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Erde|Umwelt

Fließgewässer: Ökosystemfunktionen erheblich beeinträchtigt

Bach
Fließgewässer wie dieser Bach haben oft schon eine gestörte Selbstreinigungs-Fähigkeit. © Mario Brauns / UFZ

Ob durch Landwirtschaft oder Abwässer – das menschliche Handeln wirkt sich oft negativ auf den chemischen Zustand und die biologische Vielfalt in Bächen und Flüssen aus. Doch das ist nicht alles: Eine neue Metastudie zeigt nun, dass die menschlichen Einflüsse auch die Fähigkeit zur Selbstreinigung und andere Ökosystemleistungen der Fließgewässer stärker beeinträchtigen als bisher angenommen. Die Flüsse büßen damit einige wichtige Ökosystemfunktonen ein.

Fließgewässer sind die Lebensadern unserer Erde, Hotspots der Biodiversität und für den Menschen eine unverzichtbare Lebensgrundlage: Sie stellen Trinkwasser bereit und werden zur Bewässerung landwirtschaftlicher Flächen genutzt. Natürliche, unbegradigte Flüsse haben zudem eine wertvolle Stellung im Hochwasserschutz, da sie plötzlich auftretende Regenmassen gut abfangen können. Doch der Mensch nimmt schon seit langer Zeit Einfluss auf die Gewässersysteme: Die Flüsse werden umgeleitet, begradigt, schneller gemacht und somit an menschliche Bedürfnisse angepasst. Außerdem sind die Gewässer oft stark mit Nährstoffen aus überdüngten Äckern oder menschlichen Abwässern belastet.

Wenn sie der Belastung der Flüsse ermitteln, nutzen Wissenschaftler neben chemischen Analysen meist die Präsenz bestimmter Indikator-Arten, um den ökologischen Zustand einzuschätzen. . Doch das bildet nicht alles ab, sagt Mario Brauns vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) in Magdeburg: „Die allermeisten Studien befassen sich mit den Auswirkungen auf die Biodiversität, was aus unserer Sicht aber nur einen Teil des Problems erfasst. Denn ein Verlust der biologischen Vielfalt kann zwar anzeigen, dass etwas nicht stimmt in einem Gewässer, doch ob und inwieweit seine ökologischen Funktionen in Mitleidenschaft gezogen sind, bleibt unbeantwortet“. Braun und seine Kollegen haben daher 125 Studien aus 30 Ländern, die sich mit dem menschlichen Einfluss auf Fließgewässern beschäftigten, daraufhin untersucht und die Daten nach neuen Kriterien bewertet.

Selbstreinigung beeinträchtigt

Die Auswertung zeigte, dass die Ökosystemleistungen der Flüsse stärker unter menschlichen Stressoren leiden als nach gängiger Einstufung angenommen. Betroffen ist dabei vor allem die Fähigkeit der Flüsse zur Selbstreinigung, also der Abbau von Substanzen durch in Gewässern lebenden Mikroorganismen: Die Effizienz, mit der Fließgewässer zum Beispiel Nitrat zurückhalten können, ist in Bächen, die durch landwirtschaftlich genutzte Flächen fließen, fast fünfmal geringer als in Bächen mit natürlicher Umgebung. „Das ist wirklich enorm“, sagt Brauns und erklärt: „Landwirtschaftlich geprägte Fließgewässer sind durch hohe Nährstoffkonzentrationen und eine geschädigte Gewässerstruktur so stark belastet, dass sie ihre natürliche ökologische Rückhaltefunktion nicht mehr ausreichend erfüllen können und dadurch einen Großteil ihrer Reinigungsleistung einbüßen.“ Ihre Kapazitäten dafür sind erschöpft.

Das verminderte Aufnahmevermögen der Fließgewässer für Nitrat ist laut Braun und seinen Kollegen ein großes Problem, da Nitrat neben Phosphor primär für das beschleunigte Wachstum von schädlichen Algen und Bodenschlammbildung verantwortlich ist. Aber auch andere Substanzen wirken sich schwerwiegend auf die Ökosystemfunktion der Gewässer aus: „Moderne Kläranlagen halten Nährstoffe effizient zurück, aber die Abwässer können erhebliche Mengen toxischer Verbindungen, wie Pestizide und Pharmazeutika enthalten, die die Zersetzung der Laubstreu verringern können“, erklären Braun und sein Team. Somit fehlen im Ökosystem Fluss wichtige organische Komponenten, die beim Abbau von Laub durch Mikroben freigesetzt werden.

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Einflussfaktoren
Einflussfaktoren mit den größten negativen Auswirkungen auf die Ökosystemfunktionen von Fließgewässern. © UFZ

Abwässer auf unrühmlichem Platz eins

Ein weiteres wichtiges Ergebnis der Metastudie ist die vergleichende Bewertung der unterschiedlichen menschlichen Einflüsse. Welcher Stressor hat über alle ökologischen Funktionen hinweg die stärkste Auswirkung? Mit einem deutlichen Vorsprung ist demnach die Einleitung von Abwässern der am stärksten belastende Faktor für die Flüsse. Darauf folgen die Landwirtschaft auf Platz zwei und die Urbanisierung auf Platz drei. Weitere Faktoren sind laut der Wissenschaftler der Verlust von Habitaten, die Anreicherung von Nährstoffen und die Regulierung der Flussströmung. Aber vor allem die ersten drei Faktoren geben ihren Angaben nach einen Hinweis darauf, wo in Sachen Gewässerschutz in Zukunft dringend angesetzt werden muss.

Somit sind die ökologischen Funktionen von Fließgewässern gute Indikatoren für die Abschätzung von Gewässergefährdung und die Einleitung von passenden Maßnahmen, erklärt Braun. „Wir hoffen, dass es in Zukunft vermehrt Studienansätze geben wird, die die ökologischen Funktionen von Fließgewässern in den Fokus nehmen. Und das am besten auf breiter Ebene weltweit – denn es besteht rund um den Globus dringender Handlungsbedarf“.

Quelle: Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung; Fachartikel: Global Change Biology, doi: 10.1111/gcb.16210

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