Cyanobakterien: Das sichtbare Symptom eines unsichtbaren Ungleichgewichts

Eine unsichtbare Gefahr unter der Oberfläche

An einem heißen Sommertag kann sich ein See innerhalb weniger Tage stark verändern. Das Wasser wird grün, trüb und ist manchmal von dichten, an der Oberfläche treibenden Schichten bedeckt. Diese sogenannten „Wasserblüten“ werden durch Massenentwicklungen von Cyanobakterien verursacht – ein Phänomen, das in der Schweiz zunehmend häufiger auftritt.

Auf den ersten Blick mag dies wie ein rein ästhetisches Problem erscheinen. Die Folgen können jedoch deutlich schwerwiegender sein. Einige Cyanobakterien produzieren Toxine, die für Menschen und Tiere gefährlich sind. Sie können Magen-Darm-Beschwerden sowie Schäden an der Leber oder am Nervensystem verursachen. Besonders gefährdet sind Hunde, da sie beim Baden leicht Wasser aufnehmen (1),(2).

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

Warum vermehren sich Cyanobakterien so stark?

Cyanobakterien sind Mikroorganismen, die natürlicherweise in Seen vorkommen. Sie gehören zu den aquatischen Ökosystemen und stellen in der Regel kein Problem dar. Wenn die Bedingungen jedoch günstig werden, können sie sich explosionsartig vermehren.

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

Der Klimawandel verstärkt diese Bedingungen deutlich: heißere Sommer, häufigere Trockenperioden und weniger wirksame Durchmischungen im Winter begünstigen ihre Entwicklung. Die Seen bleiben länger geschichtet, wodurch ein besonders günstiges Umfeld für Cyanobakterien entsteht. (2)

‍Eutrophierung: Wenn Seen überdüngt werden

Wenn die Einträge von Stickstoff und Phosphor die natürliche Aufnahmefähigkeit eines Sees übersteigen, spricht man von Eutrophierung. Der Nährstoffüberschuss fördert das Wachstum von Algen und Cyanobakterien. Wenn sie absterben, verbraucht ihr Abbau große Mengen Sauerstoff in den tieferen Wasserschichten. Dadurch entstehen sauerstoffarme Zonen, die die aquatischen Ökosysteme stark beeinträchtigen und die Fortpflanzungsmöglichkeiten vieler Fischarten einschränken.

Cyanobakterien profitieren besonders stark von diesen Bedingungen. Da sie vom Zooplankton nur wenig gefressen werden, stellen sie eine Sackgasse in der Nahrungskette dar: Die von ihnen produzierte organische Substanz wird nur schwer auf höhere trophische Ebenen übertragen, wodurch die Unterstützung von Fisch-, Krebs- und Muschelpopulationen eingeschränkt wird.

Trotz der geringeren Phosphoreinträge erholt sich die Sauerstoffversorgung 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 Gewässer stark zu reduzieren. Ein Großteil des Problems geht heute jedoch auf diffuse Quellen zurück. Der Einsatz von Düngemitteln und Gülle reichert die Böden mit Stickstoff und Phosphor an. Ein Teil dieser Nährstoffe wird anschließend durch Oberflächenabfluss in Flüsse und Seen gespült. 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 Ausscheidungen von 1,5 Millionen Rindern, 1,3 Millionen Schweinen und 13,2 Millionen Geflügel sowie chemische Düngemittel verursachen jedes Jahr Überschüsse von rund 100 000 Tonnen Stickstoff, davon über 49 700 Tonnen in Form von Ammoniak (Stand 2024). (7)

Trotz klar definierter Umweltziele verläuft die Reduktion der Stickstoffverluste weiterhin außerhalb des vorgesehenen Kurses. Bis 2050 soll die Schweizer Landwirtschaft ihre Emissionen auf 25 000 Tonnen Stickstoff pro Jahr für Ammoniak, 24 500 Tonnen für Nitrat (–50 % gegenüber 1985) und 1 800 Tonnen für Lachgas (–40 % gegenüber 1990) begrenzen. Die aktuellen Werte liegen jedoch weiterhin deutlich darüber: rund 41 600 Tonnen für Ammoniak, 32 500 für Nitrat und 2 300 für N₂O. Die notwendigen Reduktionen sind somit noch lange nicht erreicht. (6)

‍Der Baldegger See: Ein See auf künstlicher Beatmung

Gemäss dem Bundesamt für Umwelt weisen einige grosse Seen weiterhin überhöhte Phosphorkonzentrationen auf und befinden sich nach wie vor in einem Zustand der Überdüngung. Diese Situationen betreffen insbesondere Regionen mit intensiver Viehhaltung, wie etwa das Einzugsgebiet des Baldeggersees.

Der Baldeggersee, der lange Zeit unter einer extremen Eutrophierung litt, hat seit den 1970er-Jahren einen Rückgang seiner Phosphorkonzentrationen verzeichnet.

Trotz dieser Fortschritte bleibt das Ökosystem fragil. Die Einträge aus einem stark landwirtschaftlich geprägten Einzugsgebiet sind weiterhin hoch genug, um eine übermäßige Algenproduktion und einen chronischen Sauerstoffmangel in den tieferen Wasserschichten zu begünstigen.

Seit 1983 muss der See künstlich mit Sauerstoff versorgt werden, um für die Wasserlebewesen akzeptable Lebensbedingungen aufrechtzuerhalten. Zwar haben einige Organismen die tieferen Seebereiche wieder besiedelt, doch die Lebensgemeinschaften bleiben verarmt – ein Zeichen dafür, dass die vollständige Wiederherstellung des ökologischen Gleichgewichts noch in weiter Ferne liegt. (8)

Ein Paradox: weniger Phosphor, aber dennoch mehr Cyanobakterien.

Vor rund hundert Jahren besass jeder Schweizer See noch seine eigene Cyanobakteriengemeinschaft. Heute verschwinden diese Unterschiede zunehmend: Dieselben Arten kommen immer häufiger überall vor – vom Genfersee bis zum Bodensee. Seit den 1950er-Jahren sind seltene und auf bestimmte Seen spezialisierte Arten zurückgegangen, während weit verbreitete Arten stark zugenommen haben.

Diese Homogenisierung ist vor allem auf die Eutrophierungsphase der 1960er- und 1970er-Jahre in Kombination mit dem Klimawandel zurückzuführen. Die Unterschiede zwischen den Blaualgengemeinschaften der verschiedenen Voralpenseen nehmen seit etwa einem Jahrhundert zunehmend ab. In den heute wärmeren und stabileren Gewässern werden insbesondere anpassungsfähige Cyanobakterien begünstigt, die sich in der Wassersäule aktiv bewegen und auch bei geringer Lichtverfügbarkeit überleben können. Vom Klimawandel und von der Eutrophierungsphase des vergangenen Jahrhunderts profitierten vor allem potenziell toxische Arten,die sich sehr rasch an neue Umweltbedingungen anpassen können. Mehrere von ihnen, darunter Planktothrix rubescens, sind in der Lage, Toxine zu produzieren, und erschweren dadurch die Trinkwasserversorgung.

Erstaunlicherweise setzt sich diese Vereinheitlichung trotz des starken Rückgangs der Phosphorkonzentrationen in den Seen seit den 1970er-Jahren fort. Die Forschenden vermuten, dass sich auch die Umweltbedingungen in den Seen zunehmend angleichen, insbesondere unter dem Einfluss des Klimawandels. So haben sich beispielsweise die Wassertemperaturen der Seen nördlich und südlich der Alpen einander angenähert.

Schliesslich bleiben die Stickstoffkonzentrationen, dem zweitwichtigsten Nährstoff, weiterhin auf sehr hohem Niveau und haben sich seit den 1970er-Jahren kaum verändert. Sie stellen nach wie vor einen wesentlichen Belastungsfaktor für die Seeökosysteme dar. (9)

Der Klimawandel als verschärfender Faktor

Die Wissenschaftler befürchten, dass diese Phänomene mit dem Klimawandel häufiger auftreten könnten.

Starke Niederschläge erhöhen den Oberflächenabfluss und transportieren mehr Nährstoffe in die Seen. Gleichzeitig schafft die Erwärmung des Wassers besonders günstige Bedingungen für Cyanobakterien. Weitere Effekte wie eine stabilere Schichtung der Wassersäulen, eine Zunahme der Salinität oder Veränderungen des pH-Werts tragen ebenfalls dazu bei, Häufigkeit, Dauer und Intensität von Cyanobakterienblüten zu erhöhen.

Schliesslich verstärkt der Wechsel zwischen starken Regenfällen und Trockenperioden das Phänomen zusätzlich: Bei Niederschlagsereignissen gelangen grosse Mengen an Nährstoffen in die Gewässer, während in Trockenphasen das Wasser länger stagniert und den Cyanobakterien mehr Zeit zur Entwicklung lässt. (10)

Fazit

Cyanobakterien-Ereignisse sind keine einfachen sommerlichen Zufallsphänomene. Sie offenbaren ein unter Spannung stehendes System, in dem sich Klimawandel, Nährstoffüberschüsse und das Erbe 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 einnehmen. Dennoch wird es noch immer allzu oft kurzfristigen Überlegungen untergeordnet, obwohl die aquatischen Ökosysteme deutlich zeigen, wie langwierig und kostspielig es ist, Schäden wieder rückgängig zu machen.

Die Geschichte der Schweizer Seen lehrt uns eine einfache Lektion: Vorbeugen ist besser als heilen. Denn wenn ein See kippt, dauert die Rückkehr zum Gleichgewicht oft Jahrzehnte – und Untätigkeit kostet am Ende stets mehr als Prävention.

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