Cyanobakterien: das sichtbare Symptom eines unsichtbaren Ungleichgewichts

‍Eine unsichtbare Gefahr unter der Oberfläche

An einem heißen Sommertag kann sich das Aussehen eines Sees innerhalb weniger Tage verändern. Das Wasser wird grün, trüb und ist manchmal mit dicken, an der Oberfläche schwimmenden Schichten bedeckt. Diese „Wasserblüten“ werden durch das massenhafte Wachstum von Cyanobakterien verursacht – ein Phänomen, das in der Schweiz immer häufiger auftritt.

Auf den ersten Blick mag dies wie eine bloße ästhetische Beeinträchtigung erscheinen. Die Folgen können jedoch weitaus schwerwiegender sein. Bestimmte Cyanobakterien produzieren Giftstoffe, die für Menschen und Tiere gefährlich sind. Sie können Verdauungsstörungen sowie Schädigungen der Leber oder des Nervensystems verursachen. Hunde sind besonders gefährdet, da sie beim Schwimmen leicht Wasser schlucken (1), (2).

Hinter diesen spektakulären Ereignissen verbirgt sich eine komplexere Realität: Die Cyanobakterienblüten sind das sichtbare Symptom eines tiefgreifenden Ungleichgewichts zwischen Klima und Nährstoffhaushalt.

Warum vermehren sich Cyanobakterien so stark?

Cyanobakterien sind Mikroorganismen, die natürlicherweise in Seen vorkommen. Sie sind Teil der aquatischen Ökosysteme und stellen in der Regel kein Problem dar. Wenn jedoch günstige Bedingungen herrschen, können sie sich explosionsartig vermehren.

Drei Faktoren spielen dabei eine entscheidende Rolle: hohe Temperaturen, starke Sonneneinstrahlung und ein Überangebot an Nährstoffen, vor allem Stickstoff und Phosphor.

Der Klimawandel verschärft diese Bedingungen erheblich: Heißere Sommer, häufigere Dürreperioden und eine geringere Durchmischung im Winter begünstigen deren Vermehrung. Die Seen bleiben länger geschichtet, was ein besonders günstiges Umfeld für Cyanobakterien schafft. (2)

‍Eutrophierung: Wenn Seen überdüngt werden

Wenn die Stickstoff- und Phosphoreinträge die natürliche Aufnahmekapazität eines Sees übersteigen, spricht man von Eutrophierung. Der Nährstoffüberschuss fördert das Wachstum von Algen und Cyanobakterien. Wenn diese absterben, verbraucht ihre Zersetzung große Mengen an Sauerstoff in den tieferen Gewässern. Dadurch entstehen sauerstoffarme Zonen, die die aquatischen Ökosysteme stark stören und die Fortpflanzungsmöglichkeiten vieler Fischarten einschränken.

Cyanobakterien profitieren besonders stark von diesen Bedingungen. Da sie vom Zooplankton kaum gefressen werden, bilden sie eine Sackgasse in der Nahrungskette: Das von ihnen produzierte organische Material gelangt nur schwer in die höheren trophischen Ebenen, was die Versorgung der Fisch-, Krebstier- und Weichtierpopulationen einschränkt.

Trotz des Rückgangs der Phosphoreinträge erholt sich der Sauerstoffgehalt der Seen nur langsam. Heute erreichen 60 % der großen Schweizer Seen den Schwellenwert von 4 mg Sauerstoff pro Liter nicht oder nur dank künstlicher Sauerstoffzufuhr (3), (4).

‍Nährstoffe: ein systemisches Problem

Seit mehreren Jahrzehnten haben Kläranlagen dazu beigetragen, die direkten Einleitungen von Nährstoffen in die Gewässer deutlich zu reduzieren. Diese Verbesserung ist unbestritten und hat zur Erholung zahlreicher Schweizer Seen beigetragen.

Ein Großteil des Problems ist heute jedoch auf diffuse Quellen zurückzuführen. Der Einsatz von Düngemitteln und Gülle reichert die Böden mit Stickstoff und Phosphor an. Ein Teil dieser Nährstoffe gelangt anschließend durch Oberflächenabfluss in Flüsse und Seen. Praktiken, die die Bodenerosion begünstigen, verstärken diesen Nährstofftransport noch zusätzlich.

Phosphor ist neben Stickstoff und Kalium einer der wichtigsten Düngestoffe in der Landwirtschaft. Die Schweiz importiert jährlich etwa 14'600 Tonnen Phosphor, hauptsächlich in Form von Viehfutter wie Soja oder Getreide (5). Ein erheblicher Teil dieses Phosphors wird anschließend mit den tierischen Ausscheidungen ausgeschieden und reichert sich im Boden an, wenn die Zufuhr den Bedarf der Kulturen übersteigt.

Noch besorgniserregender ist die Situation beim Stickstoff. Jedes Jahr entweichen fast zwei Drittel des in der Landwirtschaft eingesetzten Stickstoffs aus dem Produktionssystem und gelangen in die Umwelt. Umgewandelt in Ammoniak, Nitrate oder Distickstoffmonoxid trägt er zur Verschmutzung von Luft, Boden und Gewässern sowie zum Klimawandel bei. Nach Angaben des Bundesamtes für Umwelt sind die Belastungsgrenzen vieler Ökosysteme heute überschritten. (6)

Die Exkremente der 1,5 Millionen Rinder, 1,3 Millionen Schweine und 13,2 Millionen Stück Geflügel sowie die chemischen Düngemittel verursachen jedes Jahr Stickstoffüberschüsse von etwa 100.000 Tonnen, davon mehr als 49.700 Tonnen in Form von Ammoniak (Zahlen von 2024). (7)

Trotz klar definierter Umweltziele verläuft die Reduzierung der Stickstoffverluste weiterhin nicht nach Plan. Bis 2050 soll die Schweizer Landwirtschaft ihre Emissionen auf 25'000 Tonnen Stickstoff pro Jahr für Ammoniak, 24'500 Tonnen für Nitrate (–50 % gegenüber 1985) und 1'800 Tonnen für Distickstoffmonoxid (–40 % gegenüber 1990) begrenzen. Die aktuellen Werte liegen jedoch weiterhin deutlich darüber: etwa 41.600 Tonnen Ammoniak, 32.500 Tonnen Nitrate und 2.300 Tonnen N₂O. Die erforderlichen Reduktionen sind noch lange nicht erreicht. (6)

‍Der Baldegger See: Ein See auf künstlicher Beatmung

Nach Angaben des Bundesamtes für Umwelt weisen einige große Seen nach wie vor überhöhte Phosphorkonzentrationen auf und befinden sich weiterhin in einem Zustand der Überdüngung. Dies betrifft insbesondere Regionen, die durch intensive Tierhaltung geprägt sind, wie beispielsweise das Einzugsgebiet des Baldeggersees.

Der Baldeggersee, der lange Zeit unter extremer Eutrophierung litt, verzeichnet seit den 1970er Jahren einen Rückgang der Phosphorkonzentrationen.

Trotz dieser Fortschritte ist das Ökosystem nach wie vor anfällig. Die Einträge aus einem stark landwirtschaftlich genutzten Einzugsgebiet sind weiterhin so hoch, dass sie eine übermäßige Algenbildung und einen chronischen Sauerstoffmangel in den tieferen Gewässern begünstigen.

Seit 1983 muss der See künstlich mit Sauerstoff angereichert werden, um akzeptable Lebensbedingungen für die Wasserfauna aufrechtzuerhalten. Zwar haben sich einige Organismen in den Tiefen des Sees wieder angesiedelt, doch sind die Lebensgemeinschaften nach wie vor verarmt – ein Zeichen dafür, dass eine vollständige Wiederherstellung des ökologischen Gleichgewichts noch lange nicht erreicht ist. (8)

Ein Paradoxon: weniger Phosphor, aber immer mehr Cyanobakterien

Noch vor einem Jahrhundert wies jeder Schweizer See seine eigene Cyanobakteriengemeinschaft auf. Heute verschwimmen diese Unterschiede: Immer häufiger finden sich vom Genfer See bis zum Bodensee überall dieselben Arten. Seit den 1950er Jahren sind seltene und für bestimmte Seen spezifische Arten zurückgegangen, während häufige Arten stark zugenommen haben.

Diese Homogenisierung hängt vor allem mit der Eutrophierung in den 1960er- und 1970er-Jahren zusammen, verbunden mit der globalen Erwärmung. Die Unterschiede zwischen den Blaualgen-Gemeinschaften der verschiedenen alpenrandnahen Seen schwinden somit seit etwa einem Jahrhundert, da wärmere und stabilere Gewässer bestimmte besonders anpassungsfähige Cyanobakterien begünstigen, die sich in der Wassersäule bewegen und auch bei geringem Lichteinfall überleben können. Die globale Erwärmung und die Eutrophierungsphase des letzten Jahrhunderts kamen vor allem potenziell toxischen Arten zugute, die sich sehr schnell an neue Umweltbedingungen anpassen können. Einige von ihnen, wie beispielsweise Planktothrix rubescens, können Toxine produzieren und erschweren die Trinkwasserwirtschaft.

Überraschenderweise setzt sich diese Vereinheitlichung trotz des starken Rückgangs der Phosphorkonzentrationen in den Seen seit den 1970er Jahren fort. Die Forscher gehen davon aus, dass sich auch die Umweltbedingungen der Seen zunehmend angleichen, insbesondere aufgrund der Erwärmung. So haben sich die Temperaturen der Seen nördlich und südlich der Alpen einander angenähert.

Schließlich bleiben die Stickstoffkonzentrationen – Stickstoff ist der zweitwichtigste Nährstoff – auf einem sehr hohen Niveau, das seit den 1970er Jahren nahezu unverändert ist, und stellen weiterhin einen wesentlichen Belastungsfaktor für die Ökosysteme der Seen dar. (9)

Der Klimawandel – ein erschwerender Faktor

Wissenschaftler befürchten, dass diese Phänomene im Zuge des Klimawandels häufiger auftreten werden.

Starke Regenfälle verstärken den Oberflächenabfluss und spülen mehr Nährstoffe in die Seen. Gleichzeitig schafft die Erwärmung des Wassers besonders günstige Bedingungen für Cyanobakterien. Weitere Auswirkungen wie eine stabilere Schichtung der Wasserschichten, ein Anstieg des Salzgehalts oder Veränderungen des pH-Werts tragen ebenfalls dazu bei, die Häufigkeit, Dauer und Intensität der Blüteereignisse zu erhöhen.

Schließlich verstärkt der Wechsel zwischen starken Regenfällen und Trockenperioden das Phänomen noch weiter: Während der Regenphasen gelangen große Mengen an Nährstoffen ins Wasser, während das Wasser in Trockenperioden länger steht, wodurch die Cyanobakterien mehr Zeit haben, sich zu vermehren. (10)

Fazit

Cyanobakterienblüten sind keine bloßen Sommerunfälle. Sie sind Ausdruck eines unter Druck stehenden Systems, in dem sich Klimawandel, Nährstoffüberschüsse und die Folgen vergangener Jahrzehnte gegenseitig verstärken.

Die Frage geht über die reine Bewirtschaftung der Seen hinaus. Sie betrifft die Art und Weise, wie Stickstoff und Phosphor im Agrar- und Ernährungssystem zirkulieren, sowie die politischen Entscheidungen, die diese Kreisläufe regeln.

In diesem Zusammenhang sollte das Vorsorgeprinzip eine zentrale Rolle spielen. Dennoch wird es noch allzu oft hinter kurzfristigen Erwägungen zurückgestellt, obwohl die aquatischen Ökosysteme deutlich machen, wie langwierig und kostspielig es ist, Schäden rückgängig zu machen.

Die Geschichte der Schweizer Seen lehrt uns eine einfache Lektion: Vorbeugen ist besser als heilen. Denn wenn ein See aus dem Gleichgewicht gerät, dauert es oft Jahrzehnte, bis er wieder ins Gleichgewicht zurückfindet – und Untätigkeit kommt letztendlich immer teurer zu stehen als Prävention.

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