Die Sauerstoffkonzentration in den Gewässern unseres Planeten nimmt rapide und dramatisch ab – von Teichen bis zum Ozean. Der fortschreitende Sauerstoffverlust bedroht nicht nur Ökosysteme, sondern auch die Lebensgrundlage großer Teile der Gesellschaft und des gesamten Planeten, so die Autoren einer internationalen Studie unter Beteiligung des GEOMAR. veröffentlicht heute in Naturökologie und Evolution.
Sie fordern, den Sauerstoffverlust von Gewässern als eine weitere planetare Belastungsgrenze anzuerkennen und darauf globales Monitoring, Forschung und politische Maßnahmen zu fokussieren.
Sauerstoff ist eine Grundvoraussetzung für das Leben auf dem Planeten Erde. Der Verlust von Sauerstoff im Wasser, auch aquatischer Sauerstoffmangel genannt, ist eine Bedrohung für das Leben auf allen Ebenen. Das internationale Forscherteam beschreibt, wie der anhaltende Sauerstoffmangel eine große Bedrohung für die Lebensgrundlage großer Teile der Gesellschaft und für die Stabilität des Lebens auf unserem Planeten darstellt.
Frühere Forschungen haben eine Reihe globaler Prozesse identifiziert, die als planetare Grenzen bezeichnet werden und die allgemeine Bewohnbarkeit und Stabilität des Planeten regeln. Wenn kritische Schwellenwerte in diesen Prozessen überschritten werden, steigt das Risiko großflächiger, abrupter oder irreversibler Umweltveränderungen („Kipppunkte“) und die Widerstandsfähigkeit unseres Planeten, seine Stabilität, wird gefährdet.
Zu den neun planetaren Grenzen zählen Klimawandel, Landnutzungsänderungen und Verlust der Artenvielfalt. Die Autoren der neuen Studie argumentieren, dass der Sauerstoffmangel in den Gewässern sowohl auf andere Prozesse der planetaren Grenzen reagiert als auch diese reguliert.
„Es ist wichtig, dass der Sauerstoffmangel in den Gewässern in die Liste der planetaren Belastungsgrenzen aufgenommen wird“, sagte Professor Dr. Rose vom Rensselaer Polytechnic Institute in Troy, New York, Hauptautor der Veröffentlichung. „Dies wird dazu beitragen, die globale Überwachung, Forschung und politische Bemühungen zu unterstützen und zu fokussieren, um unseren aquatischen Ökosystemen und damit der Gesellschaft als Ganzes zu helfen.“
In allen aquatischen Ökosystemen – von Bächen und Flüssen, Seen, Stauseen und Teichen bis hin zu Flussmündungen, Küsten und dem offenen Meer – ist die Konzentration des gelösten Sauerstoffs in den letzten Jahrzehnten rapide und erheblich zurückgegangen.
Seen und Stauseen verzeichneten seit 1980 einen Sauerstoffverlust von 5,5 % bzw. 18,6 %. Der Sauerstoffverlust im Ozean betrug seit 1960 etwa 2 %. Diese Zahl klingt zwar gering, doch aufgrund des großen Ozeanvolumens stellt sie einen enormen Sauerstoffverlust dar.
Auch marine Ökosysteme haben große Schwankungen in Bezug auf den Sauerstoffmangel erlebt. So haben beispielsweise die mittleren Gewässer vor Zentralkalifornien in den letzten Jahrzehnten 40 % ihres Sauerstoffs verloren. Die Menge der von Sauerstoffmangel betroffenen aquatischen Ökosysteme hat bei allen Arten dramatisch zugenommen.
„Ursachen für den Sauerstoffverlust in den Gewässern sind die globale Erwärmung durch Treibhausgasemissionen und der Eintrag von Nährstoffen durch die Landnutzung“, sagt Co-Autor Dr. Andreas Oschlies, Professor für Marine Biogeochemische Modellierung am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel.
„Steigen die Wassertemperaturen, sinkt die Sauerstofflöslichkeit im Wasser. Zudem verstärkt die globale Erwärmung die Schichtung der Wassersäule, weil wärmeres, salzarmes Wasser mit geringerer Dichte auf dem darunter liegenden kälteren, salzigeren Tiefenwasser liegt.“
„Dadurch wird der Austausch der sauerstoffarmen Tiefenschichten mit dem sauerstoffreichen Oberflächenwasser behindert. Zudem begünstigen Nährstoffeinträge vom Land Algenblüten, die zu einem erhöhten Sauerstoffverbrauch führen, da mehr organisches Material absinkt und in der Tiefe von Mikroben zersetzt wird.“
Bereiche im Meer, in denen so wenig Sauerstoff vorhanden ist, dass Fische, Muscheln oder Krebstiere nicht mehr überleben können, bedrohen nicht nur die Organismen selbst, sondern auch Ökosystemleistungen wie Fischerei, Aquakultur, Tourismus und kulturelle Praktiken.
Durch mikrobiotische Prozesse entstehen in sauerstoffarmen Regionen zudem vermehrt starke Treibhausgase wie Lachgas und Methan, die zu einer weiteren Verstärkung der globalen Erwärmung führen können und damit eine Hauptursache für Sauerstoffmangel sind.
Die Autoren warnen: „Wir nähern uns kritischen Schwellenwerten der Sauerstoffarmut der Gewässer, die letztlich auch Auswirkungen auf mehrere andere Belastungsgrenzen des Planeten haben werden.“
Professor Dr. Rose erklärt: „Gelöster Sauerstoff reguliert die Rolle von Meer- und Süßwasser bei der Modulation des Erdklimas. Die Verbesserung der Sauerstoffkonzentrationen hängt von der Bekämpfung der Grundursachen ab, zu denen die Klimaerwärmung und der Abfluss aus bebauten Landschaften gehören.“
„Wenn wir uns nicht um den Sauerstoffmangel in den Gewässern kümmern, wird sich das letztlich nicht nur auf die Ökosysteme auswirken, sondern auch auf die Wirtschaftstätigkeit und die Gesellschaft auf globaler Ebene.“
Der Trend zum Sauerstoffmangel in den Gewässern ist eine klare Warnung und Aufforderung zum Handeln. Er sollte zu Veränderungen führen, um die Belastung dieser planetaren Belastungsgrenze zu verlangsamen oder sogar abzumildern.
Mehr Informationen:
Kevin C. Rose et al., Aquatische Sauerstoffarmut als planetare Grenze und Schlüsselregulator der Stabilität des Erdsystems, Naturökologie und Evolution (2024). DOI: 10.1038/s41559-024-02448-y