Wenn immer mehr CO2 ausgestoßen wird und die Temperaturen an Land und im Wasser steigen, macht der Klimawandel nicht nur den Meeren und ihren Bewohnern zu schaffen, sondern in besonderem Maße auch den Seen und Flüssen. Süßwasser-Ökosysteme gehören zu den am stärksten gefährdeten Ökosystemen der Erde, warnt das "World Climate Statement", das mehr als 100 Fachgesellschaften für Wasserforschung aus der ganzen Welt im September 2020 veröffentlichten. Seen und Flüsse bedeckten zwar weniger als ein Prozent der Erdoberfläche, seien aber Lebensraum für ein Drittel der Wirbeltierarten und zehn Prozent aller Arten. Die weltweiten Wasserressourcen seien derzeit der stärksten Bedrohung in der Geschichte der Menschheit ausgesetzt.

Wie die Temperatur Ökosysteme in See und Fluss beeinflusst

Die Temperatur ist für viele biologische und chemische Prozesse ein entscheidender Faktor und beeinflusst so unterschiedliche Dinge wie die Größe eines Organismus, die Verbreitung einer Art, ihre Fortpflanzungsrate oder auch den Zeitpunkt der Fortpflanzung. Sich ändernde Temperaturen haben oft eklatante Auswirkungen auf Pflanzen- und Tierarten, die sich an das Tempo der globalen Erwärmung nicht schnell genug anpassen können. Die Ökosysteme geraten aus dem Gleichgewicht.

Seen und Flüsse erwärmen und verändern sich

Höhere Temperaturen und ausgeprägtere Dürreperioden führen zum Beispiel dazu, dass sich die Menge und Qualität des Wassers verändern. Algen treten vermehrt auf, der Sauerstoffgehalt im Wasser sinkt, invasive Arten breiten sich aus und verdrängen heimische Arten. Dies bedroht nicht nur den Artenreichtum in Seen und Flüssen - auch die Nahrungsgrundlage von Millionen Menschen ist in Gefahr. Gerade auf kälteliebende Arten haben schon geringe Temperaturveränderungen erhebliche Auswirkungen.

Seen erwärmen sich um vier Grad und wechseln den Klimatyp

Vor allem das Ökosystem See reagiert sehr sensibel auf veränderte Wassertemperaturen. Die dort lebenden Arten können nämlich nicht einfach räumlich ausweichen, um sich einen anderen, besseren Lebensraum zu suchen. Wird es einem Fisch in einem See zu warm, kann er schlecht auswandern, seine Nahrungsgrundlage aber vielleicht schon. Seen sind daher besonders empfindliche Lebensräume. Im derzeit schlimmsten angenommenen Klimaszenario könnte sich die Wassertemperatur der Süßwasserseen bis zum Jahr 2100 weltweit um vier Grad erhöhen.

Forscher definierten 2020 neun verschiedene See-Klimatypen (von Northern Frigid bis Southern Temperate), die sich hinsichtlich ihrer Jahresdurchschnittstemperatur und Temperaturschwankungen im Jahresverlauf voneinander unterscheiden. Diese See-Klimatypen kombinierten sie mit verschiedenen, bis zum Jahr 2100 angenommenen Klimaszenarien. Zwei Drittel aller Seen weltweit könnten sich dann in den nächstwärmeren Klimatyp verwandeln - so, als ob sie näher an den Äquator gerutscht wären. Selbst im günstigsten Szenario würden zwölf Prozent den Klimatyp wechseln. Zu diesem Schluss kommt eine Studie vom britischen Zentrum für Ökologie und Hydrologie (UKCEH) im März 2020.

Hitzewellen in Seen werden intensiver und dauern länger

Seen macht also nicht nur eine langfristige Temperaturerhöhung zu schaffen, sondern auch kurzfristige Erwärmungen, sogenannte Hitzewellen. Diese kennt man auch an Land. Ein Team vom ESA Climate Office hat im Januar 2021 untersucht, wie sich Hitzewellen weltweit auf 702 Seen mit einer Tiefe von zwei bis 60 Metern auswirken. Bleiben die Treibhausgasemissionen weiterhin so hoch, könnten sich die Intensität und Dauer der Hitzewellen in den Seen immens steigern: Durchschnittlich könnten die Temperaturen während einer solchen Phase nicht mehr um 3,7 Grad Celsius, sondern um 5,4 Grad Celsius höher liegen als die mittleren Temperaturen der Seen. Die durchschnittliche Dauer der Hitzewellen in Seen könnte sich von rund einer Woche auf mehr als drei Monate verlängern. Einige der Gewässer könnten sogar "in einen permanenten Hitzezustand geraten".

Der Stechlinsee in Brandenburg im Klimawandel

Schon jetzt kann man die Auswirkungen des Klimawandels beobachten: am bis zu 70 Meter tiefen Stechlinsee in Brandenburg zum Beispiel. Die Wassertemperatur an der Oberfläche ist in den vergangenen Jahren um gut zwei Grad gestiegen (Studie von Ende 2020). In einem derart tiefen See sind die Temperaturunterschiede zwischen der Wasseroberfläche und den tieferen Schichten groß: 18,4 Grad Celsius an der Oberfläche, 5,3 Grad Celsius in 45 Metern Tiefe. Normalerweise mischen sich im Herbst und Frühjahr die oberen und unteren Wasserschichten. Wegen des Klimawandels verkürzen sich diese Phasen jedoch. Damit gelangt auch weniger Sauerstoff in die Tiefe. Der Sauerstoffgehalt ist nämlich ebenfalls unterschiedlich hoch: gut hundert Prozent Sättigung an der Wasseroberfläche, nur noch 2,7 Prozent Sättigung in 45 Metern Tiefe.

Wesentlich mehr Phosphor im Stechlinsee

Der Phosphor-Gehalt im See hat sich in den letzten zehn Jahren laut Mark Gessner, Leiter des Seelabors am Stechlinsee, vervierfacht. In der Folge vermehren sich Organismen, die im Wasser schweben, sehr stark: Bakterien, Algen, Pilze oder winzige Krebstiere. Sie trüben das Wasser ein und der Sauerstoffanteil sinkt weiter. Das könnte laut Mark Gessner auf Dauer das Aus bedeuten für eine Fischart, die nur im Stechlinsee vorkommt: die Fontane-Maräne.

Fische ersticken auch in Flüssen

Steigen die Temperaturen in Gewässern, fehlt den Fischen lebensnotwendiger Sauerstoff - und sie können tatsächlich ersticken. Besonders warm kann es in langsam fließenden Flüssen und in breiten, seichten Flussbetten werden. "Ab 20 Grad Wassertemperatur beginnt eine Phase, in der es wirklich heikel wird für viele. Je nach Art kommt ab 22, 23, 24 Grad eine Phase, in der die Fische tatsächlich sterben", erklärte Fischereibiologe Oliver Born. In der Iller, einem Nebenfluss der Donau, sei es zum Beispiel schon kritisch geworden. "Am Bodenseeabfluss, dem Hochrhein, kam es 2018 zu einem riesigen Äschensterben - bei Wassertemperaturen von 25 Grad und mehr", sagt Oliver Born.

Beispiel Bayern: Fische vom Aussterben bedroht

Damit bekommen Fische ein weiteres Problem - in vielen Flüssen setzen ihnen bereits Dämme, Begradigungen oder eine zunehmende Verschlammung zu. In Bayern ist beispielsweise der Bestand einiger Fischarten in den vergangenen 30 Jahren so stark zurückgegangen, dass sie vom Aussterben bedroht sind. Betroffen sind laut einer Studie der Technischen Universität München von 2018 beispielsweise die Fischarten Äsche oder Hasel. Die Forscher untersuchten die in Bayern gelegenenen Abschnitte der Donau, Elbe und des Mains. Statt heimischer Arten entdeckten sie immer mehr fremde Arten wie Regenbogenforelle, Blaubandbärbling oder Schwarzmeergrundel - Generalisten, die nur geringe Ansprüche an ihren Lebensraum stellen und sich ausbreiten.

Flüsse trocknen aus

Bei Flüssen besteht sogar die Gefahr, dass sie im Zuge des Klimawandels austrocknen. Bei kleineren Flüssen passiert das im Sommer schon teilweise. Dann ist nicht nur der Fischbestand bedroht. Besonders hart trifft es seltene Arten wie die Flussperlmuschel. Im bayerischen Landkreis Hof zum Beispiel mussten in den vergangenen Jahren bereits Lkw-Ladungen von Wasser herbeischaffen, um die Flüsse zu retten. "Das ist natürlich kein Dauerzustand", sagt Professor Jürgen Geist, Professor für Aquatische Systembiologie an der TU München.

Flüsse und Seen müssten laut Jürgen Geist widerstandsfähig gemacht werden gegen den Klimawandel. Gegen das Austrocknen helfe es zum Beispiel, Entwässerungssysteme aus Feuchtgebieten wieder zu entfernen. Flüsse müssten außerdem wieder durchgängig gemacht werden. Fische, die in Flüsse eingesetzt werden, sollten gezielter ausgewählt werden. Im "World Climate Statement" schlagen die Wissenschaftler vor, Feuchtgebiete wie Torfmoore oder Seegraswiesen, die CO2 binden, weiterzuentwickeln und zu schützen. Außerdem sei eine schnelle und drastische Eindämmung der Treibhausgasemissionen notwendig.

Flüsse fließen nicht immer

Die meisten Flüsse weltweit fließen nicht ganzjährig.

51 bis 60 Prozent der Flüsse und Bäche weltweit fließen nicht immer, zumindest nicht für einen Tag im Jahr. Das ist eine Regel, keine Ausnahme und betrifft die meisten Flüsse weltweit sowie alle Klimata, Lebensräume und Kontinente. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie im Fachmagazin Nature, die am 16. Juni 2021 veröffentlicht wurde. Der Klimawandel und der Einfluss des Menschen sorgen zudem dafür, dass Flüsse in den nächsten Dekaden zunehmend austrocknen werden. Das wird etwa 52 Prozent der Weltbevölkerung betreffen, die an einem solchen Fluss leben. Relevant sind nicht-jährlich fließende Flüsse auch für das Flussmanagement. Dass ein Strom vorübergehend versiegen kann, sollte bei der Nutzung von Flüssen berücksichtigt werden, um die Biodiversität in und das Ökosystem von Flüssen zu schützen.