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Eutrophierung: Wenn Gewässer umkippen

Überdüngung beeinträchtigt Struktur und Funktion der Lebensgemeinschaften in Steh- und Fließgewässern. Dr. Carola Winkelmann vom Institut für Integrierte Naturwissenschaften und ihr Team erforschen, was dem entgegenwirkt. Foto: Greta Rettler Überdüngung beeinträchtigt Struktur und Funktion der Lebensgemeinschaften in Steh- und Fließgewässern. Dr. Carola Winkelmann vom Institut für Integrierte Naturwissenschaften und ihr Team erforschen, was dem entgegenwirkt. Foto: Greta Rettler

Wenn Gewässer umkippen, steckt dahinter ein systematisches Umweltproblem. Der Einsatz von Düngemitteln in der Landwirtschaft birgt Gefahren, denn diese Nährstoffe gelangen in Flüsse und Seen und können glasklare Gewässer in eine trübe Brühe verwandeln. Im Rahmen des Projekts Eutrophierung untersuchen Dr. Carola Winkelmann und ihre Kollegen am Campus Koblenz, welche Maßnahmen der Überdüngung entgegenwirken können.

Eutroph bedeutet nährstoffreich. Im Gegensatz zu oligotrophen – also nährstoffarmen – Gewässern finden sich in eutrophen Gewässern Phosphor- und Stickstoffverbindungen, die ein übermäßiges Wachstum von Wasserpflanzen und Algen verursachen. Sie gelangen durch die Behandlung landwirtschaftlicher Flächen mit natürlichen Düngemitteln in Flüsse und Seen. In der Folge bringt ein massives Wachstum von Algen das ökologische Gleichgewicht in den Gewässern durcheinander. Durch die Überdüngung werden Struktur und Funktion der Lebensgemeinschaften in Steh- und Fließgewässern stark beeinträchtigt. Dieser Entwicklung will das Forscherteam um Dr. Carola Winkelmann vom Institut für Integrierte Naturwissenschaften entgegenwirken. Ziel des Projekts Eutrophierung ist es, geeignete Untersuchungs- und Messmethoden zu finden, um das Eutrophierungspotenzial von Fließgewässern abschätzen zu können und geeignete Maßnahmen zur Reduzierung der Algenmassen zu finden.

Dramatische Lage für das Ökosystem

Durch die Eutrophierung droht dem Ökosystem ein 80-prozentiger Artenverlust, die Biodiversität der Tiere geht verloren. Besonders Fische leiden darunter: Lachse, Forellen und Äschen, aber auch Wirbellose wie Flussperlmuscheln sterben. Die Folge aus vermehrtem Algenaufkommen und Bildung von Bodenschlamm ist die Verstopfung der Gewässersohle. Winkelmann zeigt weitere Konsequenzen auf: “Dadurch büßen wir auch Ökosystem-Dienstleistungen. Niemand möchte an einem stinkenden, trüben Bach mit dem Hund spazieren gehen, geschweige denn in einem dreckigen Tümpel baden oder angeln.”

Die Eutrophierung hat weitere dramatische Konsequenzen: Beim Zersetzen der Pflanzen wird unverhältnismäßig viel Sauerstoff verbraucht. Dadurch fehlt den aeroben Bakterien, die zum Abbau von Verunreinigungen im Gewässer Sauerstoff benötigen, ihre Grundlage. Das Gewässer verliert die Fähigkeit, sich selbst zu reinigen. Die anaeroben – also sauerstoffarmen – Bakterien produzieren bei ihren Zersetzungsprozessen giftige Stoffe wie Ammoniak oder Methan. Der geringe Sauerstoffgehalt führt dazu, dass die Seen “umkippen” und die Gase gelangen früher oder später vom Fließgewässer ins offene Meer. Winkelmann bringt die Gefahr auf den Punkt: “Das zieht eine sehr große Wirkungskette nach sich. Ich sehe das als dasProblem für den Gewässerschutz, da die Eutrophierung flächendeckend schädigt.”

Lösungsansätze mit Hindernissen

Zur Bekämpfung der Eutrophierung ist es wichtig, die Nährstoffeinträge durch die landwirtschaftliche Düngung erheblich einzudämmen. Aber selbst wenn nur die notwendigsten landwirtschaftlichen Flächen auf ökologische Weise gedüngt werden, ist das noch zu viel für die Gewässer. “Die genialste Methode, um die Eutrophierung zu begrenzen, sind Gewässerrandstreifen mit einer Breite von etwa zehn Metern”, erklärt die Expertin. Diese sollten mit Schatten spendenden Bäumen bepflanzt sein, um den Algen das für ihr Wachstum nötige Licht zu nehmen. Außerdem reduzieren sie die Nährstoffeinträge aus dem Umland und sind verhältnismäßig kostengünstig. Diese Maßnahme sei jedoch schwierig durchzusetzen, da die Landwirte für die benötigten Randstreifen Land abtreten müssten. Auch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) stellt eine Hürde dar. Da über Biomasse Energie erzeugt wird, werden landwirtschaftliche Flächen für die Landwirte noch wertvoller. Nachvollziehbarerweise sind sie deshalb noch weniger dazu bereit, Landstücke zugunsten des Gewässerschutzes abzutreten. “In Rheinland-Pfalz ist das Problem bislang noch überschaubar, da wir hier noch viel Wald haben. Dramatischer ist die Lage in Nordrhein-Westfalen und im Münsterland, im Raum der großen Schweinezuchtbetriebe, da dort sehr viel mehr Gülle ausgebracht wird”, beschreibt Winkelmann die Verhältnisse in Deutschland. Hinzu kämen in der Landwirtschaft verwendete Pestizide, die durch die Böden ebenfalls in die Gewässer gelangen: “Die Ziele der Wasserrahmenrichtlinien, die bis 2015 vorsahen, den guten Zustand aller Oberflächengewässer zu gewährleisten, wurden nicht eingehalten.”

Forschungsprojekte im Freiland

Die Koblenzer Forscher suchen deshalb nach weiteren Lösungsansätzen. Im Westerwald betreuen die Forscher ein Projekt an der Nister. In dem etwa 20 Meter breiten, knietiefen Fluss wird versucht, der Eutrophierung durch den Einsatz der Nase, einem karpfenartigen Fisch, der die Algen aus dem Gewässer frisst, entgegenzutreten. Außerdem untersucht das Forscherteam vier unterschiedliche Fließgewässer, die noch nicht überdüngt sind, und setzt dort Makrozoobenthos ein. Diese Kleinstorganismen, zum Beispiel Insektenlarven, die auf dem Grund der Gewässer leben, fressen die Algen von den Steinen. “Durch das sogenannte grazing, also das Abfressen der Algen, kann die Algenbiomasse reduziert werden und wir können beobachten und erfassen, wie sich die Artengemeinschaften in diesen Gewässern verändern”, erklärt Winkelmann. In diesen Gewässern wird außerdem die Nahrungsqualität von Algen analysiert. Einige Algen scheinen für die Insektenlarven gesünder zu sein als andere: “Insektenlarven speichern viel Fett. Wir haben herausgefunden, dass die Hälfte davon aus mehrfach ungesättigten Fettsäuren, also gesundem Fett, besteht. Es zeigt, dass dieses Fett nicht nur eine Energiereserve ist, sondern höchstwahrscheinlich von den Weibchen zur Anlage der Eier verwendet wird. Dieses Ergebnis war eine Zufallsbeobachtung. Das zeigt einmal mehr, dass es von großer Wichtigkeit ist, in der Freilandökologie ins Detail zu gehen.”

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