Jahrzehntelang galt Phosphor als der wichtigste Nährstoff, der die biologische Produktion im Bottnischen Meerbusen begrenzt. Eine neue Studie unter der Leitung von Forschern der Universität Umeå zeigt nun, dass sich dies grundlegend ändert. Die Bottnische See ist zunehmend stickstofflimitiert, während sich der Bottnische Acker in dieselbe Richtung entwickelt.
Das Verhältnis von Stickstoff zu Phosphor beeinflusst, welche Organismen im Meer gedeihen und wie das Ökosystem funktioniert. Bei zunehmender Stickstofflimitierung können stickstofffixierende Cyanobakterien gefördert werden, von denen einige im Sommer große Algenblüten bilden. Die Ergebnisse basieren auf 30 Jahren schwedischer und finnischer Messdaten und wurden in Scientific Reports veröffentlicht. Die Studie liefert die erste umfassende Bewertung der Veränderungen des Nährstoffgleichgewichts im Bottnischen Meerbusen im Laufe der Zeit.
Historisch galt die nördliche Ostsee weitgehend als phosphorlimitiert. Die Forscher stellten jedoch fest, dass die Phosphorkonzentrationen in den letzten drei Jahrzehnten deutlich angestiegen sind, während die Stickstoffwerte stabil geblieben oder gesunken sind. Dadurch hat sich das Verhältnis der beiden Nährstoffe verändert, und der limitierende Nährstoff für die biologische Produktion im Meer wurde neu bestimmt. „Wir beobachten eine deutliche Verschiebung im Nährstoffgleichgewicht der Bottnischen See. Das Nährstoffgleichgewicht, das das Gebiet vor einigen Jahrzehnten prägte, existiert nicht mehr. Dies ist von Bedeutung, da der limitierende Nährstoff die Funktionsweise des gesamten Ökosystems beeinflusst“, erklärt Siv Huseby, Forscherin am Umeå Marine Sciences Centre und Hauptautorin der Studie.
Die Forscher fanden heraus, dass die Bottnische See kurz nach der Jahrtausendwende von einer Phosphor- zu einer Stickstofflimitierung überging. Der Bottnische Acker ist weiterhin phosphorlimitiert, doch ist dort derselbe Trend erkennbar, was darauf hindeutet, dass ähnliche Veränderungen in Zukunft auftreten könnten. Steigende Phosphorkonzentrationen könnten zudem zu einer höheren Primärproduktion beitragen und Bedingungen schaffen, die stickstofffixierende Cyanobakterien begünstigen. Solche Algenblüten nehmen in Teilen der nördlichen Ostsee bereits zu und stehen oft im Zusammenhang mit Eutrophierungsproblemen wie trübem Wasser, sauerstoffarmen Meeresböden und Störungen mariner Ökosysteme, die von Kleinstlebewesen bis hin zu Fischpopulationen alles beeinträchtigen können. „Ich war überrascht vom deutlichen Rückgang des DIN:DIP-Verhältnisses, insbesondere im Bottnischen Meerbusen. Setzt sich dieser Trend fort, könnte das Gebiet innerhalb weniger Jahrzehnte stickstofflimitiert werden. Stickstoffmangel begünstigt fädige Cyanobakterien gegenüber anderem Phytoplankton, was Ökosysteme stören und das Risiko schädlicher Algenblüten erhöhen kann. Wir beobachten bereits vermehrt diese Cyanobakterien in der Bottnischen See, und sie könnten auch im Bottnischen Meerbusen häufig auftreten“, sagt Huseby.
Eine mögliche Erklärung für den Anstieg der Phosphorwerte ist, dass phosphorreiches Wasser aus der zentralen Ostsee nordwärts in den Bottnischen Meerbusen strömt. Die Forscher argumentieren, dass dies die enge Verknüpfung der Umweltbedingungen in verschiedenen Teilen der Ostsee verdeutlicht. Die Ergebnisse haben Auswirkungen auf das Umweltmanagement. Bisherige Strategien basieren auf langjährigen Annahmen über die Nährstofflimitierung in den nördlichen Ostseegewässern. Laut den Forschern müssen diese Annahmen angesichts der sich verändernden Bedingungen möglicherweise überdacht werden. „Um die Eutrophierung im Bottnischen Meerbusen zu reduzieren, müssen die Anstrengungen in der gesamten Ostsee fortgesetzt werden. Ein Großteil des Phosphoranstiegs stammt aus der zentralen Ostsee, weshalb die regionale Zusammenarbeit im Rahmen der HELCOM, der Kommission zum Schutz der Meeresumwelt der Ostsee, unerlässlich ist. Die Reduzierung von sauerstoffarmen Zonen, die Senkung des Nährstoffeintrags und die Bekämpfung des Klimawandels sind entscheidend, um schädliche Cyanobakterienblüten einzudämmen“, so Huseby.
Die Studie wurde von Forschern des Umeå Marine Sciences Centre und des Departments für Ökologie, Umwelt und Geowissenschaften der Universität Umeå durchgeführt. Dabei wurden Überwachungsdaten aus Schweden und Finnland verwendet, die zwischen 1994 und 2023 erhoben wurden.
Begriffe:
Die Bottnische See ist der südliche Teil des Bottnischen Meerbusens, also des nördlichen Arms der Ostsee zwischen Schweden und Finnland.
Sie liegt nördlich der Ålandsee und wird im Norden durch den Nordkvark vom noch nördlicheren Bottnischen Busen, schwedisch Bottenviken, getrennt. Das Wasser ist dort brackig und deutlich weniger salzig als in der zentralen Ostsee. In der Studie der Universität Umeå ist die Bottnische See das Gebiet, das kurz nach der Jahrtausendwende von der Phosphor- zur Stickstofflimitierung übergegangen ist.
