Seen in der Klimakrise: Wirbel unter Wasser
Der Klimawandel verändert Seen und Flüsse. Lange war das bei den Klimaverhandlungen kein Thema. Höchste Zeit, unter die Wasseroberfläche zu schauen.
W er in sommerlichen Seen schwimmt, fröstelt zuweilen an den Füßen. Arme und Oberkörper bewegen sich in angenehm temperiertem Wasser an der Oberfläche, während die Füße in kalten Schichten weiter unten paddeln. Man wünscht sich einen Quirl, der das Wasser gleichmäßig mischt. Doch so ein großer Quirl wäre keine gute Idee, er würde das Leben aller im See schwebenden und schwimmenden Pflanzen und Tiere durcheinanderwirbeln.
Genau das passiert bei einem starken Sturm: Orkane, Tornados und schwere Unwetter zerstören die Schichtung unterschiedlich temperierten Wassers in einem See. Solche Extremwetter werden mit der Klimakrise immer häufiger, der Mensch bringt die Wassermassen in den Seen also längst auch ohne Quirl durcheinander. Und nicht nur das: Die Erderwärmung erhitzt die Seen. Starkregen spült Erdboden, Müll, Gülle, Dünger und Pestizide in die Gewässer.
Die Folgen von Klimakrise und Landwirtschaft sind für die Binnengewässer enorm. Doch während dem Wald jede und jeder beim Dürsten in der Klimakatastrophe zugucken kann, weil die Blätter hängen oder ganze Bäume vertrocknen, bleibt das Drama in Seen und Flüssen im Dunkeln.
Und so waren die Seen bis vor Kurzem auch kein Thema in den internationalen Klimaverhandlungen. Das Wasser der Meere und Ozeane kam in den Beratungen vor, das Sterben der Korallenriffe wurde diskutiert. Aber erst in diesem Frühjahr haben Wissenschaftler*innen ihre Erkenntnisse über Seen und Flüsse im jüngsten Bericht des Weltklimarats IPCC zusammengetragen.
Zeit wird es, dass auch die Folgen der Klimakatastrophe für diese Ökosysteme in die politische Diskussion kommen. Mit jedem Grad der Erderwärmung steigen die Temperaturen in Seen um 0,9 Grad Celsius, haben Wissenschaftler*innen in Modellen errechnet. Weltweit haben sich Seen in den vergangenen Jahrzehnten bereits um 1,2 Grad erwärmt.
Leitautorin des deutschen Beitrags für den Bericht des Weltklimarats war Rita Adrian. Sie ist Professorin für Limnologie der Freien Universität Berlin, also für Gewässerkunde und sämtliche ökologischen Abläufe im Süßwasser. Bis Ende 2021 hat Rita Adrian die Abteilung für Ökosystemforschung am Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) am Berliner Müggelsee geleitet.
Rita Adrian, Gewässerkundlerin
Dort steht sie an einem sonnigen Mittag im Frühjahr neben dem Bootshaus des Instituts am Ufer und schaut hinunter in den See. Das Wasser ist noch frühlingshaft klar, man kann bis auf den sandigen Grund sehen. Seit ihren Studienzeiten in den 1980er Jahren erfasst Rita Adrian an den Messstationen auf einem Ponton im Müggelsee die Auswirkungen der Erderwärmung. Jede Stunde saust eine Sonde mit Senkblei aus dem mit Sensoren und Computern bestückten Container durch das Wasser des Sees, misst Sauerstoffgehalt, Temperatur, Menge des Chlorophylls, Phosphor. Die Anlage gehört zu einem weltweiten Netzwerk von wissenschaftlichen Messstationen an Seen.
Rita Adrian weiß seit dreißig Jahren: „Der Klimawandel findet nicht in Zukunft statt.“ Sie ist deshalb auch selbstkritisch. „Wir haben unsere wissenschaftlichen Daten zu lange nicht in Botschaften verpackt“, sagt sie über sich und andere Gewässerkundler.
Seit Beginn der Aufzeichnungen 1978 ist der Müggelsee alle zehn Jahre um 0,6 Grad Celsius wärmer geworden, er erwärmt sich damit fast doppelt so schnell wie andere, tiefere Seen auf der Welt. Der Müggelsee spiegelt damit den allgemeinen Temperaturanstieg in Deutschland. Das Jahresmittel der Lufttemperatur hierzulande ist seit 1881 um 1,6 Grad Celsius gestiegen, schreibt der Deutsche Wetterdienst auf seiner Homepage. Und hält fest: „Die Temperaturen in Deutschland sind deutlich stärker gestiegen als im weltweiten Durchschnitt (etwa 1 Grad Celsius).“
Die Wärme bedroht das Leben von Fischen und anderen Tieren. Denn warmes Wasser bindet weniger Sauerstoff als kaltes Wasser. Die an kältere Gewässer angepassten Fischarten wie Forellen, Maränen oder Renken sind darauf angewiesen, warme Zeiten in den kühleren unteren Wasserschichten der Seen zu überleben. Dort unten im kalten Dunkel gibt es aus physikalischen Gründen auch ohne Klimakrise weniger Sauerstoff als im oberen lichtdurchfluteten Wasser, wo Pflanzen mit der Photosynthese den Sauerstoff erzeugen und ins Wasser abgeben. Doch mit der Seenerwärmung wird der Sauerstoff am Grund der Seen noch knapper: In den unteren Wasserschichten finden Wissenschaftler heute 16 Prozent weniger Sauerstoff als noch in den 1970er Jahren.
Die Folgen für Fische und andere Wasserlebewesen sind bedrohlich. Sie haben sich an bestimmte Temperaturen angepasst und können nicht einfach aus dem See heraus woandershin wandern, wenn es zu warm wird. Denn auch die Zuflüsse der Seen werden wärmer, bringen weniger Wasser und trocknen weltweit immer öfter aus. Die Wanderrouten der Fische verschwinden. In flachen Seen können die Fische nicht einmal in kühle Tiefen ausweichen und dort eine Zeitlang überdauern.
Für den Temperaturanstieg der Luft haben sich die Staaten der Erde auf das 1,5-Grad-Ziel, hilfsweise das 2-Grad-Ziel geeinigt, um das Leben auf dem Planeten zu erhalten. Für Bodensee und Stechlinsee, Victoriasee in Ostafrika, Titicacasee in Südamerika, die Großen Seen zwischen Kanada und den USA oder den Müggelsee in Berlin hat noch kein UN-Gipfel Höchsttemperaturen festgelegt – und damit auch keinen Schutz für Fische, Schnecken, Krebse, Muscheln, Röhricht, Laichkraut und Plankton.
Vielleicht liegt das daran, dass Menschen nicht im Wasser leben. Aber sie leben vom Wasser, und das wird wärmer, knapper und von Blaualgen durchsetzt: So lautet das Fazit von Rita Adrians Bericht über „Terrestrische und Süßwasser-Ökosysteme und ihre Dienstleistungen“ für den Weltklimarat.
Die Arbeit in Textilfabriken in Bangladesch und Pakistan kann lebensgefährlich sein. Der Chef des deutschen Billig-Textilunternehmens KiK verspricht, das zu ändern. Unser Reporter hat ihn begleitet – wie die Reise lief, lesen Sie in der taz am wochenende vom 18./19. Juni. Außerdem: Was der Klimawandel mit den Binnengewässern macht. Und: Ein Hausbesuch bei einer Töpferin in 4. Generation. Ab Samstag am Kiosk, im eKiosk, im praktischen Wochenendabo und rund um die Uhr bei Facebook und Twitter.
„Blaualgen sind die Gewinner der Klimakrise“, sagt Adrian. Im Frühjahr ist das Wasser des Müggelsees kühl und klar, die giftigen Blaualgen spielen in dem komplexen Ökosystem noch keine große Rolle. Doch das ändert sich, wenn der Sommer kommt. Biologisch betrachtet sind sie Cyanobakterien: Sie bevorzugen hohe Temperaturen und Phosphor, der aus Kläranlagen noch immer in die Gewässer fließt – wenn auch in deutlich geringerem Maß als vor dreißig oder vierzig Jahren, als die Phosphate aus Waschmitteln die Seen düngten; seitdem die Industrie abbaubare Tenside ins Waschmittel mischt und Kläranlagen eine dritte Klärstufe haben, sinkt der Phosphatgehalt im Wasser. Dennoch nutzen Cyanobakterien den Wachstumsturbo Stickstoff, der durch Abgase aus dem Straßenverkehr und der Industrie und vor allem aus der Landwirtschaft mit Gülle und Dünger tonnenweise in die Umwelt und so auch in die Seen gelangt.
Zum Treffen am Ufer des Müggelsees ist auch Rita Adrians Kollegin Sabine Hilt gekommen. Sie ist Forschungsgruppenleiterin der Abteilung Ökologie der Lebensgemeinschaften und Ökosysteme am IGB. „Alles, was die Pflanzen an Land nicht aufnehmen, landet mit dem Regen in den Gewässern“, sagt sie. Die Cyanobakterien breiten sich mit der zunehmenden Wärme zu riesigen Teppichen aus und ersticken und vergiften das Leben im See. „Bislang werden die Schäden in den Gewässern negiert und einfach in Kauf genommen.“
Die Klimakatastrophe bringt die physikalischen Prozesse in den Seen durcheinander. Einerseits, wie beschrieben, weil Stürme das Gleichgewicht von warmen Wasserschichten oben und kalten Wasserschichten unten stören. Andererseits gibt es teils auch zu wenig Vermischung: Erwärmt sich die obere Wasserschicht stark, mischt sie sich weniger mit der unteren, dann sinkt dort der Sauerstoffgehalt.
Und auch die Jahreszeiten haben sich verändert. Normalerweise kühlt im Herbst das Seewasser ab, die Wasserschichten lösen sich auf, das Wasser an der Oberfläche wird sehr kalt oder gefriert. Im Winter ist es unten im See mit 4 Grad wärmer als oben. Die Winterschichtung des Wassers verhindert, dass Seen bis zum Grund in Eis erstarren. Unten können Fische und andere Tiere überleben, solange der Sauerstoff im Wasser ausreicht.
Doch in der Klimakrise werden Winter milder und kürzer, wie die Aufzeichnungen des Deutschen Wetterdienstes zeigen. In Berlin haben die Tage mit Temperaturen unter null Grad seit Ende des 19. Jahrhunderts im Schnitt um 17 Tage pro Jahr abgenommen. Die Seen frieren immer kürzer und immer seltener zu. Oder sie frieren ein, tauen mitten im Winter auf, frieren wieder zu. „Die Eisbedeckung verändert einen See grundlegend“, sagt Adrian. Eis schirmt im Winter den See ab und stabilisiert die unter dem Eis liegenden Wasserschichten bis zum Grund. Fehlt das Eis und ist die Umgebung zu warm, löst sich die Wasserschichtung auf, die Seen durchmischen sich dann ständig im Laufe des Winters.
Das hat Auswirkungen auf die Unterwasserwelt. Auch wenn Seen im Winter Ruhe ausstrahlen, arbeitet das Ökosystem im See. „Die Bedingungen im Winter schaffen die Voraussetzungen für die physikalischen und chemischen Bedingungen im Sommer“, sagt Rita Adrian. Im Winter entscheidet sich, welche Unterwasserpflanzen wachsen.
Wenn Krebse im Unterwassergebüsch kauern
Heimische Pflanzen bilden sich im Winter zurück, da sie in der Evolution gelernt haben, dass sie in dunklen sonnenarmen Zeiten und unter dem Eis zu wenig Licht erhalten. Heimische Wasserpflanzen wie See- und Teichrosen ruhen in einem Wurzelstock am Boden und schicken erst im Frühjahr eine grüne Pflanze an die Oberfläche. Eingewanderte Arten wie der Gemeine Schwimmfarn oder die Gewöhnliche Wasserschraube vagabundieren dagegen in milden Wintern weiter durchs Wasser. Im Frühjahr haben sie dann einen Vorteil gegenüber den einheimischen Wasserpflanzen.
Die Tierwelt unter Wasser ist aber auf die heimischen Arten eingestellt. Im geschützten Dickicht von Wasserpflanzengesellschaften aus Rauem Hornblatt und Froschbiss, Wasserlinsen, Laichkraut und Wasserfedern wachsen fingerkuppengroße Jungfische heran. Die untergetauchten Pflanzengesellschaften sind die Kinderstuben von Libellenlarven und anderen Insekten, Krebse kauern im Unterwassergebüsch, Ruderwanzen klammern sich an die Äste, um nicht an die Oberfläche aufzusteigen. Die Pflanzen bieten Schutz, geben Nahrung, sorgen für Sauerstoff im Wasser und dafür, dass das Wasser klar und sauber ist.
„Die heimischen Wasserpflanzen sind ein gutes Zeichen, dass die Wasserqualität besser wird“, sagt Hilt und drückt mit den Fingern auf einen der starren, stacheligen Stängel des Hornblatts, die sie in einem Marmeladenglas in klarem Seewasser zum Bootshaus mitgebracht hat. In Seen sieht die Pflanze von oben betrachtet aus wie ein Nadelwald unter der Wasseroberfläche.
Die Klimakatastrophe bringt die thermische Struktur der Seen zum Einsturz und verändert damit auch die Pflanzen- und Tierwelt unter Wasser grundlegend. Nicht nur im Winter, auch im Sommer, wenn Hitzewellen die Gewässer erwärmen. Im Rekordsommer 2018 war es so heiß, dass die Quagga-Muscheln im Müggelsee ihre Arbeit einstellten. „Sie filtrieren sonst in ein bis zwei Tagen den See durch“, sagt Sabine Hilt. Die Muscheln zeigen Gewässerökologen eine „gute Wasserqualität“ an, wenngleich Quagga- und Zebra-Muscheln bei Biologinnen und Gewässerkundlern unbeliebt sind. Die zwei daumengroßen, dreikantigen Muschelarten stammen aus dem Schwarzen Meer und kamen im Laufe der vergangenen 120 Jahre mit Schiffen über die Flüsse bis nach Deutschland, sie verdrängen die heimischen handgroßen Teichmuscheln und Flussmuscheln.
Wie sehr die Klimakrise auch Seen und Flüsse beeinträchtigt, zeigte sich im Hitzesommer 2018 besonders deutlich. Der Müggelsee erwärmte sich damals auf mehr als 30 Grad Celsius. Zum ersten Mal, erinnert sich Rita Adrian, musste sie in dem Sommer die Sensoren in den Messstellen umprogrammieren. Bis dahin waren sie auf eine Wasserhöchsttemperatur von 28 Grad Celsius eingestellt, was Adrian in den Jahren zuvor schon hoch erschienen war.
Wochenlang war es mehr als 30 Grad heiß, und kein Tropfen Regen fiel vom Himmel. Den meisten Menschen in Deutschland wurde 2018 das erste Mal bewusst, was der Klimawandel bedeutet. Buchen bekamen Sonnenbrand, Eichen standen im August mit trockenen Blättern da. Und auch in den Flüssen sah damals jeder die Trockenheit: Tausende Tonnen tote Fische trieben an ihren Ufern, auf dem Rhein musste die Schifffahrt eingestellt werden, weil nicht genug Wasser floss.
Die Folgen für die Ökosysteme unter Wasser blieben jedoch weitgehend unbeachtet. Dabei sind die Auswirkungen einer solchen Hitzewelle auf Seepflanzen und Tiere enorm. Je wärmer das Wasser wird, desto kleiner werden die Fische. Im warmen Wasser atmen Fische mehr und Atmen kostet Energie. Sie müssen also mehr fressen, um die Temperatur auszugleichen. In der Folge werden junge Fische früher geschlechtsreif und stellen dann ihr Wachstum ein. Mittelfristig bedroht die Klimakatastrophe somit die Versorgung von Millionen Menschen auf der Welt, die sich von Süßwasserfischen ernähren.
Und die Artenvielfalt: Mit jedem Grad Erderwärmung schwinden die Lebensräume für Fischarten, die an kaltes Wasser angepasst sind. Stinte, Quappen, Forellen, Maränen und andere Lachsartige lieben kalte Gewässer und werden in der Klimakrise weltweit aus vielen Seen und Flüssen verschwinden.
„Endemische Arten wie etwa die Maränen im Stechlinsee sterben aus“, sagt Rita Adrian. Endemisch bedeutet, dass es diese eine Art nur in einem ganz bestimmten Ökosystem gibt. Also nur in den kalten Kiesbetten der Alpenflüsse oder nur im 70 Meter tiefen Stechlinsee in Brandenburg. Gerade Fische in Seen haben sich nach der letzten Eiszeit vor rund 12.000 Jahren eigenständig entwickelt, da ihre Vorkommen nach dem Abschmelzen der Gletscher plötzlich voneinander getrennt waren.
Im Stechlinsee leben deswegen andere Maränen als im norddeutschen Schaalsee oder im alpenländischen Chiemsee. Manche der geografisch voneinander getrennten Fischarten wie die Maränen ähneln sich genetisch zum Verwechseln, andere haben kaum genetische Übereinstimmungen. Wenn also die lachsartigen Maränen im Stechlinsee aussterben, hinterlassen sie eine ökologische Lücke, die nicht mit Maränen aus anderen See-Ökosystemen gefüllt werden kann. Und mit jedem Verlust einer Art reißt das Netz im jeweiligen Ökosystem.
Ändert sich nichts, wird das Artensterben unter Wasser rasant weitergehen. Der Sauerstoffgehalt in Seen wird bis 2100 um 25 Prozent sinken, ergeben die Modellrechnungen von Rita Adrian. In den heißen Sommern verdunsten die Seen wesentlich mehr Wasser als in der Vergangenheit. Wenn der Wasserspiegel sinkt, liegt mehr Seegrund frei. Bakterien arbeiten dann an den verrottenden Wasserpflanzen und verendeten Lebewesen. Aus den ehemaligen CO2-Senken werden in heißen Sommern dann Quellen der Treibhausgase.
Was tun? „An der Temperatur und Physik im See können wir nix schrauben“, sagt Rita Adrian. „Um Seen in der Klimakrise zu entlasten, müssen wir Nährstoffe aus dem System nehmen.“ Also die Landwirtschaft umstellen. Düngung verringern, Massentierhaltung abbauen, damit weniger Schweine und weniger Rinder Kot produzieren, der als nitrathaltige Gülle auf Wiesen und Äckern landet. „Biodiesel abschaffen, keinen düngerintensiven Maisanbau“, setzt Sabine Hilt die Liste fort. „Gewässer müssen in die ökonomischen Betrachtungen einbezogen werden“, fordert sie. Wasser sei schließlich das kostbarste Gut.
Noch ist es ein weiter Weg dahin. „Aber Frust hilft auch nicht“, sagt Rita Adrian. Der jüngste Bericht des Weltklimarats habe zumindest etwas politische Aufmerksamkeit für das Thema erzeugt. Sie hofft, dass die Debatte ein Umdenken bewirkt – und bei der nächsten Klimakonferenz im November endlich auch Grenzwerte für die Erwärmung der Seen festgelegt werden.
Ulrike Fokken ist freie Autorin und schreibt für die taz regelmäßig über Fauna und Flora. Im März ist ihr Buch „Bachgeflüster. Die geheime Welt unserer Bäche und Flüsse“ im Quadriga-Verlag erschienen.
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