Nährstoffgebundene Sedimente in Zeiten des Klimawandels: Monitoring und naturbasierte Lösungen für Oberflächengewässer

Zusammenfassung In aquatischen Ökosystemen sind Sedimente langfristige Nährstoffspeicher, die biogeochemische Kreisläufe und damit die Primärproduktion steuern. Diese Nährstoffdynamik reagiert äußerst empfindlich auf Umweltveränderungen. Insbesondere auf solche, die durch anthropogene Verschmutzung und den Klimawandel verursacht werden und die durch eine verstärkte Nährstofffreisetzung (Eutrophierung) das ökologische Gleichgewicht destabilisieren können. Diese Publikation befasst sich mit der Herausforderung am Beispiel des künstlichen, eutrophen Altmühlsees in Deutschland. Beschrieben wird ein integraler Ansatz, der Folgendes kombiniert: 1) Freeze-Cores zur Charakterisierung der Sedimentstratigraphie und Quantifizierung der chemischen Speziation von Phosphor, 2) kontinuierliche Überwachung physikalischer Parameter (Temperatur, Sauerstoff, pH-Wert in unterschiedlichen Tiefen) und 3) hydrodynamische 2D-Modellierung zur Simulation von Strömungsverhältnissen bei variierenden Abflüssen. Erste Ergebnisse zeigen eine starke Kopplung zwischen diesen Prozessen: Die beobachtete thermische Schichtung führt zu einer täglichen Sauerstoffverarmung nahe der Sediment-Wasser-Grenzfläche, welche wiederum die Freisetzung von Phosphor aus den Sedimenten fördert. Dies gilt als wesentlicher Treiber für Cyanobakterienblüten und eine abnehmende Wasserqualität. Darüber hinaus zeigt die hydrodynamische Modellierung, dass Strömungsmuster den Sedimenttransport und die Nährstoffmobilisierung erheblich beeinflussen. Zusammenfassend zeigt dieses Projekt, dass ein ganzheitlicher, multidisziplinärer Ansatz unerlässlich für die Entwicklung wirksamer, nachhaltiger Bewirtschaftungsstrategien ist, mit denen die Widerstandsfähigkeit aquatischer Ökosysteme angesichts des zunehmenden Drucks durch Umweltverschmutzung und Klimawandel wiederhergestellt werden kann.