Freitag, 02. Dezember 2022

Dürre und Gewässer
Wie der Klimawandel Flüsse und Seen bedroht

Die Gewässer in Europa stehen unter Stress. Deutlich sichtbar waren im Sommer die niedrigen Flusspegel. Was unter der Wasseroberfläche passiert und welche Folgen die Dürre für die Gewässer hat, ist nicht so leicht erkennbar - aber teils dramatisch.

Von Manuel Waltz | 17.11.2022

Luftaufnahme von der Oberfläche des Bodensees, in dem ein großer grüner Algenteppich schwimmt.
Im Bodensee vor Langenargen und Eriskirch herrschte im Sommer Algenplage (picture alliance / dpa / Felix Kästle)
„Das ist bis jetzt natürlich sehr unterschiedlich, aber so auf 26 bis 28 Grad kommen wir im Sommer schon manchmal, ja. Ganz, ganz selten vielleicht mal an die 30 Grad dran.“ Jan Köhler spricht über die Temperatur des Müggelsees im Südosten von Berlin. Er sitzt vor einem Bootshaus direkt am Ufer und blickt auf das Wasser. Das Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei, kurz IGB, hat hier eine Forschungseinrichtung. Köhler untersucht die Ökologie der Lebensgemeinschaften in Gewässern. Das Besondere ist: Das IGB betreibt seit 40 Jahren eine Forschungsstation auf dem See und misst, wie sich das Wasser und die Ökologie über diese Zeit verändern. Jeden Montag fährt eines der Boote auf den See und holt Proben ein. Dadurch hat man hier weltweit einzigartige Daten, mit denen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler arbeiten können. Und diese Daten sind eindeutig: Der Klimawandel verändert den See und das Wasser.

Die Algenblüte wirkte an der Oder auch durch die hohen Außentemperaturen so fatal

Köhler: „Das ist jetzt insgesamt schon so ungefähr zwei Grad wärmer geworden als es in den Achtzigerjahren war. Also dieses Anderthalb-Grad-Ziel, von dem so viel geredet wird, das haben wir am Müggelsee schon lange erreicht, gerissen. Ja.“ Drei der vier vergangenen Sommer waren Dürresommer, es hat viel zu wenig geregnet, es war sehr heiß. Das hat auch die Gewässer verändert. Deutlich sichtbar waren die niedrigen Pegel der Flüsse und Seen. Was aber unter der Wasseroberfläche passiert und welche auch langfristigen Folgen das für Pflanzen, Algen, Fische, Muscheln und all die kleinen Lebewesen hat, die das Ökosystem 'Gewässer' ausmachen, das sieht man nicht so einfach. Das Fischsterben in der Oder im August war eine Ausnahme.
Die Ursachen für das Fischsterben werden im Bundesumweltministerium untersucht. Bettina Hoffmann ist dort Parlamentarische Staatssekretärin. Derzeit deutet alles darauf hin, dass toxische Algen die Auslöser waren. Ihre Blüte wurde durch das massenhafte Einleiten von Salzen aus einem polnischen Bergbau begünstigt. Und wegen der extrem hohen Temperaturen des Wassers war die Wirkung so fatal. „An der Oder ist es sehr deutlich geworden, weil da natürlich auch in weiten Teilen noch naturnahe Bereiche vorhanden sind, wo eben auch viele Fische sind. Wir haben andere große Flüsse, da ist der Fischreichtum gar nicht mehr so groß, dass man das sofort so sichtbar sehen würde. Aber das heißt ja nicht, dass das nicht doch auch passiert. Und unsere Flüsse sind sehr stark belastet und wir müssen da zu einer Trendwende kommen.“
Das Fischsterben in der Oder war extrem. Aber auch andere Gewässer leiden unter der Hitze und den niedrigen Pegeln. Im Bodensee wurden im Sommer beispielsweise viele tote Aale angespült – vermutlich haben sie die hohen Temperaturen nicht vertragen. Klar ist, je gesünder ein Gewässer ist, umso besser ist das Ökosystem gegen äußere Stressfaktoren wie hohe Temperaturen oder Niedrigwasser gewappnet, das sagt Christian Wolter, der sich zu Jan Köhler an den Bootsschuppen am Müggelsee gesetzt hat. Auch er forscht am IGB, befasst sich vor allem mit Fischen und ihren Lebensräumen in Flüssen und Seen. „Wenn die Morphologie des Flusses noch relativ intakt ist, dann haben wir auch bei niedrigen Durchflüssen ganz verschiedene Wasserkörper. Dann haben wir Altgewässer, die stehen. Dann haben wir auch noch die tieferen Rinnen, die noch relativ rasch fließen, enge Rinnen.“

Zu viele Nährstoffe aus Landwirtschaft und Abwässern in den Flüssen

Die unterschiedlichen Fischarten benötigen gerade in Stresssituationen solche unterschiedlichen Wasserkörper – warme und kalte Stellen, tiefe und flache oder auch stehendes und fließendes Wasser. Ein großer Wels zum Beispiel braucht tiefe Senken, um sich zu verstecken. Unbebaute Ufer mit Bäumen bieten Fischen Schatten. Stattdessen sind die Ufer meist befestigt, die Flüsse ausgebaut. „Wir leiden natürlich darunter, dass wir völlig überdimensionierte Querschnitte haben. Die Spree ist viel breiter und tiefer, als sie natürlicherweise war. Dann sind sie auch noch staureguliert, sodass es dann eben mehr seenartigen Stillwasser-Charakter bekommt mit all den Problemen, die dann eben auch ein nährstoffbelasteter See hat, dass es eben zu Algenblüten kommt im Gewässer.“
Das Grundproblem der Flüsse und Seen ist, dass zu viele Nährstoffe aus Landwirtschaft und den Abwässern eingeleitet werden. Durch die vielen Nährstoffe bilden sich Algen, vor allem bei hohen Temperaturen. Das Wasser wird trüb. Erst einmal produzieren die Algen Sauerstoff. Wenn sie aber absterben und an den Grund sinken, dann werden sie von Mikroorganismen abgebaut und das verbraucht Sauerstoff. „Das ist eben das größte Problem, das Fische im Sommer haben in den Gewässern, wenn sie nährstoffbelastet sind und dann der Sauerstoffgehalt in frühen Morgenstunden auch mal gegen Null gehen kann. Dass wir dann eben Fischsterben aufgrund von Sauerstoffmangel haben und gar nicht wegen der hohen Temperatur. Die hohe Temperatur trägt bloß dazu bei, dass die Kapazität des Wassers, Sauerstoff zu halten, geringer ist. Und bei Niedrigwasser wird dieses Problem noch ein bisschen verstärkt, wenn im Prinzip die gleiche organische Biomasse sich ein kleineres Wasservolumen teilen muss zur Respiration, dann ist da natürlich auch schneller ein Punkt erreicht, wo die Sauerstoffgehalte sehr niedrig sind.“
Der Sauerstoff im Wasser stammt zum ganz überwiegenden Teil aus der Photosynthese der Pflanzen. Und über die Nacht findet die nicht statt. Deshalb sind die frühen Morgenstunden so kritisch. Es gibt Fische, die damit umgehen können: Karpfen zum Beispiel. Aber alle sogenannten Lachsartigen, also Forellen, Lachse und Maränen beispielsweise oder auch Aale, alle samt beliebte und wertvolle Speisfische, brauchen einen höheren Sauerstoffgehalt. Ein Beispiel dafür, wie die exzessive Nutzung eines Flusses dieses Problem verstärkt ist der Hamburger Hafen, hier ist im Sommer kein Sauerstoff mehr im Wasser. Christian Wolter: „45 Kilometer Strecke ohne Sauerstoff. Dieses Jahr war das Sauerstoffloch 45 Kilometer lang. Da kommt nichts mehr durch. Das ist auch nicht attraktiv für Fische, dann dadurch zu wandern.“

Große Sauerstofflöcher in Gewässern

Das hat Wolter beobachtet. Ein großes Sauerstoffloch wie der Hamburger Hafen ist für wandernde Fische, die im Meer leben und in die Flüsse zum Laichen ziehen, in diesem Fall die Elbe, eine unüberwindbare Barriere. Zumindest im Sommer. Manche Arten warten dann, bis es wieder mehr Sauerstoff gibt. Je länger es aber im Sommer heiß ist und je später die Temperaturen fallen, umso schwieriger wird es für die Fische. Manche bleiben im Meer und laichen nicht oder versuchen es im nächsten Jahr wieder. Ganze Jahrgänge können so ausfallen. „Es sei denn, wie bei den Stören, wir haben tatsächlich jetzt auch tote Störe gefunden, die kein Zeichen hatten von einer Schiffskollision, die also wahrscheinlich da im Sauerstoffloch verreckt sind. Eine wandernde Art, die versucht dann natürlich durchzukommen, weil ihr intrinsischer Lebenszyklus halt sagt, sie muss Strom auf, und das ist durchaus das richtige Gewässer, in dem sie Strom auf will.“
Der Hamburger Hafen ist ein extrem genutzter Teil eines Flusses. Aber auch andere Flüsse in Deutschland sind durch den Menschen geprägt und bebaut. Gerade die großen Flüsse sind in erster Linie Wasserstraßen, sie sind bisher vor allem dazu da, Schiffen den Weg flussauf und flussab möglichst einfach zu machen - durch begradigte Flussläufe und befestigte Ufer. Für die Ökologie eines Flusses ist das ein Problem, das ist schon viele Jahre bekannt. Der Klimawandel und die Dürresommer verschärfen diese Situation jetzt aber. Die Bundesregierung arbeitet gerade an der Wasserstrategie, die den Umgang mit Wasser insgesamt unter den Bedingungen des Klimawandels regeln soll.
Das Containerschiff "Cosco Pride" fährt auf der Elbe vor dem Container-Terminal Tollerort im Morgennebel.
Die großen Flüsse, hier die Elbe, sind in erster Linie Wasserstraßen. Für die Ökologie eines Flusses ist das ein Problem. (picture alliance / dpa / Jonas Walzberg)
Derzeit ist diese Strategie in der Ressortabstimmung, im Februar 2023 soll sie verabschiedet werden, sagt Bettina Hoffmann, die parlamentarische Staatsekretärin im Umweltministerium. „Unsere Flüsse sind ja durch vielfältige Arten der Nutzung einem gewissen Druck ausgesetzt. Und der natürliche Zustand, das ist das Optimale. Und dann müssen wir sehen, dass wir das, wo wir das noch haben, erhalten und da, wo wir es nicht haben, wieder renaturieren. Das ist der eine Punkt. Dann die Nutzung im Schiffverkehr zum Beispiel. Kann ja nicht sein, dass wir das Gewässer den Schiffen anpassen, sondern wir müssen die Schiffe dem Gewässer oder den Möglichkeiten unserer Gewässer anpassen. Da gibt es technische Lösungen. Da gibt es zum Beispiel Schiffe mit weniger Tiefgang. Da gibt es aber auch die Frage, welches ist das geeignete Transportmittel überhaupt? Denn wir haben ja auch am Rhein gesehen: Es konnte gar nicht mehr entladen werden und ähnliches. Also da muss man sich über Nutzungskonzepte auch in der Schifffahrt Gedanken machen.“

Spagat: Elbe soll weiter befahren und eine gute Wasserqualität erhalten werden

Der Rhein ist die wichtigste Wasserstraße in Deutschland. Vor allem Massengüter wie Futtermittel, Kohle, Stahl und Öl werden hier in die Industriezentren im Süden transportiert. Der Rhein speist sich im Sommer vor allem aus dem Schmelzwasser der Gletscher in den Alpen. Wenn diese Gletscher nun durch den Klimawandel immer weiter abschmelzen, dann wird die Schifffahrt im Sommer schwieriger werden, das sagen die Prognosen. Etwas anders sieht es an der Elbe aus. Die Elbe ist ökologisch ein besonderer Fluss, weil sie von Tschechien bis kurz vor Hamburg ohne Wehr durchfließt. Für wandernde Fischarten ist das wichtig. Die Elbe speist sich vor allem aus Mittelgebirgen, ist von den abschmelzenden Gletschern also nicht betroffen. Umso mehr von ausbleibendem Regen. In diesem Sommer lag das Flussbett wieder einmal fast trocken, wie Tobias Gierra, vom Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt Elbe bestätigt. „Man kann das nicht verleugnen, dass aktuell sehr wenig Schifffahrt auf der Elbe stattfindet. Und das hat vor allen Dingen auch mit den Dürrejahren zu tun. Seitdem ist der Transport jedes Jahr rückläufig.“
Gierra ist auch Projektgruppenleiter des Gesamtkonzeptes Elbe. Das ist der Versuch, Ökologie, Naturschutz, Schifffahrt, Hochwasserschutz und eine gute Wasserqualität gleichzeitig zu gewährleisten. Viele Naturschutzverbände drängen darauf, die Schifffahrt – vor allem die Güterschifffahrt - dabei nicht mehr in den Vordergrund zu stellen und die Elbe nicht mehr als Wasserstraße zu behandeln, weil der Verkehr praktisch zum Erliegen gekommen ist. Tobias Gierra verweist allerdings auf die Wetterprognosen, die vorhersagen, dass es eigentlich genug Wasser für die Schiffe geben müsste. „Auf jeden Fall kann man die aktuellen Dürrejahre noch nicht mit dem Schlagwort Klimawandel erklären. Aktuell sind das noch extreme Wetterereignisse.“
Deshalb wird die Elbe weiterhin als Schifffahrtstraße bebaut, wenn auch immer mit dem Fokus, sie als ökologisch wertvolles Gewässer zu erhalten. Aber eben immer auch mit dem Ziel, dass theoretisch Frachtschiffe hier fahren könnten. „Im Mittel versuchen wir eine Fahrrinnentiefe gleichwertig zu gewährleisten, die der Schifffahrt eine gewisse Planungssicherheit gibt.“

Bodensee: Klimawandel vermindert Wasseraustausch von oben nach unten

Dazu dienen zum Beispiel Buhnen, Dämme, die rechtwinklig vom Ufer aus in den Fluss gebaut sind. Sie erhöhen die Fließgeschwindigkeit in der Fahrrinne, das Wasser fließt schneller ab. Die Wasserstrategie des Bundesumweltministeriums will genau das Gegenteil erreichen, dass das Wasser langsamer abfließt, länger auf den Flächen, in den Auen und den Gewässern gehalten wird. Das soll als Vorsorge gegen Trockenheit dienen. Aber nicht nur Flüsse wie die Elbe verändern sich durch die wärmeren Temperaturen, auch die Seen wie der größte deutsche See, der Bodensee.
Frank Peeters ist Limnologe – also Seewissenschaftler – an der Universität Konstanz und untersucht den Bodensee genau auf diese Veränderungen hin. Seen sind im Sommer geschichtet, oben ist es warm, unten kalt. In die obere Schicht kommt tagsüber das Sonnenlicht, Algen und Pflanzen betreiben Photosynthese und produzieren Sauerstoff. Der bleibt aber in der oberen Schicht. Im Winter dann gleichen sich die Temperaturen an und die Schichtung löst sich auf. „Dann wird von oben Wasser nach unten transportiert. Und dieses Wasser bringt dann sauerstoffreiches Wasser in große Tiefen und belüftet den See sozusagen über die ganze Wassersäule.“
Und das ist für den See sehr wichtig, sagt Peeters. Der Klimawandel vermindert diesen Wasseraustausch von oben nach unten. Die höheren Temperaturen im Sommer verstärken die Schichtung. Wenn es heißer ist, dann sind die Unterschiede von oben nach unten größer, die Schichten sind stärker getrennt. Das ist aber noch nicht alles. „Wenn jetzt die Winter wärmer werden, passiert es dann häufiger, dass im Winter weniger Mischung stattfindet. Und dann gibt es weniger oft diese Wintermischung. Also das ist der eine Faktor, der andere Faktor ist, dass bei Erwärmung in der Regel auch die Schichtung dann früher einsetzt, es wird früher warm nach der Wintermischung, das heißt die Periode im Winter, in der Mischung stattfindet, wird kürzer.“

Geochemie von Seen ändert sich bei Sauerstoffmangel in der Tiefe

Der bekannteste und wichtigste Speisefisch im Bodensee ist das Felchen, ein lachsartiger Fisch, wie die Forelle auch. Diese brauchen kaltes, sauerstoffreiches Wasser, vor allem zum Laichen. „Im ganz tiefen Wasser vom Bodensee zum Beispiel, da sinken die Eier der Felchen ab bis auf das Sediment und dass ist über 200 Meter tief und wenn dort dann kein Sauerstoff mehr sein sollte, weil zum Beispiel die Wintermischung ausgesetzt hat und keinen Sauerstoff nachtransportiert hat, dann können diese Felchen-Eier nicht überleben im ganz tiefen Wasser. Also es ist vor allem für solche Fischlarven, Fischeier oder Organismen, die im Tiefen atmen müssen, wichtig. Und ganz entscheidend für Seen allgemein ist nun, wenn dort unten irgendwann kein Sauerstoff mehr ist, dann ändert sich die ganze Geochemie dort unten. Dann kommen Stoffe aus dem Sediment heraus wieder in die Wassersäule. Es kann H2S entstehen, das stinkt dann so nach fauligen Eiern, und die Lebensbedingungen werden dann extrem feindlich dort unten.“
Wie in den Flüssen können die höheren Temperaturen auch am Bodensee bewirken, dass es weniger Sauerstoff für die Organismen gibt, hier vor allem im tiefen Wasser. Noch, sagt Peeters, ist das Problem nicht bedrohlich, weil es insgesamt wenig Algen im Bodensee gibt und dadurch die Abbauprozesse der Mikroorganismen nicht zu viel Sauerstoff verbrauchen. Auch einen warmen Winter mit wenig Mischung verkraftet der See gut. Wenn es aber insgesamt wärmer wird, könnten die Fische, die kaltes Wasser brauchen, ein Problem bekommen.
Der Klimawandel verändert aber nicht nur Ökosysteme für die Lebewesen im Wasser, auch auf uns Menschen hat er direkte Auswirkungen. Sabine Hilt ist Wissenschaftlerin am Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei in Berlin. Dessen Forschungseinrichtung amMüggelsee befindet sich direkt neben einer großen Anlage der Berliner Wasserwerke. Hier wird Seewasser für die Trinkwasserversorgung der Stadt gefördert, über ein sogenanntes Uferfiltrat, das Schadstoffe aus dem Wasser zurückhalten soll. „Das ist ja eine relativ lange Filterstrecke, die das Wasser durchlaufen muss. Schwierig wird es mit gelösten Substanzen, die nicht alle zurückgehalten werden.“

Bei Starkregen leiten überlastete Wasserwerke Abwässer direkt in die Flüsse

Auch hier im Müggelsee gab es wegen der hohen Wassertemperaturen schon Blaualgenblüten im Sommer. Wenn sich die Blaualgen massenhaft vermehren und blühen, dann bilden sich manchmal grüne oder blaue Teppiche auf dem Wasser, was beim Baden sehr unangenehm ist. Einige Arten geben Toxine ins Wasser ab, Giftstoffe, die andere Lebewesen schädigen können. Manche sind auch für den Menschen bedrohlich. Die Stoffe werden nach bisherigen Erkenntnissen gut herausgefiltert. Sabine Hilt und ihre Kollegen untersuchen gerade, wie sich das mit Rückständen von Medikamenten verhält, wie gut die gefiltert werden. Sie stammen aus unseren Abwässern. „Da sprechen wir dann über auch so relativ schwierige Substanzen wie Röntgenkontrastmittel, die eben von der chemischen Struktur so sind, dass sie nicht komplett zurückgehalten werden bei der Uferfiltration.“
Und noch etwas kommt hinzu: Durch den Klimawandel gibt es mehr extreme Wetterereignisse wie Starkregen. Der fließt in Berlin wie auch in den meisten anderen Städten in das Abwassersystem, das auch die Abwässer aus den Haushalten aufnimmt. Wenn bei Starkregen nun sehr große Wassermengen schnell in die Kanalisation fließen und diese droht überzulaufen, dann leiten die Wasserwerke das ungeklärte Wasser direkt in die Flüsse, die Spree und den Landwehrkanal beispielsweise. Und damit all die Fäkalien, Gifte und schädlichen Substanzen, die darin enthalten sind. Aber auch die Dürre ist problematisch, wie das Beispiel Müggelsee zeigt: Der wird aus der Spree gespeist. Wenn dort wie in diesem Sommer kaum noch Wasser fließt, dann wächst auch die Konzentration der Stoffe aus den Abwässern flussabwärts, die möglicherweise schädlich sind, weil sie schlicht nicht mehr so gut verdünnt werden.