Anoxie bedroht Binnengewässer weltweit. Ist er einmal in einem See aufgetreten, setzt der Sauerstoffmangel sogar eine Abwärtsspirale in Gang, die sich mit zunehmender globaler Erwärmung beschleunigt. Darauf deuten die Ergebnisse einer internationalen Studie unter Beteiligung von Forschern der TU Bergakademie Freiberg hin, die in veröffentlicht wurden Biologie des globalen Wandels.
Der Studie zufolge sind Seen, die einst von einem Sauerstoffmangel im Tiefenwasser betroffen waren, im darauffolgenden Jahr erneut betroffen. Dadurch verschlechtern sich die Lebensbedingungen für Fische und Wirbellose immer weiter, Treibhausgase werden zunehmend freigesetzt und Nährstoffkreisläufe werden intensiviert.
Für die Studie analysierte das internationale Forscherteam erstmals Langzeitdaten von mehr als 600 Seen – vor allem in Nordamerika und Europa. Co-Autor Juniorprofessor Maximilian Lau von der TU Bergakademie Freiberg kommt auf Basis der Daten zu dem Schluss: „Wenn ein See in einem Jahr einen kritischen Sauerstoffgehalt unterschreitet, ist die Wahrscheinlichkeit sehr hoch, dass er im nächsten Jahr von einem noch stärkeren Sauerstoffmangel betroffen sein wird.“ das folgende Jahr.“
Er fügt hinzu: „Obwohl sich dieser problematische Teufelskreis aus den bisherigen Erkenntnissen zur Nährstoffdynamik ableiten lässt, konnte unser Team dank der großen Stichprobengröße nun erstmals die Wirkung der beteiligten Prozesse entschlüsseln.“
Mit Daten aus mehr als 100.000 unabhängigen Messkampagnen verdeutlicht die Studie somit den wechselseitigen Zusammenhang zwischen Wassertemperatur, Nährstoffretention im Sediment, der Entwicklung planktonischer Algen und Sauerstoffmangel. Dank dieser Erkenntnisse kann das Team die Anfälligkeit von Gewässern für weitere Sauerstoffkrisen vorhersagen. Die Ergebnisse können Forschern und Behörden nun dabei helfen, die Gesundheit von Seen besser zu verstehen und sie durch gezieltes Nährstoffmanagement zu verbessern.
Neue Daten ermöglichen Langzeitstudien
Die analysierten Langzeitdaten zum Phosphor-, Chlorophyll- und Sauerstoffgehalt im Wasser stammten aus 656 Seen und wurden von Wissenschaftlern des kollaborativen GLEON-Netzwerks (Global Lake Observatory Network) bereitgestellt. Das Studienteam war besonders an Daten jener Seen interessiert, die bereits Anzeichen von Sauerstoffmangel zeigen. Diese liegen häufig in der gemäßigten Zone Europas und Nordamerikas, die besonders durch menschliche Aktivitäten geprägt ist.
„Die innerhalb von GLEON ausgetauschten Daten und Fachkenntnisse waren für dieses Projekt von zentraler Bedeutung. Durch die Zusammenarbeit konnten wir die Stärke und Allgegenwärtigkeit des Sauerstoffmangel-Feedbacks in über 600 Seen auf fünf Kontinenten charakterisieren“, sagt Hauptautorin Abby Lewis von Virginia Tech.
Wie Sauerstoffmangel in Seen auftritt
Generell begünstigen steigende Temperaturen eine Verlängerung der Schichtungsperiode von Seen. Bei der Schichtung ist der Wasseraustausch zwischen warmen oberflächennahen Schichten und tiefen, kalten Schichten schwieriger. Der Klimawandel verlängert die Dauer und Stabilität dieser sogenannten thermischen Schichtung der Seen, insbesondere durch den immer früher einsetzenden Frühling. Dadurch haben die Zersetzungsprozesse mehr Zeit, den begrenzten Sauerstoffvorrat im Tiefenwasser vollständig aufzubrauchen. Zudem begünstigen steigende Temperaturen die vermehrte Algenbildung.
Sterben die Algen ab, werden sie am Boden von Bakterien zersetzt, die den Sauerstoff verbrauchen. Dies führt zu Sauerstoffmangel im See, insbesondere in den tiefsten Teilen. Anhaltender Sauerstoffmangel führt zum Absterben fast aller höheren Organismen im Wasser.
Mehr Informationen:
Abigail SL Lewis et al, Anoxia erzeugt Anoxia: Eine positive Rückmeldung zur Desoxygenierung von gemäßigten Seen, Biologie des globalen Wandels (2023). DOI: 10.1111/gcb.17046
Bereitgestellt von der Technischen Universität Bergakademie Freiberg