Die Lagunen, die zuerst beim Klimawandel Alarm schlagen

Mehr als 100 flache Seen und Lagunen liegen wie eine Kette an der Atlantikküste von Südbrasilien bis Uruguay. Sie wirken ruhig, reagieren aber äußerst schnell auf Veränderungen. Starkregen spült Dünger, Abwasser und Schadstoffe hinein. Dürre lässt häufiger salziges Meerwasser vordringen. Wind wirbelt den Grund auf und setzt dort gespeicherte Nährstoffe frei. So kann sich die Wasserqualität innerhalb kurzer Zeit verändern. Weil Küstenlagunen so schnell auf Belastungen reagieren, könnten sie im Klimawandel als natürliche Frühwarnsysteme dienen, wie ein internationales Forschungsteam im Journal One Ecosystem vorschlägt. Mikroorganismen, Wasserchemie und Satellitenbilder sollen anzeigen, wann Hitze, Verschmutzung und Extremwetter ein Gewässer aus dem Gleichgewicht bringen. Ein fertiges Alarmsystem gibt es noch nicht. Zunächst müssen Langzeitmessungen klären, welche Veränderungen zuverlässig vor Algenblüten, Sauerstoffmangel oder Artenverlust warnen. Küstenlagunen machen den Klimawandel früh messbar Das Gebiet erstreckt sich über rund 1.000 Kilometer. Nach Angaben der Autoren handelt es sich um das weltweit größte zusammenhängende System flacher subtropischer Küstenseen dieser Art. Die meisten Gewässer enthalten trotz ihrer Nähe zum Atlantik überwiegend Süßwasser. Regen, Grundwasser und große Einzugsgebiete liefern ständig Nachschub. Sandbarrieren trennten die Lagunen im Laufe der Erdgeschichte schrittweise vom Meer ab. ANZEIGE ANZEIGE Viele Lagunen sind so flach, dass Wind das Wasser regelmäßig bis zum Grund durchmischt. Dabei gelangen Sedimente und darin gespeicherte Nährstoffe erneut in die Wassersäule. Temperatur, Trübung und Sauerstoffgehalt können sich dadurch rasch verändern. Auch das Wachstum von Algen reagiert auf solche Schwankungen. Die Autoren bezeichnen die Region laut Pensoft als „natürliches Labor für vergleichende und wiederholbare Untersuchungen“. El Niño verändert die Lagunen besonders stark Die Lagunen unterscheiden sich bei Klima, Salzgehalt, Landnutzung und Verschmutzung. Einen starken Einfluss hat die El-Niño-Südliche-Oszillation. Während El-Niño-Phasen fällt in Teilen der Region mehr Regen. Flüsse transportieren dann zusätzliche Nährstoffe, Sedimente und Schadstoffe in die Gewässer. In trockenen Phasen kann dagegen der Einfluss des Atlantiks zunehmen. Mit dem eindringenden Meerwasser steigt der Salzgehalt. Das verändert die Lebensbedingungen für Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen. Manche Arten kommen mit den Schwankungen zurecht. Andere verschwinden oder werden von besser angepassten Organismen verdrängt. Solche Wechsel machen die Region für die Forschung besonders interessant. In kurzer Entfernung lassen sich zahlreiche Gewässer unter unterschiedlichen Belastungen vergleichen. Vier Regionen sollen das Warnnetz tragen Als Ausgangspunkte nennen die Fachleute vier größere Gebiete: das Tramandaí-Flusssystem, die Patos-Lagune, das Mangueira-Mirim-System und die Küstenlagunen Uruguays. Dort existieren bereits Forschungsstationen, Messreihen oder wissenschaftliche Kooperationen. Gemeinsame Standards könnten Daten aus Brasilien und Uruguay erstmals direkt vergleichbar machen. Gemessen werden sollen klassische Werte wie Wassertemperatur, Sauerstoff, Salzgehalt, Nährstoffe und Wasserstand. Hinzu kommen Daten über Algen, Fische, Wasserpflanzen und andere Organismen. Satelliten könnten große Flächen regelmäßig auf Trübung, Algenblüten und veränderte Wasserstände prüfen. Nach Starkregen ließen sich zudem Sedimentfahnen und Einträge aus angrenzenden Flächen verfolgen. Mikroorganismen könnten besonders früh warnen Eine wichtige Aufgabe wird den winzigen Bewohnern der Lagunen zugeschrieben. Bakterien und andere Mikroorganismen reagieren oft schnell auf Hitze, Sauerstoffmangel, Nährstoffüberschüsse oder Schadstoffe. Ihre Zusammensetzung kann sich verändern, lange bevor Fische sterben oder große Wasserpflanzen verschwinden. Solche Verschiebungen dienen später als frühe Warnzeichen. Auch Umwelt-DNA soll helfen. Sie besteht aus Erbgutspuren, die Tiere, Pflanzen und Mikroben im Wasser hinterlassen. Damit lässt sich erfassen, welche Arten in einer Lagune vorkommen. Die Autoren nennen außerdem Gene für Antibiotikaresistenzen und molekulare Stressmarker. Sie liefern Hinweise auf Abwasser, Medikamente oder andere Belastungen. Schadstoffe treffen auf Hitze und Starkregen Parallel sollen Wasser und Sedimente auf Pestizide, Arzneimittelrückstände, Industriechemikalien und Mikroplastik untersucht werden. Viele Stoffe gelangen über Landwirtschaft, Städte und Abwässer in die Lagunen. Starkregen kann mehrere Belastungen gleichzeitig verstärken. Er spült Dünger, Schmutz und Abwasser aus großen Einzugsgebieten in die flachen Seen. Hohe Temperaturen beschleunigen anschließend biologische Prozesse. Unter bestimmten Bedingungen wachsen Algen besonders stark. Beim Abbau der Biomasse verbrauchen Mikroorganismen Sauerstoff. In extremen Fällen entsteht Sauerstoffmangel, der Fische und andere Wasserbewohner bedroht. Auch trübes Wasser kann langfristige Folgen haben. Es nimmt Unterwasserpflanzen das Licht und verändert dadurch den gesamten Lebensraum. Noch fehlt ein verlässlicher Alarmwert Die Publikation nennt weder einen festen Kipppunkt noch einen einzelnen Messwert, der zuverlässig Alarm auslöst. Auch ein einheitlicher Frühwarnindex für die mehr als 100 Lagunen existiert bislang nicht. Erst längere Datenreihen müssen klären, welche Kombination aus Mikroorganismen, Wasserchemie, Artenvielfalt und Satellitenbeobachtungen bevorstehende Schäden früh genug ankündigt. Die Ausgangslage ist zudem ungleich. Einige große Lagunen werden seit Jahren untersucht. Über zahlreiche kleinere Gewässer ist deutlich weniger bekannt. Flache subtropische Seen tauchen in der internationalen Gewässerforschung außerdem seltener auf als Seen in gemäßigten Klimazonen. Das geplante Netzwerk soll diese Lücken schließen. Die große Zahl ähnlicher Gewässer bietet dabei einen Vorteil. Reagieren mehrere Lagunen unter vergleichbaren Bedingungen gleich, lassen sich Warnmuster besser von örtlichen Besonderheiten trennen. Mikroorganismen, Schadstoffanalysen und Satellitenbilder können dann erfassen, wie sich Belastungen aufbauen – bevor Algenblüten, Sauerstoffmangel oder Artenverluste kaum noch rückgängig zu machen sind. Kurz zusammengefasst: Mehr als 100 flache Küstenlagunen in Brasilien und Uruguay reagieren besonders schnell auf Starkregen, Dürre, Verschmutzung und steigende Temperaturen. Mikroorganismen, Wasserchemie, Umwelt-DNA und Satellitendaten könnten künftig früh anzeigen, wann Algenblüten, Sauerstoffmangel oder Artenverluste drohen. Ein fertiges Klima-Frühwarnsystem gibt es noch nicht: Langzeitmessungen müssen erst klären, welche Veränderungen zuverlässig vor schweren Schäden warnen. Von Anne Bajrica