Fokus
Nadja Neumann

Wenn Gewässern das Wasser ausgeht

#dryfreshwaters
Trockenes Ufer statt Wasserfläche, Rinnsal statt Sturzbach. Mit dem Klimawandel verlieren die Gewässer an Wasser. Was das für Menschen und Ökosysteme bedeutet, untersuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des IGB. In den nächsten Wochen veröffentlichen wir hier insgesamt 10 Antworten, die unsere Forschenden zum Thema gegeben haben.

An den Anblick ausgetrockneter Gewässer werden wir uns im Zuge des Klimawandels immer öfter gewöhnen müssen. | Foto: Shutterstock_1902396049

 

Klar, Fische brauchen Wasser. Aber ab wann reicht es nicht mehr, Herr Mehner?

Nun, es gibt Arten, denen die Veränderungen der Gewässer – wie zum Beispiel wärmere Temperaturen – tatsächlich nichts ausmachen, die sogar davon profitieren können, wie beispielsweise viele Arten aus der Gruppe der Karpfenfische, deren ursprüngliche Evolution in wärmeren Gebieten von Europa und Asien stattgefunden hat. Andere Arten wiederum brauchen als Lebensraum kaltes und sauerstoffreiches Wasser – wie beispielsweise die Maränen und viele Arten aus der Gruppe der Lachsartigen, welche bevorzugt in tiefen Seen vorkommen. Diese Arten sind durch die globale Erwärmung der Seen bedroht. In Kleingewässern kommen allerdings viele Faktoren zusammen. In vollständig ausgetrockneten Tümpeln und Gräben kann kein Fisch mehr leben. Aber auch wenn eine geringe Menge an Wasser am Grund dieser Gewässer verbleiben sollte, erwärmt sich dieses Wasser sehr stark, der Sauerstoffgehalt sinkt, die Konzentration von Nähr- und Schadstoffen steigt, und somit sinken die Überlebenschancen aller aquatischen Tiere, einschließlich der Fische, dramatisch.

 

Amphibien gehören zu den am stärksten bedrohten Arten. Herr Stöck, inwiefern hat das auch mit Gewässern und Trockenheit zu tun?

Amphibien sind komplexen Bedrohungen ausgesetzt und weltweit von anhaltenden Bestandsrückgängen betroffen. Anthropogene Ursachen wie industrielle Landwirtschaft, Lebensraumzerstörung, invasive Arten, Pestizide, Landnutzungsänderungen, Infektionskrankheiten und Klimawandel zählen zu den größten Bedrohungen. Es ist davon auszugehen, dass die Summe der verschiedenen Stressfaktoren der wahre Grund für die massiven Bestandsrückgänge ist. In Mitteleuropa macht ihnen auch zunehmende Trockenheit zu schaffen. 

Zunächst ist vielen Menschen kaum bewusst, dass die meisten europäischen Amphibienarten, also Froschlurche wie Echte Frösche, Kröten, Unken und Schwanzlurche wie Molche oder Salamander, Gewässer oft nur zur Fortpflanzung aufsuchen, im übrigen Jahresverlauf aber in mehr oder weniger feuchten Landhabitaten verbringen. Dabei ist für einige Arten der ideale Weiher zur Fortpflanzung einer, der im Jahresverlauf austrocknet, so wie das früher in hochdynamischen Auenlandschaften vielerorts vorkam. Manche Amphibienarten haben sich im Laufe der Evolution an solche temporären Laichgewässer angepasst, sie pflanzen sich heute oft nur noch in menschgemachten Lebensräumen fort, etwa Kies- oder Tongruben. Temporär trocken fallende Gewässer bieten den Vorteil, dass bei ihrer Austrocknung Fressfeinde von Kaulquappen und Molchlarven, wie Fische oder auch Libellenlarven, sich gar nicht erst ansiedeln oder eben verschwinden. Wenige Amphibienarten, wie zum Beispiel die Kreuzkröte, verringern die Gefahr, selbst ihre Brut zu verlieren, indem sie sich mehrmals im Jahr fortpflanzen oder, wie die Wechselkröten, mitunter Gelegenheits-Laichplätze nutzen.

Die Aktualisierungen der Roten Listen der Amphibien in Deutschland (Rote Liste und Gesamtartenliste der Amphibien Deutschlands) haben klar gezeigt, dass Amphibienarten, die temporäre Gewässer bevorzugen, starke Bestandseinbrüche erlitten haben. Der Wegfall dynamischer Flusslandlandschaften ist eine Ursache, Hitze und Trockenheit eine andere. Nicht nur kleinere Gewässer trocken immer länger und stärker aus, gravierend ist für alle Amphibien auch die Senkung der Grundwasserspiegel und die stark zurückgehende Bodenfeuchte der oberen Schichten, was derzeit mancherorts zum stillen Verschwinden vieler Arten in den trockenen Oberböden ihrer Sommer- und Winterlebensräume führt. 

 

Herr Grossart, Sie haben kürzlich quantifiziert, wie viel Methan von trockenfallenden Gewässerabschnitten freigesetzt wird. Wie sieht also die Bilanz aus?

Treibhausgase wie Methan und Kohlendioxid entstehen insbesondere, wenn Mikroorganismen organische Stoffe aus abgestorbenen Pflanzen oder tierischem Material abbauen. Wenn dies unter Sauerstoffmangel geschieht, entsteht vor allem Methan, ansonsten wird durch Veratmungsprozesse hauptsächlich Kohlendioxid gebildet. Am meisten Methan wird direkt zu Beginn der Austrocknung aus dem Seeboden freigesetzt  und wenn durch Starkregen – sogenannte first flush Ereignisse – die Flächen erneut vernässt werden.

Laut unseren Hochrechnungen emittieren trockene Binnengewässer 2,7 Millionen Tonnen Methan pro Jahr und die Emissionen werden mit dem zu erwartenden Temperaturanstieg weiter ansteigen. Der Gewässertyp an sich und die Klimazone haben dabei keinen so starken Einfluss auf die Menge an freigesetzten Treibhausgasen, insbesondere an Methan. Der Gehalt an organischer Substanz im Gewässerboden in Wechselwirkung mit der lokalen Temperatur und die Feuchtigkeit sind die maßgeblichen Einflussfaktoren.  Daher werden die globale Erderwärmung in Kombination mit der fortschreitenden Eutrophierung - Düngung -der Gewässer die Emissionen sicherlich weiter ankurbeln, was wiederum die globale Erwärmung beschleunigt. Dieser Kreislauf kann nur durch aktive politische Maßnahmen durchbrochen werden.

 

Frau Tetzlaff, eine unsichtbare Wasserressource für Oberflächengewässer ist das Grundwasser. Wie kann man bewirken, dass mehr Wasser in tiefe Schichten gelangt und dort verfügbar ist?

Tatsächlich haben sinkende Wasserstände von Oberflächengewässern nicht nur direkt mit steigenden Temperaturen und einer höheren Verdunstung zu tun. Sekundäreffekte – wie die vermehrte Entnahme von Grundwasser für die Bewässerung oder Trinkwassergewinnung – spielen natürlich ebenfalls eine Rolle. Viele Gewässer  werden nämlich durch das Grundwasser gespeist, vor allem in Brandenburg. Deren Zustand und Entwicklung ist also direkt an den Grundwasserstand gekoppelt, der ebenfalls zurückging in den vergangenen Jahren. Das Problem mit dem Grundwasser ist, dass es stark zeitverzögert auf Niederschlag reagiert. Wir konnten im Demnitzer Mühlenfließ in Brandenburg beispielsweise zeigen, dass es bis zu 4 Jahre braucht, bis nach regenreichen Jahren die Reserven wieder aufgefüllt sind. Es gibt aber viele Maßnahmen, um die Wasserflüsse ins Grundwasser zu verbessern: über eine gezielte Auswahl der Vegetation,  um so beispielsweise Transpiration und Verdunstung zu steuern. Außerdem helfen bodenverbesserende Maßnahmen die Aufnahme- und Speicherkapazität zu erhöhen. Auch die Renaturierung von Moorflächen ist wichtig, und selbst der Biber kann uns helfen – das Wasser verweilt länger in der Landschaft, es kann langsam dem Grundwasser zufließen und es gelangt auch mehr dorthin.

 

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Selected publications
März 2022
José R. Paranaíba; Ralf Aben; Nathan Barros; Gabrielle Quadra; Annika Linkhorst; André M. Amado; Soren Brothers; Núria Catalán; Jason Condon; Colin M. Finlayson; Hans-Peter Grossart; Julia Howitt; Ernandes S. Oliveira Junior; Philipp S. Keller; Matthias Koschorreck; Alo Laaso; Catherine Leigh; Rafael Marcé; Raquel Mendonça; Claumir C. Muniz; Biel Obrador; Gabriela Onandia; Diego Raymundo; Florian Reverey; Fábio Roland; Eva-Ingrid Rõõmo; Sebastian Sobek; Daniel von Schiller; Haijun Wang; Sarian Kosten

Cross-continental importance of CH4 emissions from dry inland-waters

Science of the Total Environment. - 814(2022), Art. 151925
Umweltwandel
Ansprechpersonen

Thomas Mehner

Vize-Direktor
Forschungsgruppe
Nahrungsnetze und Fischgemeinschaften

Matthias Stöck

Forschungsgruppenleiter*in
Forschungsgruppe
Evolutionsbiologie und Ökotoxikologie von Amphibien und Fischen

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