Klimawandel: Weltweit entstehen tote Zonen in Seen



Mit dem Fortschreiten des Klimawandels erwärmen sich auch die Seen, die Sauerstoffkonzentration im Wasser sinkt und tote Zonen entstehen. Ruben Sommaruga vom Institut für Ökologie an der Uni Innsbruck und ein internationales Team von Forscher*innen konnte erstmals in einer Studie mit 393 Seen auf der ganzen Welt diese dramatische Entwicklung unter der Leitung von Kevin C. Rose und Stephen F. Jane vom Rensselaer Polytechnic Institute (USA) zeigen. Die Ergebnisse wurden im Fachmagazin Nature veröffentlicht.

Auch die Temperatur in Seen unterliegt der stetigen Erwärmung des Klimas. Mit der Zunahme der Wassertemperatur, vor allem an der Oberfläche der Seen, nimmt die Gasdiffusion ab und der Eintritt von Sauerstoff in den See wird verringert. Ruben Sommaruga und über 40 Wissenschaftler*innen aus der ganzen Welt haben in 393 Seen die Sauerstoffkonzentration im Verhältnis zur Temperatur in einem Zeitraum von über 70 Jahren untersucht. Insgesamt wurden dabei 45.000 kombinierte Profile von Temperatur und Sauerstoff analysiert. Ermöglicht wurde diese enge Zusammenarbeit durch das „Global Lake Ecological Observatory Network“ (GLEON), ein global agierendes Konsortium, das diese Fragen erstmals nach einem Treffen in Gaming (Österreich) im Jahr 2016 aufgeworfen hat. „Durch die Klimaerwärmung steigen auch die Temperaturen der Wasseroberfläche, wodurch wiederum weniger Sauerstoff in die Seen diffundiert. Wir beobachten diesen Trend weltweit, wollten aber auch untersuchen, was in der Tiefe der Seen passiert und wie signifikant diese Trends waren“, so Sommaruga. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben sich auf die Analyse von Profilen der Wassersäule und nicht nur auf Temperatur- und Sauerstoffdaten des Oberflächenwassers konzentriert. „Unser Ziel war es, den gesamten See zu betrachten, weil wir unterschiedliche Trends erwarten haben“, verdeutlicht der Ökologe von der Uni Innsbruck. Eine zentrale Erkenntnis der umfangreichen Studie ist, dass sich tote Zonen nicht nur in marinen Bereichen, wie etwa der Mündung des Flusses Po in die Adria, sondern auch in Seen ausbreiten, und das um ein Vielfaches schneller und stärker als bisher gedacht. Der Verlust-Trend von Sauerstoff in den Seen ist laut publizierter Studie um bis zu neun Mal stärker als im Meer. „Tiefblaue Seen schauen schön aus. Auf ihrem Grund aber tickt aber häufig eine Bombe, nämlich der durch die Klimaerwärmung bedingte Verlust von Sauerstoff“, so Sommaruga.
Biodiversität in Gefahr
Mit der abnehmenden Sauerstoffkonzentration verschwinden auch die meisten Lebensformen, da mit dem Sauerstoff der wichtigste Parameter zur Kontrolle der Biodiversität abnimmt. „Nur wenige eukaryotische Einzeller und Prokaryonten können ohne Sauerstoff überleben. Alle großen Formen von Leben verschwinden“, so Sommaruga, der präzisiert, dass sich vor allem der gesamte Nährstoffkreislauf in Seen verändern wird, wie er auch gemeinsam mit seinem Team im heimischen Piburger See beobachtet. Doch nicht nur den Lebewesen wird mit der Verringerung der Sauerstoffkonzentration die Lebensgrundlage entzogen. Grundsätzlich beobachten die Forscherinnen und Forscher eine Verschlechterung der Wasserqualität, was vor allem für Seen und Stauseen, die auch für Trinkwasser verwendet werden, von großer Bedeutung ist. „Letztlich steigt auch die Konzentration von Treibhausgasen im Wasser“, erläutert der Ökologe. Durch die klimatische Erwärmung der Wassertemperatur an der Oberfläche erhöht sich auch der Temperaturunterschied (Schichtungsstärke) zu den tieferen Schichten im See. Dadurch, dass sich die Seen manchmal über lange Perioden nicht komplett mischen, kommt der Sauerstoff nicht in die Tiefe. Gleichzeitig verstärken noch weitere Prozesse den Verlust des Sauerstoffs auch in den unteren Wasserschichten. Bedingt durch die klassische Eutrophierung, einer Überdüngung, etwa durch Landwirtschaft in der direkten Umgebung von Seen, kommen zusätzlich Stickstoff und Phosphor in den See. „Limnologen sprechen von einem gut ernährten See, in dem so die Algenbildung gefördert wird“, so Sommaruga, der betont, „Algen produzieren zwar durch Photosynthese mehr Sauerstoff in den oberen Wasserschichten im See, sterben sie aber ab, sinken sie auf den Grund des Sees, wo dann der folgende Abbauprozess erneut viel Sauerstoff verbraucht.“ Durch diese ungünstige Kombination von Effekten kommt es zu einem zusätzlichen negativen Sauerstoff-Trend in Tiefwasserschichten für Seen, den die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler statistisch bestätigen konnten. Vor allem Arten, die auf kalte, sauerstoffreiche Gewässer spezialisiert sind, werden zunehmend Schwierigkeiten haben zu überleben. „Die Abnahme von Sauerstoff in Seen hat negative Konsequenzen für die grundlegende Funktion des Sees, seine Wasserqualität und die Biodiversität“, verdeutlicht der Ökologe. Dagegen unternehmen kann man allerdings direkt nur wenig, auch wenn zum Schutz von Seen und zum Aufhalten des Trends beispielsweise das Düngen von Feldern in unmittelbarer Nähe bestimmter Seen bereits eingeschränkt oder verboten wurde. Die fortschreitende Abnahme von Sauerstoff in Seen wird die Biodiversität langfristig stark schädigen.
Publikation: Widespread deoxygenation of temperate lakes. Stephen F. Jane, Gretchen J. A. Hansen, Benjamin M. Kraemer, Peter R. Leavitt, Joshua L. Mincer, Rebecca L. North, Rachel M. Pilla, Jonathan T. Stetler, Craig E. Williamson, R. Iestyn Woolway, Lauri Arvola, Sudeep Chandra, Curtis L. DeGasperi, Laura Diemer, Julita Dunalska, Oxana Erina, Giovanna Flaim, Hans-Peter Grossart, K. David Hambright, Catherine Hein, Josef Hejzlar, Lorraine L. Janus, Jean-Philippe Jenny, John R. Jones, Lesley B. Knoll, Barbara Leoni, Eleanor Mackay, Shin-Ichiro S. Matsuzaki, Chris McBride, Dörthe C. Müller-Navarra, Andrew M. Paterson, Don Pierson, Michela Rogora, James A. Rusak, Steven Sadro, Emilie Saulnier-Talbot, Martin Schmid, Ruben Sommaruga, Wim Thiery, Piet Verburg, Kathleen C. Weathers, Gesa A. Weyhenmeyer, Kiyoko Yokota & Kevin C. Rose.

Links

Institut für Ökologie, Universität Innsbruck

Global Lake Ecological Observatory Network (GLEON)

Rensselaer Polytechnic Institute (USA)