Die Sauerstoffkonzentration in den Gewässern unseres Planeten sinkt rapide und dramatisch – von Teichen bis hin zu den Ozeanen. Der fortschreitende Sauerstoffverlust bedroht nicht nur Ökosysteme, sondern auch die Lebensgrundlagen großer Teile der Gesellschaft und des gesamten Planeten, so die Autoren einer internationalen Studie unter Beteiligung von GEOMAR, die heute in Nature Ecology & Evolution veröffentlicht wurde.
Sie fordern, den Sauerstoffverlust in Gewässern als eine weitere planetare Grenze anzuerkennen, um globale Überwachung, Forschung und politische Maßnahmen darauf auszurichten.
Sauerstoff ist eine grundlegende Voraussetzung für das Leben auf der Erde. Der Sauerstoffverlust im Wasser, auch als aquatische Desoxygenierung bezeichnet, bedroht alles Leben. Ein internationales Forscherteam beschreibt, wie die fortschreitende Desoxygenierung die Lebensgrundlagen großer Teile der Gesellschaft und die Stabilität des Lebens auf unserem Planeten gefährdet.
Frühere Forschungen haben eine Reihe globaler Prozesse identifiziert, sogenannte planetare Grenzen, die die allgemeine Bewohnbarkeit und Stabilität unseres Planeten regulieren. Werden kritische Schwellenwerte dieser Prozesse überschritten, steigt das Risiko großflächiger, abrupter oder irreversibler Umweltveränderungen („Kipppunkte“), und die Widerstandsfähigkeit und Stabilität unseres Planeten wird gefährdet.
Zu den neun planetaren Grenzen zählen Klimawandel, Landnutzungsänderungen und Biodiversitätsverlust. Die Autoren der neuen Studie argumentieren, dass die Sauerstoffarmut in Gewässern sowohl auf andere planetare Grenzprozesse reagiert als auch diese reguliert.
„Es ist wichtig, dass die Sauerstoffarmut in Gewässern in die Liste der planetaren Grenzen aufgenommen wird“, sagte Professorin Dr. Rose vom Rensselaer Polytechnic Institute in Troy, New York, Hauptautorin der Veröffentlichung. „Dies wird dazu beitragen, globale Überwachungs-, Forschungs- und politische Bemühungen zum Schutz unserer aquatischen Ökosysteme und damit der gesamten Gesellschaft zu unterstützen und zu fokussieren.“
In allen aquatischen Ökosystemen, von Bächen und Flüssen, Seen, Stauseen und Teichen bis hin zu Flussmündungen, Küsten und dem offenen Ozean, ist die Konzentration an gelöstem Sauerstoff in den letzten Jahrzehnten rapide und erheblich zurückgegangen.
In Seen und Stauseen sind seit 1980 Sauerstoffverluste von 5,5 % bzw. 18,6 % zu verzeichnen. Im Ozean sind seit 1960 etwa 2 % Sauerstoff verloren gegangen. Auch wenn diese Zahl gering erscheint, stellt sie aufgrund des großen Ozeanvolumens eine beträchtliche Menge an verlorenem Sauerstoff dar.
Auch marine Ökosysteme haben erhebliche Schwankungen im Sauerstoffmangel erfahren. So haben beispielsweise die Küstengewässer vor Zentral-Kalifornien in den letzten Jahrzehnten 40 % ihres Sauerstoffgehalts verloren. Die Fläche der von Sauerstoffmangel betroffenen aquatischen Ökosysteme hat sich über alle Typen hinweg dramatisch vergrößert.
„Die Ursachen für den Sauerstoffverlust in den Gewässern sind die globale Erwärmung durch Treibhausgasemissionen und der Eintrag von Nährstoffen infolge der Landnutzung“, sagt Mitautor Dr. Andreas Oschlies, Professor für marine biogeochemische Modellierung am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel.
„Steigten die Wassertemperaturen, sank die Sauerstofflöslichkeit im Wasser. Zudem verstärkte die globale Erwärmung die Schichtung der Wassersäule, da wärmeres, salzärmeres Wasser mit geringerer Dichte über dem kälteren, salzigeren Tiefenwasser lag.“
„Dies behindert den Austausch zwischen den sauerstoffarmen Tiefenschichten und dem sauerstoffreichen Oberflächenwasser. Hinzu kommt, dass Nährstoffeinträge vom Land das Algenwachstum fördern, was wiederum zu einem erhöhten Sauerstoffverbrauch führt, da mehr organisches Material absinkt und von Mikroorganismen in der Tiefe zersetzt wird.“
Meeresgebiete, in denen so wenig Sauerstoff vorhanden ist, dass Fische, Muscheln oder Krebstiere nicht mehr überleben können, bedrohen nicht nur die Organismen selbst, sondern auch Ökosystemleistungen wie Fischerei, Aquakultur, Tourismus und kulturelle Praktiken.
Mikrobiotische Prozesse in sauerstoffarmen Regionen produzieren zudem vermehrt starke Treibhausgase wie Lachgas und Methan, was zu einer weiteren Zunahme der globalen Erwärmung und damit zu einer Hauptursache des Sauerstoffmangels führen kann.
Die Autoren warnen: Wir nähern uns kritischen Schwellenwerten der Sauerstoffarmut in den Gewässern, die letztendlich auch Auswirkungen auf mehrere andere planetare Grenzen haben werden.
Professor Dr. Rose erklärt: „Gelöster Sauerstoff reguliert die Rolle von Meer- und Süßwasser bei der Beeinflussung des Erdklimas. Eine Verbesserung der Sauerstoffkonzentrationen erfordert die Bekämpfung der Ursachen, darunter die Klimaerwärmung und der Oberflächenabfluss aus bebauten Gebieten.“
„Wird die Sauerstoffarmut in den Gewässern nicht bekämpft, wird dies letztendlich nicht nur Ökosysteme, sondern auch die Wirtschaft und die Gesellschaft auf globaler Ebene beeinträchtigen.“
Die zunehmende Sauerstoffarmut in den Gewässern stellt eine deutliche Warnung und einen dringenden Handlungsaufruf dar, der zu Veränderungen anregen sollte, um diese planetare Grenze zu verlangsamen oder gar abzumildern.
Sensor für gelösten Sauerstoff in der Wasserqualität
Veröffentlichungsdatum: 12. Oktober 2024