Der Long Island Sound (LIS) in New York ist eine wichtige Meeresbucht und Mündung im Nordatlantik, die aufgrund ihrer Nähe zur Stadt stark urbanisiert ist. Der alltägliche Verkehr von Passagiertransporten, Fischerei und Frachtschiffen hat erhebliche Auswirkungen auf die Meereslandschaft und führt zu Umweltschäden, die sich auf die Flora und Fauna auswirken, die den LIS ihre Heimat nennen.
Neben der Lärmbelästigung durch den starken Schiffsverkehr hat auch die Verschmutzung durch Chemikalien und Nährstoffe zur Eutrophierung geführt. Die Anreicherung von Oberflächengewässern steigert die Primärproduktivität und führt zur Ausbreitung von Algenblüten.
Der mikrobielle Stoffwechsel dieser Algen verbraucht beim Absterben große Mengen Sauerstoff und reduziert so die Menge an gelöstem Sauerstoff in der unteren Wassersäule für andere Verbraucher. Die daraus resultierende Hypoxie des Bodenwassers kann sich für das Überleben aller anderen unter der Oberfläche lebenden Organismen als schwierig erweisen und zu einem Massensterben führen, was insbesondere bei Fischen beobachtet wurde.
Die Eutrophierung steht auch im Zusammenhang mit der Versauerung der umgebenden Gewässer und ist Gegenstand neuer Forschungsarbeiten. veröffentlicht In Grenzen der Meereswissenschaften. Die Doktorandin Lauren Barrett von der University of Connecticut und ihre Kollegen untersuchten die Auswirkungen der durch Eutrophierung verursachten Versauerung auf das marine Karbonatsystem von LIS. Hier besteht die Nährstoffanreicherung hauptsächlich aus Stickstoff, der aus atmosphärischen Ablagerungen, Abwassereinleitungen und Düngemittelabflüssen stammt.
Um dies zu untersuchen, haben die Forscher zwischen 2020 und 2022 mehrmals Proben aus dem westlichen LIS entnommen, um saisonale und jährliche Veränderungen der Messungen von gelöstem organischem Kohlenstoff und Gesamtalkalität zu erfassen. Es ist wichtig, diese beiden Parameter zu messen, da der pH-Wert allein nicht ausreicht, um Veränderungen im Karbonatsystem des Ozeans vollständig zu definieren. Der untersuchte Zeitraum ermöglicht auch einen Vergleich mit dem Jahr 2021, in dem aufgrund tropischer Stürme ein höherer Süßwassereintrag in das LIS zu verzeichnen war, und den angrenzenden Jahren 2020 und 2022, in denen Dürren vorherrschten.
Erste Messungen der monatlichen Abflussmenge zeigen die hydrologischen Muster der Zuflüsse zum LIS, wobei der Houstatonic River im Zentrum/Westen und der Connecticut River im Osten 10 % bzw. 75 % des gesamten Süßwasserzuflusses zum LIS ausmachen. Im Jahr 2021 war die Abflussmenge drei- bis viermal höher als während der Dürren im August/September 2020 und 2022, was die Auswirkungen von vier lokalen Tropenstürmen zwischen Juli und September auf die Flüsse und das LIS verdeutlicht.
Barrett und sein Team stellten an der Mündung des Ästuars eine erhöhte Gesamtalkalität fest, die nach Westen in Richtung Mündungskopf abnahm und zwischen August und Oktober ihren Höhepunkt erreichte. Gleichzeitig nahm der Gehalt an gelöstem organischem Kohlenstoff mit der Tiefe und der Nähe zur Mündung des Ästuars zu. Während der Sommermonate erzeugte die Schichtung des LIS einen großen Gradienten an gelöstem organischem Kohlenstoff in der Wassersäule, mit einer Abnahme an der Oberfläche aufgrund der Primärproduktivität, aber einer Zunahme des Stoffwechsels organischer Stoffe unter der Oberfläche in der Tiefe.
Insgesamt stellten die Forscher im Jahr 2021 eine verringerte Versauerung im westlichen LIS fest, was einem geringeren Gehalt an gelöstem organischem Kohlenstoff und einer geringeren Gesamtalkalität über den Zufluss des Housatonic River entspricht. Umgekehrt nahmen während der Dürreperioden der Gehalt an gelöstem organischem Kohlenstoff und die Gesamtalkalität über den Flussabfluss bis zur Mündung zu, was zu einer Versauerung der Bedingungen im LIS führte.
Daher besteht ein starker Zusammenhang zwischen Hypoxie und Versauerung infolge von Eutrophierung, insbesondere in Zeiten mit niedrigem Flussdurchfluss. Dies ist das entgegengesetzte Muster zu anderen Flussmündungen, die in Zeiten mit niedrigem Durchfluss einen geringeren Nährstoffeintrag und daher einen Rückgang von Hypoxie und Eutrophierung während Dürreperioden verzeichnen.
Obwohl Anstrengungen unternommen wurden, die Stickstoffmenge zu reduzieren, die in die LIS gelangt, und die Einführung maximaler täglicher Stickstoffbelastungen im Jahr 2000 zu einer Reduzierung des Stickstoffeintrags um 58,5 % bis 2016 führte, sind weitere Maßnahmen zur Eindämmung der Eutrophierung erforderlich, um Hypoxie und Versauerung dieser wichtigen Meeresumwelt zu reduzieren. Da Dürren in Zukunft mit fortschreitendem Klimawandel voraussichtlich schlimmer werden, könnte die Versauerung der LIS zu einem immer dringlicheren Problem werden.
Mehr Informationen:
Lauren J. Barrett et al., Dürren und Überschwemmungen: Veränderungen der Flussabflussmenge und der Karbonatchemie eines urbanisierten gemäßigten Ästuars, Grenzen der Meereswissenschaften (2024). DOI: 10.3389/fmars.2024.1398087
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