Fokus
Nadja Neumann

Kleingewässer trotzen den Stürmen

Ein Team mit Hans-Peter Grossart hat erforscht, wie widerstandsfähig kleine Gewässer gegenüber Stürmen sind – sie sind erstaunlich resilient. Die schnelle Erholung von starken Regenfällen ist vor allem den Mikroorganismen zu verdanken. Die offene Frage ist, ob diese Widerstandskraft auch mit zunehmenden Wetterextremen im Klimawandel aufrecht erhalten werden kann.

Die Organismen von Kleingewässern ( hier als Untersuchungsort der Jicická-Teich in Tschechien) erholen sich nach starken Regenfällen relativ schnell. | Foto: Petr Znachor

Die Forschenden untersuchten die Nährstoffflüsse und Lebensgemeinschaften in einem kleinen See und seinem Hauptzufluss vor und nach starkem Regen. Entlang der verhältnismäßig großen Kontaktfläche zwischen Land und Wasser wurden große Mengen an organischer Substanz ins System gespült. So stiegen die Nährstoffgehalte zunächst um das Hundertfache. Der Regen verringerte die Verweilzeit des Wassers im Gewässer, veränderte Zu- und Abflüsse und somit auch die Zusammensetzung der gesamten Organismengemeinschaft.

Auf Kollaps folgt schnelle Erholung

Die Forschenden beschrieben erstmalig detailliert einen Erholungszyklus mit vier klar definierten Phasen, der auf den Starkregen folgte: In der ersten Phase „Kollaps und Freisetzung“ dominieren Masseneffekte; Die im See heimischen Organismen werden ausgespült und neue Bakterien aus dem Umland in den Teich eingespült. Dieser Phase folgt die „Reorganisation“, in der sich spezifische Organismen aufgrund der veränderten Umweltbedingungen im System etablieren. Hier entscheidet sich, ob das System einen alternativen Entwicklungsweg nimmt oder wieder zurück in seinen alten Zustand fällt. Der Weg zurück wird durch eine dritte Phase des „Wachstums und der Verwertung“ der vorhandenen Ressourcen eingeleitet. In der vierten Phase der „Konservierung“ ist die Rückhaltezeit des Wassers verlängert und gelöste reaktive Nährstoffe werden von Mikroorganismen intensiv umgesetzt. In dieser Phase etabliert sich die für das System  typische Organismengemeinschaft wieder nahezu vollkommen.

In dieser Studie wiederholten sich nach einem erneuten heftigen Regen die ersten drei Phasen – ein Zeichen für die hohe Resilienz des Systems. Wann und ob ein alternativer stabiler Zustand in der Reorganisationsphase erreicht wird, hängt von der Häufigkeit und der Stärke der Extremereignisse ab. Daher ist es wichtig, zukünftige Szenarien und die Reaktionen der Organismen darauf zu kennen.

Schnelle Erholung ist gut fürs Nährstoffgleichgewicht der Landschaft

Die Nährstoffflüsse kehrten besonders schnell auf das Ursprungsnivau zurück – bereites nach 9 Tagen. Das zeigt, wie effizient aquatische Mikroorganismen die Nährstoffe verstoffwechselt haben. Die ursprünglichen mikrobiellen Gemeinschaften mit Prokaryoten und Eukaryoten waren nach 16 Tagen wiederhergestellt; durch ihre längeren Generationszeiten benötigte das höhere Phyto- und Zooplankton etwas länger.

„Wir waren überrascht über die hohe Widerstandsfähigkeit des kleinen aber komplexen Ökosystems  – mit solch kurzen Erholungszeiten hätten wir nicht gerechnet. Unsere Ergebnisse zeigen die wichtige, bisher unterschätzte Rolle von kleinen Gewässern und ihren mikrobiellen Gemeinschaften für den Nährstoffhaushalt der Landschaft. Denn der rasche Nährstoffumsatz innerhalb des Gewässers verhindert, dass große Mengen der terrestrischen Nährstoffe in die nahen Fließgewässer gelangen. Das hilft beim Gewässermanagement. Noch wissen wir jedoch nicht, wie die Zunahme von Extremereignissen im Klimawandel diese Resilienz verändern wird. Dafür haben wir mit unserer detaillierten Untersuchung nun die notwendige Grundlage gelegt“, fasst Professor Hans-Peter Grossart zusammen.

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Kein vierphasiger Erholungszyklus, sondern vielmehr ein Drama in vier Akten (mit gutem Ausgang) waren die Probenahmen, wie die Erstautorin Tanja Shabarova in Behind the paper > schildert.

In größeren und tieferen Gewässern zeigen sich die mikrobiellen Gemeinschaften ebenfalls widerstandsfähig gegenüber Stürmen. Zu diesem Ergebnis kommt ein weiteres Forschungsteam mit Hans-Peter Grossart am Lake Feeagh in Irland. Diesen Artikel Open Access in Water lesen >

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