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Menschliche Eingriffe verschieben die Nährstoffbalance der Küsten
Landbasierte Nährstoffe prägen die Chemie vieler Küstengewässer stärker, als globale Summen vermuten lassen, denn menschliche Stickstoffquellen übertreffen in einem Viertel der untersuchten Küstenabschnitte sämtliche natürlichen Quellen. Zugleich verschieben menschliche Eingriffe vielerorts das Verhältnis von Stickstoff, Phosphor und Silizium und können so Bedingungen für problematische Algenblüten verändern.
Vancouver (U.S.A.). Küsten werden gleichzeitig vom Land und vom offenen Meer mit Nährstoffen versorgt, wobei hohe Einträge von Stickstoff und Phosphor eine Überdüngung, die Eutrophierung, fördern können und Silizium für das Wachstum vieler Kieselalgen wichtig ist. Entscheidend ist deshalb nicht nur die Gesamtmenge, sondern auch das Verhältnis dieser drei Nährstoffe.
Wie stark menschliche Einträge im Vergleich zu natürlichen Quellen tatsächlich ins Gewicht fallen, ließ sich bisher global nur schwer beurteilen. Meeresströmungen transportieren große Nährstoffmengen zur Küste, während Flüsse, Grundwasser und die Atmosphäre Stoffe vom Land eintragen, die eine neue Synthese nun erstmals räumlich auf derselben globalen Grundlage den marinen Quellen gegenüberstellt.
Forscher der Washington State University (WSU) um Prof. John Harrison haben dafür Nährstoffflüsse für 66 großräumige Meeresregionen und 152 feinere Küstenabschnitte zusammengeführt. Die Analyse kombiniert globale Datensätze zu Flüssen, atmosphärischen Einträgen, Grundwasser sowie marinen Quellen wie Auftrieb und seitlichem Wasseraustausch und vergleicht daraus einen vorindustriellen Referenzzustand mit einer heutigen Näherung für Stickstoff, Phosphor und Silizium.
„Ich wollte wirklich verstehen, ob diese Sichtweise richtig war oder ob die Gemeinschaft der Wissenschaftler, die die Auswirkungen landbasierter Nährstoffe auf Küsten untersucht, mit ihrer Annahme richtig lag, dass diese Nährstoffeinträge wirklich wichtig sind. Dies ist also ein erster Versuch, zusammenzuführen, was wir über die Einträge vom Land wissen, mit dem, was wir über Quellen aus dem offenen Meer wissen“, erklärt John Harrison.
Global betrachtet liefern marine Quellen weiterhin den größten Anteil aller drei Nährstoffe. Regional ergibt sich jedoch ein anderes Bild. Landbasierte Quellen übertreffen die marinen Einträge bei Stickstoff entlang rund 56 Prozent der weltweiten Küste, bei Phosphor entlang 48 Prozent und bei Silizium entlang 60 Prozent.
Besonders deutlich ist der menschliche Einfluss beim Stickstoff, denn in 25 Prozent der 152 Küstenabschnitte liefern anthropogene Quellen mehr Stickstoff als sämtliche natürlichen Quellen aus Meer und Land zusammen. Diese Abschnitte umfassen etwa 23 Prozent der globalen Küstenlinie, während dies beim Phosphor für 11 Prozent der Küstenabschnitte und damit rund sieben Prozent der Küstenlinie gilt.
„Küstenökosysteme liefern Milliarden Menschen weltweit Nahrung, Arbeitsplätze und Erholungsmöglichkeiten, doch diese Küstengewässer sind durch Nährstoffverschmutzung bedroht, die schädliche Algenblüten, sauerstoffarme Todeszonen und Verschiebungen der biologischen Vielfalt fördern kann“, erklärt Prof. John Harrison.
Die Veränderungen betreffen die drei Nährstoffe nicht gleich stark, denn menschliche Aktivitäten haben die Stickstoffzufuhr in fast allen untersuchten Großregionen erhöht, während die Wirkung auf Phosphor schwächer ausfällt. Beim Silizium überwiegt dagegen der Rückgang. In 39 der 66 großräumigen Meeresregionen sank die Siliziumzufuhr, in 25 nahm sie zu.
Dadurch verändert sich auch das Verhältnis der Nährstoffe, denn in 17 Küstenabschnitten überschritt das molare Verhältnis von Stickstoff zu Phosphor die in der Ökologie häufig verwendete Schwelle von 16. Dreizehn Abschnitte wechselten rechnerisch von einer Stickstoff- zu einer Phosphorlimitierung, nur vier in die Gegenrichtung. Die meisten Küstenabschnitte blieben nach diesem Maß dennoch stickstofflimitiert.