Zebra-Muscheln im Baggersee: klares Wasser, aber giftige Algen
Ein 24 ha großer Baggersee nordöstlich von Bremen wird seit 2016 regelmäßig überwacht. 2018 wurden erstmals Zebra-Muscheln (Dreissena polymorpha) nachgewiesen; bis 2022 besiedelten sie den Uferbereich mit bis zu 4.000 Individuen pro Quadratmeter. Die Secchi-Tiefe stieg von 1,2 m (2017) auf 3,8 m (2023), Chlorophyll a sank von 28 auf 6 µg/L. Der Gesamtphosphor blieb mit 45–55 µg/L praktisch unverändert. Gleichzeitig stieg die Konzentration des Cyanobakterien-Toxins Microcystin von unter 1 µg/L auf 12 µg/L; Blaualgenblüten traten nun im Spätsommer auf. Makrophyten bedeckten 2023 erstmals 30 % der Seefläche. Der Angelverein freut sich über das klare Wasser und möchte die Muscheln schützen, die Gemeinde prüft ein Badeverbot und eine Phosphatfällung, der örtliche Naturschutzbund fordert die Entfernung der Muscheln. Ein Gutachten bezeichnet die Muscheln als „Ökosystem-Ingenieure, die den See sauber machen“.
1. Erklären Sie mit den Daten, wie die Muscheln die Secchi-Tiefe erhöhen, und begründen Sie, warum ein klarerer See dadurch nicht automatisch „sauberer“ ist.
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Mechanismus der Klarheit: Zebra-Muscheln sind Filtrierer; eine mittelgroße Muschel kann pro Tag etwa einen Liter Wasser klarfiltern. Bei bis zu 4.000 Tieren pro Quadratmeter ergibt sich eine enorme Filterleistung, die das Phytoplankton im Freiwasser stark dezimiert. Die Chlorophyll-a-Konzentration sinkt entsprechend von 28 auf 6 µg/L, das Licht dringt tiefer ein, die Secchi-Tiefe steigt auf 3,8 m. Die Ausbreitung der Makrophyten ist eine Folge der besseren Lichtversorgung.
Warum das nicht „sauber“ bedeutet:
- Der Gesamtphosphor ist unverändert. Phosphor wurde nicht aus dem System entfernt, sondern umverteilt: Die Muscheln filtern partikuläres Material und scheiden es als Faeces und Pseudofaeces am Sediment ab (Biodeposition) oder geben gelöstes Phosphat und Ammonium direkt ins Wasser ab.
- Das Sediment wirkt damit als Phosphorspeicher, der im Spätsommer bei Sauerstoffmangel über dem Grund wieder freigesetzt wird – genau dann, wenn Cyanobakterien profitieren.
- Die Muscheln filtrieren selektiv: gut fressbare, einzellige Algen verschwinden, koloniebildende und schleimige Cyanobakterien werden zurückgewiesen oder überleben die Darmpassage. Die Konkurrenz wird also zugunsten der giftbildenden Arten verschoben. Der Microcystin-Anstieg von unter 1 auf 12 µg/L ist der Beleg.
Fazit: Klarheit ist ein optischer Parameter, kein Güteparameter. Für die Bewertung nach Wasserrahmenrichtlinie zählen biologische Qualitätskomponenten wie Algenzusammensetzung und Toxinbildung – und die haben sich verschlechtert.
2. Bewerten Sie die drei vorgeschlagenen Maßnahmen (Badeverbot, Phosphatfällung, Entfernung der Muscheln) nach Wirksamkeit, Nebenwirkungen und Praktikabilität und sprechen Sie eine Empfehlung aus.
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Badeverbot: Wirkt unmittelbar und gezielt gegen das eigentliche Gesundheitsrisiko. Die Weltgesundheitsorganisation nennt für Microcystin im Badegewässer einen Leitwert von 10 µg/L; mit 12 µg/L ist er überschritten, an Uferansammlungen können die Werte deutlich höher liegen. Kosten gering, Nebenwirkung: Akzeptanzverlust, aber kein ökologischer Schaden. Kurzfristig unverzichtbar, bekämpft aber nur das Symptom.
Phosphatfällung: Setzt bei der Ursache an, wirkt aber nur, wenn Phosphor tatsächlich limitierend ist – bei 45–55 µg/L Gesamtphosphor ist der See bereits eutroph, und die interne Belastung aus dem Sediment sowie die Biodeposition der Muscheln treiben die Cyanobakterien weiter an. Fällungsmittel müssen daher mehrfach und hypolimnisch dosiert werden; Fällungsflocken können Makrophyten und Bodenorganismen beeinträchtigen, und die Kosten sind erheblich. Sinnvoll ist eher, die externen Einträge im Einzugsgebiet zu senken.
Entfernung der Muscheln: Technisch kaum machbar bei 4.000 Individuen/m² und 24 ha Fläche; die Tiere siedeln bis in mehrere Meter Tiefe. Nach der Entfernung kehrt das Phytoplankton zurück, die Trübung nimmt wieder zu, und die Muscheln wandern aus dem Umland schnell wieder ein. Zusätzlich verlören tauchende Wasservögel eine Nahrungsquelle. Nicht empfohlen.
Empfehlung: Sofort Badeverbot und Information der Öffentlichkeit, parallel Ursachenbekämpfung durch Reduktion der Phosphoreinträge im Einzugsgebiet, dazu ein engmaschiges Toxinmonitoring. Die Muscheln nicht entfernen – sie sind ein Symptom, nicht die Ursache.
3. Formulieren Sie eine Hypothese, warum Microcystin gerade im Spätsommer ansteigt, und nennen Sie zwei Messgrößen, mit denen Sie diese Hypothese prüfen würden (mit erwartetem Ergebnis).
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Hypothese: Im Spätsommer verstärkt eine Kombination aus thermischer Schichtung, Phosphorrücklösung aus dem Sediment und selektivem Fraßdruck der Muscheln die Cyanobakterien.
Begründungskette: Die sommerliche Schichtung trennt einen warmen, hellen Oberflächenwasserkörper von einem kühleren Hypolimnion. Im Hypolimnion wird der Sauerstoff durch die mikrobielle Zersetzung der abgesunkenen Muschel-Faeces aufgezehrt; unter anoxischen Bedingungen wird Eisen(III)-gebundenes Phosphat reduziert und freigesetzt. Dieser interne Phosphor-Puls erreicht bei Herbstzirkulation oder durch nächtliche Konvektion die euphotische Zone. Gleichzeitig haben die Muscheln konkurrenzstarke Algen entfernt, und hohe pH-Werte am Nachmittag (CO₂-Zehrung durch Photosynthese) begünstigen Cyanobakterien, die CO₂-Konzentrationen effizient nutzen und Gasvesikel für die optimale Tiefenlage besitzen.
Messgrößen:
- Tiefenprofile von Sauerstoff, Temperatur und gelöstem reaktivem Phosphat, wöchentlich im Juli–September. Erwartung: Sauerstoffabnahme und Phosphatanstieg über dem Sediment, zeitlich vor dem Microcystin-Gipfel.
- Biomasse und Toxingen-Gehalt von Microcystis (Mikroskopie oder qPCR auf mcyA) getrennt nach Tiefe sowie der Anteil koloniebildender Formen am Phytoplankton. Erwartung: Anstieg der Microcystis-Biomasse relativ zu anderen Algen, mit Maximum nach dem Phosphatpuls.
Ergänzend denkbar: Zooplankton-Biomasse als Maß für die Fraßkontrolle und pH-Tagesgang zur Prüfung des CO₂-Effekts.