Immer wärmere Flüsse mit Sauerstoffmangel

"Wir wissen, dass die Erwärmung des Klimas zu einer Erwärmung und einem Sauerstoffverlust in den Ozeanen geführt hat, aber wir haben nicht erwartet, dass dies auch in fließenden, flachen Gewässern passiert", erklärte Studienautorin Li Li von der Pennsylvania State University (USA) in einer Aussendung der Universität für Bodenkultur (Boku) Wien. Schließlich erleichtert das fließende Wasser in Flüssen und Bächen den Gasaustausch zwischen Luft und Wasser und Licht fördert die Photosynthese und damit die Sauerstoffproduktion, schreiben die Forscher in der Arbeit. Doch die Ergebnisse der aktuellen Studie würden "erhebliche Auswirkungen auf die Wasserqualität sowie die Gesundheit der aquatischen Ökosysteme zeigen".

Die Forscher haben für die Studie ein Deep-Learning-Modell trainiert, das aus Daten u.a. über Wetter, Wasserqualität, Topographie, Landnutzung die tägliche Wassertemperatur und Sauerstoffgehalt der untersuchten Flüsse (152 davon in Österreich) rekonstruiert und für die Zukunft prognostiziert hat. Demzufolge nimmt die Wassertemperatur in Flüssen schneller zu als jene von Ozeanen, aber langsamer als jene von Seen. Die mittlere Erwärmungsrate des Flusswassers pro Jahrzehnt betrug 0,16 Grad Celsius in den USA und 0,27 Grad Celsius in Mitteleuropa, was bei 85 Prozent der Flüsse auf den Anstieg der Lufttemperatur zurückzuführen ist.

Der Studie zufolge erwärmten sich städtisch geprägte Flüsse in der jüngeren Vergangenheit am schnellsten, u.a. aufgrund von Hitzeinseln, und warmem Abwasser, während die Wassertemperatur von Flüssen, die vorwiegend durch landwirtschaftlich genutzte Regionen fließen, am langsamsten stieg, sie gleichzeitig aber die schnellste Sauerstoffabnahme aufwiesen. Für die Zukunft prognostiziert das Modell, dass sich bis 2100 die Änderungsraten bei der Wassertemperatur und der Sauerstoffabnahme noch erhöhen werden. In den nächsten 70 Jahren könnten speziell in den USA bestimmte Fischarten aufgrund längerer Perioden mit sehr geringen Sauerstoffkonzentrationen vollständig aussterben.

Im Gegensatz zu den Fließgewässern in den USA sei in den untersuchten österreichischen Bächen und Flüssen die Gefahr für sehr geringe Sauerstoffkonzentrationen kaum gegeben. "Dennoch ist in Österreich im gegenwärtigen Jahrhundert, unter den Vorzeichen der untersuchten Klimaszenarien, mit einem nahezu flächendeckenden Temperaturanstieg und einer Abnahme der Sauerstoffkonzentrationen in den Fließgewässern zu rechnen", erklärte Christoph Klingler vom Institut für Hydrologie und Wasserwirtschaft der Boku. Dabei sei ein vollständiger Gletscherschwund, der in einigen Gewässern noch zu einer weiteren Verschärfung zumindest hinsichtlich der Temperaturerhöhung führen würde, in den Studienergebnissen noch gar nicht berücksichtigt.

Die im Wasser lebenden Tiere würden dadurch weiter beeinträchtigt, da deren Sauerstoffbedarf mit steigender Wassertemperatur meist ebenfalls ansteigt. Eine Konsequenz daraus sei zum Beispiel die Verschiebung von Lebensräumen in Richtung Quelle, "wodurch vor allem die Forellenregion eine Verkleinerung erfahren wird", so Klingler.

(S E R V I C E - Internet: https://doi.org/10.1038/s41558-023-01793-3)