3. Eutrophierung und Gesundheit   (2/5)

Primäre und sekundäre Effekte

Wie wir in dem Kapitel zur Ökologie gelernt haben, bildet das Phytoplankton die Grundlage der Nahrungsketten in aquatischen Systemen. Es weist sehr kurze Generationsdauern auf, oft nur ein paar Tage, und kann so schnell auf veränderte Nährstoffkonzentrationen reagieren. Die Reaktionen des Phytoplanktons lassen sich durch folgende Angaben quantitativ bestimmen:

• Primärproduktion
• Biomasse (Chlorophyll-a-Konzentration oder Kohlenstoff-Biomasse)
• Häufigkeit von Phytoplanktonblüten

Die Primärproduktion wird normalerweise durch die Verfügbarkeit von Licht und Nährstoffen limitiert. Nährstoffanreicherungen führen zur Erhöhung der Primärproduktion des Phytoplanktons, wodurch sich die Biomasse erhöht und es sogar zu Algenblüten kommen kann. Dadurch sinkt die Transparenz der Wassersäule und somit die Verfügbarkeit von Licht.

Wie können wir eine einfache weiße Scheibe nutzen, um die Eindringtiefe des Lichts zu messen?

Antwort ↓ ↑

Die Eindringtiefe des Lichts wird über die Secchi-Tiefe bestimmt. Es handelt sich hierbei um ein einfaches Experiment, bei dem eine schwarz-weiße Scheibe an einem Seil in der Wassersäule abgesenkt wird. Es wird die Tiefe gemessen, ab der die Scheibe nicht mehr zu sehen ist. Eutrophe Gewässer besitzen eine niedrige Secchi-Tiefe.
Quelle: Universität Michigan

Beeinträchtigung untergetaucht lebender Wasserpflanzen durch Eutrophierung:

Bei der trüben, grünen Substanz handelt es sich um eine annuelle Alge, die Seetang und Blasentang überdeckt. Dies führt zum Absterben der langlebigen Arten.
Quelle: FisheryCrisis

1) Erhöhte Trübung des Wassers und zunehmende Mengen an Phytoplankton können die Durchdringtiefe des Lichts reduzieren und zur Beschattung tiefer gelegener Wasserschichten führen. Es kann dadurch zu einer Abnahme der Tiefenverteilung von Biomasse, Zusammensetzung und Artenvielfalt der Vegetation kommen.

2) Kurzlebige (annuelle) Makroalgen können sich bei hohen Nährstoffzufuhren auf Kosten langlebiger Arten schnell vermehren. Es kann also zu einer Strukturveränderung der Makroalgen-Gesellschaften und zur Reduzierung der Biodiversität kommen.

Außerdem:

• Seegraswiesen und mehrjährige Makroalgen sind wichtige Kinderstuben für Fischpopulationen der Küste.
• Viele Arten der kurzlebigen Makroalgen können in Küstengebieten lästig und problematisch werden, wenn sie plötzlich schnell zunehmen.

Sauerstoffverarmung, oder Hypoxie, ist eine in den unteren Wasserschichten auftretende Folge der Eutrophierung. Nach einer Phytoplanktonblüte stirbt das Plankton ab und sinkt in die unteren Gewässerschichten ab. Beim Abbau dieser Algen wird Sauerstoff verbraucht und Kohlendioxid freigesetzt. Stirbt eine große Menge Algen auf einmal ab, kann es dazu kommen, dass fast der gesamte Sauerstoff in einem bestimmten Gebiet aus dem Wasser verschwindet. Dies verursacht Probleme für andere Arten, wie Fische, Muscheln und Wasserpflanzen. Dieser Effekt kann im Bereich der Küste episodisch, jährlich (üblicherweise im Sommer/Herbst), anhaltend oder periodisch auftreten.

Der durch die Hypoxie verursachte Sauerstoffmangel kann zum Absterben vieler Tiere führen. Hoch mobile Arten, wie beispielsweise Fische, haben eine Chance, wenn sie schnell genug wegschwimmen können. Krebse und Weichtiere hingegen können für kurze Zeit in der obersten Wasserschicht überleben.
Quelle: Wikipedia

Die Abnahme des Sauerstoffgehalts in der Wassersäule kann zahlreiche Folgen haben:

• Ab wann ein niedriger Sauerstoffgehalt tödlich sein kann, ist von der jeweiligen Art abhängig. Fische und Krebse haben zum Beispiel einen höheren Sauerstoffbedarf.
• Hypoxische und anoxische (kein Sauerstoff) Bedingungen können zur Bildung und Freisetzung von Hydrogensulfid (H₂S) führen, welches ein für die meisten Arten tödlicher Giftstoff ist.
• Im anoxischen Zustand kann es zur Lösung von Phosphor - gelöstem anorganischen Phosphor (DIP) - aus Sedimenten kommen, während unter hypoxischen Bedingungen Ammonium freigesetzt wird. DIP und Ammonium können in der Wassersäule wiederum die Bildung von Algenblüten fördern, was zu noch schlechteren Bedingungen führt.
• Experten sagen vorher, dass es infolge der globalen Erwärmung mit steigenden Temperaturen zu einer Zunahme hypoxischer Bedingungen kommen wird. Studien belegen, dass es bei einer Temperaturzunahme der Atmosphäre von 4 Grad in manchen Bereichen der Nordsee zu einer Verdoppelung der Hypoxie kommen kann.

Die benthische Wirbellosenfauna kann bis zu einem gewissen Grad (Tage – Monate) mit Sauerstoffverarmung umgehen. Sobald der O₂-Gehalt auf Null abfällt und H₂S freigesetzt wird, sterben jedoch alle Organismen sofort ab. In weniger extremen Fällen bewegen sich die mobilen, im Sediment lebenden benthischen Wirbellosen (meist Krebse) an die Wasseroberfläche, wenn der O₂-Gehalt abnimmt. Angler haben von erhöhten Fisch- und Krebsfängen zu solchen Zeiten berichtet.

Es ist schwierig, vorherzusagen, wann Tiere nach einem Eutrophierungs-Ereignis zurückkehren. Die Stärke der Eutrophierung und die Menge an abgestorbenen Tieren spielen dabei eine wichtige Rolle, ebenso wie die Größe des betroffenen Gebietes. Kleine Bereiche werden schneller wieder besiedelt als größere Gebiete.