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Eine veränderte Nährstoffdynamik wegen erhöhter Wassertemperaturen und veränderter Schichtungsverhältnisse durch den Klimawandel begünstigt das Wachstum schädlicher Algenblüten. Das ist das Ergebnis einer neuen Langzeitstudie unter Federführung der Universität Bayreuth, die im fränkischen Seenland durchgeführt wurde. Über ihre Erkenntnisse berichten die Forschenden im Fachjournal Water Resources Research.
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Stauseen enthalten derzeit etwa 10 % des globalen Süßwassers und erfüllen Funktionen von Stromerzeugung über Erholung bis zur Bereitstellung von Trinkwasser. Insbesondere für die direkte menschliche Nutzung ist eine hohe Wasserqualität unabdinglich. Allerdings nehmen weltweit schädliche Algenblüten in Stauseen zu, was zu einer Verschlechterung der Wasserqualität führt und durch die Algengifte, insbesondere von Blaualgen, sogar gefährlich für Menschen werden kann. Bereits bekannt ist, dass der Klimawandel die Wassertemperaturen erhöht und damit die Nährstoffdynamik in Seen und Stauseen verändert. Bislang waren jedoch die kombinierten Langzeiteffekte veränderter Nährstoffeinträge und der Auswirkungen des Klimawandels auf die Nährstoffverarbeitung innerhalb der Seen nicht hinreichend geklärt. Erst mit Erkenntnissen wie denen aus der Bayreuther Langzeitstudie können langfristige Effekte des Klimawandels auf die Wasserqualität in Stauseen präzise benannt und angepasste Restaurierungsmaßnahmen entwickelt werden.
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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.
Prof. Dr. Stefan Peiffer
Lehrstuhl Hydrologie
BAYCEER
Universität Bayreuth
E-Mail: stefan.peiffer@uni-bayreuth.de
K. S. As, M. A. Münch, G. Trommer, A. Pudelko, T. Behrends, S. Peiffer. Global Warming Enhances Nitrogen-Limitation in a Temperate Reservoir System Under Continued External Load. Advancing Earth and Space Sciences (2026)
DOI: https://doi.org/10.1029/2025WR040978
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars, all interested persons
Biology, Environment / ecology, Oceanology / climate
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
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