Die Hälfte der Seen weltweit ist weniger widerstandsfähig gegen Störungen als früher

Fast die Hälfte der großen Seen der Welt hat in den letzten Jahrzehnten ihre Widerstandsfähigkeit oder die Fähigkeit verloren, sich nach einer plötzlichen Störung zu erholen. Dies geht aus der ersten globalen Bewertung langfristiger Veränderungen der Widerstandsfähigkeit von Seen hervor. Seen im Osten Nordamerikas und im Norden Europas sind am stärksten betroffen. Die hohe Bevölkerungsdichte und die Verschmutzung sind größtenteils schuld, so die Studie. In wohlhabenderen Regionen sind die Seen jedoch gesünder, was darauf schließen lässt, dass sich kostspielige Schutzmaßnahmen auszahlen könnten.

Sowohl Menschen als auch das Klima können Seen allmählich aus ihrem natürlichen, gesunden Zustand bringen. Höhere Temperaturen können die Verdunstung erhöhen, geringere Niederschläge können den Wasserstand der Seen senken und anhaltende Verschmutzung kann die Gesundheit des Ökosystems der Seen gefährden. Bei plötzlichen Störungen wie Hitzewellen, Dürren oder Überschwemmungen kann sich ein „widerstandsfähiger“ See erholen; ein gefährdeter See kann möglicherweise nicht in seinen vorherigen Zustand zurückkehren.

Die Bewertung der Widerstandsfähigkeit eines Sees unter Berücksichtigung seiner Struktur und Ökosystemfunktionen ist für Wissenschaftler von entscheidender Bedeutung, um vorherzusagen, wie er auf klima- und menschenbedingte Veränderungen reagieren wird. Langfristige Trends der Veränderungen der Widerstandsfähigkeit von Seen auf globaler Ebene – und warum sie auftreten – sind jedoch weiterhin unbekannt. Die neue Studie, veröffentlicht In Geophysikalische Forschungsbriefefüllt diese Wissenslücke.

„Die Beobachtung der Widerstandsfähigkeit von Seen ist von entscheidender Bedeutung, da sie es uns ermöglicht, frühe Warnsignale für die Verschlechterung von Ökosystemen zu erkennen“, sagte Ke Zhang, Umweltwissenschaftler am State Key Laboratory of Lake Science and Environment der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, der die Studie leitete. „Sie ermöglicht es uns, rechtzeitig einzugreifen und den irreversiblen katastrophalen Zusammenbruch von Seeökosystemen zu verhindern, der schwerwiegende sozioökologische Folgen haben kann.“

Seen aus dem Weltraum verfolgen

Zhang und seine Kollegen untersuchten den Zustand und die Widerstandsfähigkeit von Seen sowie eine Mischung aus klimatischen und menschlichen Faktoren für 1.049 der größten und wichtigsten Seen der Welt und suchten nach Veränderungen zwischen 2000 und 2018. Eine Reihe statistischer Tests ermöglichte es den Wissenschaftlern, nach „Flimmern“ und längerfristigen Veränderungen in der Farbe eines Sees zu suchen, die auf Veränderungen seines Zustands hindeuten. Wenn mindestens zwei der statistischen Tests übereinstimmten, markierten die Forscher den See als einen See, der eine Veränderung seiner Widerstandsfähigkeit erfährt. Die Forscher analysierten Seefläche, Tiefe und satellitengestützte Farbe im Kontext der Temperatur, des Niederschlags, der Bevölkerungsdichte und des Bruttoinlandsprodukts (BIP) pro Kopf jedes Einzugsgebiets.

Fast die Hälfte der weltweit untersuchten Seen hat im Untersuchungszeitraum deutlich an Widerstandsfähigkeit verloren, stellten die Forscher fest. Die meisten davon lagen zwischen 30 und 60 Grad Nord, aber die Autoren weisen darauf hin, dass viele der Seen der Welt in den höheren Breitengraden der nördlichen Hemisphäre liegen und dort aufgrund des Klimawandels mehr Seen wachsen.

Andererseits wurde etwa ein Viertel der untersuchten Seen widerstandsfähiger – vor allem in höheren Lagen und vor allem aufgrund einer Zunahme des Gletscherschmelzwassers. Das tibetische Plateau und die Anden verzeichneten infolge des Gletscherschmelzwassers die stärksten Zuwächse in der Widerstandsfähigkeit. Auch in Zentral-Nordamerika, vor allem in Kanada, nahm die Widerstandsfähigkeit der Seen zu.

Anschließend teilten die Forscher den Untersuchungszeitraum in zwei Hälften, um zu sehen, ob sich in den letzten Jahren irgendwelche Trends beschleunigt haben. Von 2000 bis 2009 verzeichnete etwa der gleiche Anteil der Seen eine zunehmende bzw. abnehmende Widerstandsfähigkeit, nämlich 36 % bzw. 35 %. Doch zwischen 2010 und 2018 gewannen 28 % der Seen an Widerstandsfähigkeit, während 39 % an Widerstandsfähigkeit verloren, was auf eine deutliche Veränderung des Gesundheitszustands der Seen hindeutet. In den letzten Jahren ging die Widerstandsfähigkeit von 26,8 % der Seen zwischen den beiden Zeiträumen von einer stärkeren zu einer schwächeren Widerstandsfähigkeit über. Dieses Muster war im Osten Nordamerikas und in Nordeuropa besonders ausgeprägt.

Die Ergebnisse überraschten die Forscher.

„Wir hatten zwar damit gerechnet, dass menschliche Aktivitäten die Widerstandsfähigkeit der Seen erheblich beeinträchtigen würden, aber das Ausmaß des Rückgangs der Widerstandsfähigkeit – fast die Hälfte der untersuchten Seen – war alarmierend“, sagte Zhang. Die Ergebnisse könnten darauf hindeuten, dass sich viele Seen irreversiblen ökologischen Wendepunkten nähern, schrieben die Autoren.

Was bringt unsere Seen durcheinander?

Der Studie zufolge hat die Bevölkerungsdichte den größten Anteil daran, dass die Seen ihre Widerstandsfähigkeit verloren haben. Dies ist höchstwahrscheinlich auf höhere Schadstoffkonzentrationen und stärkere Landschaftsveränderungen zurückzuführen.

Größere Seen und Seen in höheren Lagen gelten als widerstandsfähiger.

In den meisten Regionen waren menschliche Faktoren wichtiger als das Klima, aber hochgelegene Regionen wie das tibetische Plateau waren die klare Ausnahme. Dort führen höhere Lufttemperaturen zum Abschmelzen der Gletscher, was wiederum dazu führt, dass die Seen größer und klarer werden. Und in tropischen und subtropischen Regionen ist das Klima von Bedeutung, weil höhere Temperaturen das Risiko von Algenblüten erhöhen, die die Wasserqualität und die Gesundheit der Seen verschlechtern. Allerdings handelt es sich bei all diesen Faktoren in dieser Studie nur um einen Zusammenhang und zur Bestätigung sind weitere Untersuchungen erforderlich, sagen die Autoren.

Es gibt auch gute Nachrichten. Viele Seen in Regionen mit höherem BIP erholen sich, was laut den Autoren auf Maßnahmen wie Wiederaufforstung, nachhaltige Landnutzung und die Bekämpfung der Eutrophierung zurückzuführen ist. Das Muster widerstandsfähigerer Seen in Einzugsgebieten mit hohem BIP lässt laut den Autoren darauf schließen, dass anhaltende Bemühungen zur Verbesserung der Seegesundheit hilfreich sein könnten.

„Dieser Trend ist besorgniserregend und unterstreicht die dringende Notwendigkeit wirksamer Management- und Sanierungsmaßnahmen, um diese Auswirkungen abzumildern“, sagte Zhang. „Aber die positive Korrelation zwischen höherem BIP und erhöhter Widerstandsfähigkeit in einigen Bereichen bedeutet, dass die wirtschaftliche Entwicklung genutzt werden kann, um in Umweltschutz und Seenmanagement zu investieren.“