebenfalls ein räumlich explizites globales Modell, das den ökologischen Fußabdruck der Lebensmittelproduktion quantifiziert, also sahen wir eine Gelegenheit, beide Modelle zu synthetisieren, um die Nährstoffbelastung durch Abwasser mit der Nährstoffbelastung durch Pflanzen- und Viehzucht zu vergleichen“, sagte Berger.

Die Forscher modellierten auch die Auswirkungen von Millionen von Touristen, die entlang der Küste auf und ab wandern, indem sie Hotelstandortdaten, Kreuzfahrtschiffstandortdaten und monatliche Statistiken nutzten, die von Tourismusbüros in jedem Land gemeldet wurden. „Im Grunde haben wir versucht herauszufinden, wo Touristen kacken, was sich als ziemlich schwierig herausstellt“, sagte sie.

Die Forscher fanden heraus, dass die Landwirtschaft bei weitem den größten Stickstoffbeitrag (92 %) zum MAR leistete, was auf Düngemittel und Tierabfälle zurückzuführen ist, die über Flüsse und Bäche in den Ozean gelangen. Zwei Flüsse, der Rio Ulua in Honduras und der Rio Motagua in Guatemala, trugen mehr als 50 % zur modellierten Stickstoffverschmutzung bei, indem sie den Abfluss von mehreren stromaufwärts gelegenen Nebenflüssen sammelten und in den Ozean entwässerten. Inzwischen wurden 90 % der modellierten Stickstoffbelastung 20 (von 430) Wassereinzugsgebieten zugeschrieben, von denen 11 in Guatemala oder Honduras liegen. Schätzungsweise 80 % der Korallenriffe und 68 % der Seegraswiesen waren der Stickstoffverschmutzung durch Wassereinzugsgebiete ausgesetzt.

Die Ergebnisse weisen auf die Komplexität des Verschmutzungsproblems hin – selbst Landnutzungsänderungen und landwirtschaftliche Expansion weit im Landesinneren können Auswirkungen auf Meeresökosysteme haben, sagte Berger. Darüber hinaus fanden die Forscher heraus, dass Lebensräume mit hoher Biodiversität stärker Schwaden ausgesetzt waren, die aus kleineren Wassereinzugsgebieten an der Küste stammen. Und während der Tourismus nur einen sehr geringen Anteil an der Gesamtverschmutzung ausmachte, neigten die Wassereinzugsgebiete, die am meisten zur Verschmutzung beitrugen, dazu, auch eine hohe Anzahl von Touristen zu haben oder sich in der Nähe von denen zu befinden, die dies taten.

„Die Übung warf auch die Frage auf, wie Touristen oder die touristische Nachfrage größere Auswirkungen haben als nur die physische Anwesenheit von mehr Menschen – wie z. Die Forscher hoffen, dass ein granularer Ansatz, der verwendet werden kann, um die Ursprünge und Wege des Abflusses von Stickstoff und anderen Nährstoffen und ihre Auswirkungen zu verfolgen, es den Küstenmanagern ermöglichen wird, die ausgefeilten Aktionspläne zu entwickeln, die notwendig sind, um die Verschmutzung einiger der artenreichsten Küsten der Welt zu mindern Regionen.

Die Forschung in diesem Artikel wurde auch von Benjamin Halpern, Steven Canty und Cascade Tuholske durchgeführt.