Durch erhöhte Wassertemperaturen aufgrund des Klimawandels laufen viele biologische Prozesse schneller ab. Beispielsweise wachsen Algen früher und intensiver, Mikroorganismen bauen organisches Material schneller ab und Stickstoff wird schneller umgewandelt und dadurch verbraucht. Auch die für den Sommer typische Schichtung von Seen – warmes Oberflächenwasser und kaltes Tiefenwasser – beginnt mit zunehmenden Temperaturen früher und hält länger an. Dadurch kommt es kaum zum Austausch zwischen Oberflächen- und Tiefenwasser, wodurch sich Phosphor im Tiefenwasser anreichert und Sauerstoff nicht in die tieferen Wasserschichten gelangt.
In ihrer Studie haben die Forschenden um Prof. Dr. Stefan Peiffer am Lehrstuhl für Hydrologie des Bayreuther Zentrums für Ökologie und Umweltforschung (BAYCEER) der Universität Bayreuth einen erheblichen Datensatz von neunzehn Jahren (2000 – 2019) ausgewertet. Untersucht haben sie die Wassertemperatur, Schichtungsdauer und Nährstoffzusammensetzung sowie den Sauerstoffgehalt von vier fränkischen Stauseen: dem flachen Altmühlsee sowie den drei tiefen, miteinander verbundenen Brombach-Talsperren.
„In den Daten zeigt sich eine signifikante Zunahme der Wassertemperatur von bis zu einem Grad Celsius pro Jahrzehnt sowie einen Anstieg der Schichtungsdauer um bis zu achtzehn Tagen pro Jahrzehnt. Auch die Dauer der Sauerstofffreiheit stieg um bis zu fünfunddreißig Tage pro Jahrzehnt“, sagt Peiffer. In allen Seen sank zudem der gemessene Stickstoffgehalt, während der Phosphorgehalt anstieg. Genau dieses veränderte Stickstoff-Phosphor-Verhältnis erhöht das Risiko schädlicher Blaualgenblüten: Algen benötigen beide Nährstoffe für das Wachstum, ein sinkender Stickstoffgehalt im Wasser limitiert also eigentlich das Algenwachstum. Blaualgen können jedoch Stickstoff aus der Luft binden und für ihr Wachstum nutzen. Wird der Stickstoff im Wasser knapp, haben also Blaualgen einen Vorteil und vermehren sich stärker als andere Arten.
„Zum ersten Mal konnten wir anhand realer Langzeit-Daten zeigen, dass die erhöhte Wassertemperatur aufgrund des Klimawandels zu einem höheren Risiko für schädliche Blaualgenblüten führt aufgrund der Änderung der Schichtungsdynamik und der Erhöhung der seeinternen Phosphorrücklösung aus dem Sediment. Damit betonen unsere Ergebnisse die Dringlichkeit, Klimafolgen für die Gesundheit und Renaturierung von Seen weltweit zu berücksichtigen, insbesondere vor dem Hintergrund, dass sich der Klimawandel in den kommenden Jahrzehnten verstärken wird“, sagt Peiffer.
Die Studie lief in enger Kooperation mit dem Wasserwirtschaftsamt Ansbach, das die langjährigen Messdaten zur Auswertung bereitgestellt hat. Die Studie wurde über das EU Horizon 2020 Programm mit einem Marie-Sklowska-Curie Grant (813438) gefördert.
