Die Vorräte an gelöstem Sauerstoff in Gewässern rund um den Globus gehen rasch zurück. Forschende warnen, dass dies zu den grössten Risiken für das lebenserhaltende System der Erde zählt.
So wie Sauerstoff in der Atmosphäre für Tiere wie uns unverzichtbar ist, braucht es gelösten Sauerstoff (DO) im Wasser für gesunde aquatische Ökosysteme – sowohl in Süsswasser als auch im Meer. Milliarden Menschen sind für Nahrung und Einkommen auf Meeres- und Süsswasserlebensräume angewiesen. Umso besorgniserregender ist es, dass deren Sauerstoffgehalt erheblich und schnell sinkt.
Ein Forschungsteam schlägt vor, die aquatische Desoxygenierung in die Liste der „planetaren Belastungsgrenzen“ aufzunehmen. In ihrer aktuellen Fassung umfasst sie neun Bereiche mit Schwellenwerten „innerhalb derer sich die Menschheit über kommende Generationen hinweg weiterentwickeln und gedeihen kann.“
Bislang zählen zu den planetaren Belastungsgrenzen der Klimawandel, die Versauerung der Ozeane, der Abbau der stratosphärischen Ozonschicht, Eingriffe in die globalen Phosphor- und Stickstoffkreisläufe, die Geschwindigkeit des Biodiversitätsverlusts, die globale Süsswassernutzung, Veränderungen der Landsysteme, die Aerosolbelastung und die chemische Verschmutzung.
Ein von dem Süsswasserökologen Kevin Rose vom Rensselaer Polytechnic Institute in den USA geleitetes Team befürchtet, dass diese Auflistung eine der wichtigsten Grenzen der Erde ausser Acht lässt.
Aquatische Desoxygenierung als planetare Belastungsgrenze
„Die beobachtete Desoxygenierung der Süsswasser- und Meeresökosysteme der Erde stellt einen zusätzlichen Prozess einer planetaren Belastungsgrenze dar“, schreiben die Autoren, „der für die Integrität der ökologischen und sozialen Systeme der Erde entscheidend ist und sowohl laufende Veränderungen anderer Prozesse planetarer Belastungsgrenzen reguliert als auch auf sie reagiert.
„Relevante, kritische Sauerstoffschwellen werden in einem Tempo erreicht, das mit anderen Prozessen planetarer Belastungsgrenzen vergleichbar ist.“
Die Konzentration des im Wasser gelösten Sauerstoffs nimmt aus mehreren Gründen ab. Wärmeres Wasser kann beispielsweise weniger gelösten Sauerstoff speichern. Da Treibhausgasemissionen die Luft- und Wassertemperaturen weiterhin über ihre langfristigen Durchschnittswerte anheben, können Oberflächengewässer dieses lebenswichtige Element immer schlechter zurückhalten.
Zudem kann Wasserlebewesen den gelösten Sauerstoff schneller verbrauchen, als die Produzenten des Ökosystems ihn wieder bereitstellen. Algenblüten und starke Bakterienvermehrung, ausgelöst durch den Eintrag organischer Stoffe und Nährstoffe aus landwirtschaftlichen und häuslichen Düngemitteln, Abwässern sowie Industrieabfällen, zehren den verfügbaren gelösten Sauerstoff rasch auf.
Wie Sauerstoffmangel Gewässer in einen Teufelskreis treibt
Im schlimmsten Fall wird der Sauerstoff so knapp, dass die Mikroben ersticken und sterben; häufig reissen sie dabei grössere Arten mit. Mikrobenpopulationen, die keinen Sauerstoff benötigen, ernähren sich anschliessend vom reichlich vorhandenen abgestorbenen organischen Material. Sie vermehren sich so stark, dass sie das Licht verringern und die Photosynthese einschränken – wodurch das gesamte Gewässer in einem erstickenden Teufelskreis festgehalten wird, der als Eutrophierung bezeichnet wird.
Die aquatische Desoxygenierung wird ausserdem durch eine zunehmende Dichtedifferenz zwischen den Schichten der Wassersäule verstärkt. Dies lässt sich darauf zurückführen, dass sich Oberflächenwasser rascher erwärmt als tieferes Wasser und schmelzendes Eis den Salzgehalt an der Meeresoberfläche senkt.
Je klarer diese Schichten voneinander abgegrenzt sind, desto weniger Austausch findet innerhalb der Wassersäule statt, auf deren vertikale Struktur das Leben unter Wasser angewiesen ist. Diese Dichteunterschiede treiben den Transport sauerstoffreichen Oberflächenwassers in die Tiefe an. Ohne diese temperaturgetriebene Fracht kommt die Belüftung der unteren Bereiche aquatischer Lebensräume zum Stillstand.
All das hat aquatische Ökosysteme schwer in Mitleidenschaft gezogen – viele davon sind für unsere eigene Art als Quelle für Nahrung, Wasser, Einkommen und Wohlbefinden unverzichtbar.
Globale Massnahmen gegen die Desoxygenierung
Die Verfasser der Studie fordern gemeinsame weltweite Anstrengungen, um die Desoxygenierung der „blauen“ Teile unseres Planeten zu überwachen und zu erforschen. Parallel dazu brauche es politische Massnahmen, die eine rasche Desoxygenierung und die damit verbundenen Probleme verhindern, mit denen wir bereits konfrontiert werden.
„Die Verringerung von Treibhausgasemissionen, Nährstoffeinträgen und Einträgen organischen Kohlenstoffs – etwa durch die Einleitung unbehandelter Abwässer – würde die Desoxygenierung verlangsamen oder möglicherweise umkehren“, schreiben sie.
„Die Erweiterung des Rahmens planetarer Belastungsgrenzen um die Desoxygenierung als Grenze [wird helfen], diese Bemühungen zu bündeln.“
Die Arbeit wurde als Perspektivbeitrag in Nature Ecology & Evolution veröffentlicht.
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