Ein Lebensraum, wie beispielsweise ein
Wald, Sumpf oder Weiher, bildet mit seiner gesamten
Organismengemeinschaft einschließlich der auf sie einwirkenden
Umweltfaktoren ein sogenanntes Ökosystem. Es erweist sich stets als
ein offenes System, das mit benachbarten Ökostystemen in einem
ständigen Energie-, Stoff- und Organismenaustausch steht. So ist ein
Weiher mit der angrenzenden Wiese und dem Wald vielschichtig
verzahnt. Über einen kleinen Quellzufluss werden z.B. Stoffe
zugeführt, andere vom Wind herangetragen oder verweht und durch
Regen eingeschwemmt.
Nach dem Schlüpfen halten sich
Libellen, Köcherfliegen, Mücken und andere flugfähigen
Wasserinsekten in der näheren oder weiteren Umgebung des Gewässers
auf, zur Laichzeit wandern zahlreiche Erdkröten und Grasfrösche
zu, ihre metamorphosierten Jungtiere verlassen den Weiher, Zugvögel
fallen zur Rast ein. Diese Reihe ließe sich leicht fortsetzen.
Solange keine wesentlichen Milieuänderungen auftreten, bleibt das
komplexe Wirkungsgefüge eines natürlichen, unbelasteten Ökosystems
durch sein Selbstregulationsvermögen erhalten. Auf und
Abbauprozesse, Angebot und Nachfrage, Werden und Vergehen gleichen
sich weitgehend aus.
Innerhalb des Ökosystems sind die
einzelnen Komponenten durch den Kreislauf der Stoffe und den
Energiefluss wechselseitig verbunden. Unabhängig von ihrer
systematischen Stellung und der Zugehörigkeit zum Pflanzen- oder
Tierreich lassen sich alle Organismen des Ökosystems
hinsichtlich ihrer Rolle beim biogenen Stoffumsatz in drei große
Gruppen einteilen, in Produzenten (Erzeuger), Konsumenten
(Verbraucher) und Destruenten (Zersetzer).
Die grünen Pflanzen bauen mit Hilfe
der Sonnenenergie – einige Bakterienarten mittels Chemoenergie –
aus anorganischen Stoffen (Wasser, Kohlendioxid, Mineralien)
energiereiche organische Substanzen auf. Sie alle sind Produzenten
(Primär-, Urproduzenten) und damit Ausgangspunkt und Motor des
Stoff- wie Energietransportes. Zu den Konsumenten gehört natürlich
die überwiegende Mehrzahl der Tiere. Bei der weiteren
Untergliederung dieser riesigen Verbrauchergruppe werden die
Pflanzenfresser als Primärkonsumenten von Sekundärkonsumenten, d.h.
den Verzehrern tierischer Substanzen unterschieden. Im Weiher leben
von Primärproduzenten z.B. viele Phytoplankton fressende Kleinkrebse
und Wappenrädertiere. Diese fallen wiederum verschiedenste
Sekundärkonsumenten, wie Karpfen oder anderen Friedfischen zum
Opfer, die ihrerseits vom Hecht gefressen werden können.
Häufig steht auch der Mensch am Ende einer solchen Nahrungskette.
Primär- und Sekundärkonsumenten lassen sich allerdings nicht scharf
voneinander abgrenzen. So können manche Herbivoren zeitweilig
tierische und umgekehrt manche Karnivoren gelegentlich pflanzliche
Substanzen verzehren. Eine Zwischenstellung nehmen die
allesfressenden Tiere ein. Aber auch Parasiten und Symbionten
sprengen diese Grenzen.
Für den Abbau der abgestorbenen
pflanzlichen und tierischen Substanzen sowie der tierischen
Exkremente sorgen die Destruenten (Zersetzer). Sie lassen sich
im weitesten Sinn in zwei große Gruppen aufteilen, in Abfallfresser
(Saprovoren), zu denen z.B. Milben, viele besonders im
Gewässerschlamm lebenden Insektenlarven, Glieder- und Fadenwürmer
gehören, und Mineralisierer, wie Pilze und Bakterien. Über
den mikrobiellen Abbau schließt sich der Kreislauf der Stoffe. Die
freigesetzten anorganischen Stoffe stehen somit wieder den
Produzenten zur Verfügung.
Im Gegensatz zu dem in stehenden
Gewässern mehr oder weniger geschlossenen Kreislauf des biogenen
Stofftransports unterliegt die durch die Primärproduzenten gebundene
Energie nur einem Energiefluss. Sie durchläuft unter ständigem
Verlust die einzelnen Glieder der Nahrungskette. Durch Atmung und
Ausscheidungsprozesse gehen auf jeder Ernährungsstufe etwa 80 bis 90
% der aufgenommenen Energie verloren. Daraus folgt, dass sich mit
zunehmender Länge einer Nahrungskette auch die „Abschreibungssumme“
an Energie weiter erhöht.
Schon aus der groben Kenntnis der engen
Verknüpfungen und des Zusammenspiels aller Prozesse heraus wird
deutlich, dass jeder Eingriff in ein Gewässer, wie z.B. See, Weiher,
oder Teich, der nicht rasch durch Selbstregulation beseitigt werden
kann, entsprechende Auswirkungen bis zu den Einzelabläufen zeigen
muss. Zu den markantesten Beispielen der Vergangenheit und Gegenwart
zählen die verschiedenen ins Gewässer gelangten Giftstoffe und
selbstverständlich das Eutrophierungsproblem. Aus der Fülle der
giftigen Stoffe wollen wir nur die Biozide herausgreifen. Dieser
Sammelbegriff umfasst – etwa gleichartig wie die englische
Fachbezeichnung „Pestizide“ - alle gegen Schadorganismen
angewandten chemischen Mittel. Ihre weitere Unterteilung erfolgt im
Hinblick auf die zu bekämpfende Zielgruppe. So wenden sich
Molluskizide gegen Mollusken, Insektizide gegen Insekten, Algizide
gegen Algen, Fungizide gegen Pilze usw. Der Einsatz der chemisch sehr
verschiedenartigen Bioziden Stoffe ist auch gegenwärtig noch eine
unabdingbare Folge der steten Höherentwicklung unserer
Lebensansprüche. Zur Vermeidung von Ernteverlusten, Erhaltung der
Wälder sowie bei der Krankheits- und Seuchenbekämpfung kann
auf ihre Anwendung nicht verzichtet werden.
Unter den Insektiziden sind die
chlorierten Kohlenwasserstoffe wegen des breiten Wirkungsspektrums,
ihrer langen Wirkungsdauer, ziemlich guten Fettlöslichkeit und der
dadurch bedingten Anreicherung in den Nahrungsketten ökologisch
relevante Substanzen. Die bekannteste von ihnen ist sicherlich das
1940 in Basel als Schädlingsbekämpfungsmittel patentierte DDT
(p-Dichlordiphenyltrichloräthan). Dass zur Bekämpfung der
verbreitetsten und häufigsten menschlichen Infektionskrankheiten,
der Malaria, diente. Eine Tatsache, die nicht hoch genug zu bewerten
ist, da gegenwärtig rund 800 Millionen Menschen in
„Malaria-Gebieten“ leben. Wie seit längerer Zeit bekannt ist,
ist DDT – gleiches gilt für viele andere Biozide - gegen
mikrobiellen bzw. anderweitigen chemischen Abbau außerordentlich
widerstandsfähig. Durch Niederschläge, Wasserströmungen und
Wind wird es weit über den Einsatzort hinaus verbreitet.
So konnte DDT in Meeresfischen und
-säugern, ja sogar in der Antarktis im Fettgewebe von Pinguinen
nachgewiesen werden. Über die Nahrungskette kommt es zu einer
beachtlichen Akkumulation, wobei die Endglieder (u.a. der Mensch)
zwangsläufig besonders gefährdet sind.
In den kalifornischen See reicherte
sich ein zur Mückenbekämpfung versprühter DDT-Abkömmling (DDD) im
Plankton auf das 250fache und in Zwergtauchern schließlich auf das
80.000fache an. Eine Folge des Kumulationseffektes chlorierter
Kohlenwasserstoffe ist die offenbar weit verbreitete Dünnschaligkeit
der Vogeleier. Sie lässt sich übrigens auch experimentell
erzeugen und führt ab einer Schalendickeredukion von etwa 15 bis 20
% zu Fortpflanzungsstörungen, da die dünnschaligen Eier dann beim
Brüten zerdrückt werden. Als Wirkmechanismen dieses Phänomens
kommen wahrscheinlich mehrere Faktoren in Betracht. Eine wesentliche
Rolle soll dabei die Hemmung bestimmter Enzyme im Uterus der Vögel
spielen.
Durch das inzwischen von den meisten
Ländern ausgesprochene DDT-Verbot – eine Ausnahme bilden in erster
Linie die Entwicklungsländer, in denen DDT zur Bekämpfung wichtiger
Krankheitsüberträger auch weiterhin aktuell sein wird – hat sich
hier erfreulicherweise ein Wandel vollzogen. Dem gleichen Zweck dient
eine Reihe weiterer Maßnahmen, darunter die kontinuierliche
Entwicklung von Bioziden mit kurzer Wirkungsdauer.
Besonders gravierend wirkt sich der
zunehmende Nährstoffeintrag auf die stehenden Gewässer aus.
Die ungewollte Mästung der Primärproduzenten führt zu einem
enormen Anstieg der pflanzlichen Biomasse. Unter natürlichen
Verhältnissen liegt vor allem Phosphor (in Form von Orthophosphat)
meist nur in sehr geringer Konzentration vor, so dass er der
wesentliche produktionsbegrenzende Faktor (Minimumstoff) ist. Eine
Konzentrationserhöhung heizt daher die Primärproduktion an. Schon
eine Phoshorkonzentration von nur 1μg
Orthophosphat pro Liter ermöglicht das Wachstum von 15 Millionen
Zellen je Liter der Plankton lebenden Kieselalgen Asterionella. Bei
Zufuhr von 1 kg Phosphor kann eine Planktonalgenbeimasse von 123kg
Trockensubstanz entstehen.
Die
in die Teiche und Weiher gelangten Pflanzennährstoffe dürften,
abgesehen vom Eintrag durch Niederschläge, hauptsächlich von den
angrenzenden landwirtschaftlichen
Nutzflächen stammen.
Einen ersten Eindruck vermittelt dazu die Tabelle 6. Man nimmt an,
dass zur Zeit rund 1 bis 5% des zur Dünnung der
Landwirtschaftsflächen verwendeten Phosphors und 10 bis 25% des
Stickstoffs in die Gewässer eingebracht werden. Selbstverständlich
ist das Ausmaß dieses „Düngerexports“ in ein aquatisches
Ökosystem je nach der Intensität der landwirtschaftlichen
Bodennutzung, der Bodenart, dem geologischen Untergrund usw. recht
verschieden. Die Folgen einer solchen Belastung sind außerordentlich
komplex. So bewirkt die Massenentwicklung des Phytoplanktons und der
höheren Wasserpflanzen eine stärkere Schlammablagerung und
beschleunigt damit den Verlandungsprozess in den Flachgewässern
enorm. Beim mikrobiellen Abbau der Biomasse kommt es zum
Sauerstoffschwund mit all den bekannten Auswirkungen. Im Rahmen der
sich anschließenden Fäulnisprozesse entsteht schließlich der
lebensfeindliche Schwefelwasserstoff.
Diese
krasse Änderung des biologischen Gleichgewichtes ist irreversibel,
soweit nicht teure Sanierungmaßnahmen eingeleitet werden. Das
klassische Beispiel bildet diesbezüglich der etwa 1km² große
schwedische Trummen-“See“, dem im Zeitraum von 11 Jahren etwa
soviel Phosphor zugeführt wurde, wie vorher in insgesamt 9.000 (!)
Jahren. Nach seiner Entschlammung (rund 900.000m³ Schlamm wurden
entfernt) kam es zu einer nachhaltigen Besserung der
Wasserbeschaffenheit. Die Restaurierungskosten beliefen sich auf etwa
2,5 Millionen Schwedische Kronen. Inzwischen gibt es relativ
vielseitige und zum Teil nicht derart kostenaufwendige Methoden
(Tiefwasserableitung, Belüftung, Nährstoffausfüllung usw.) Sie
alle können aber nur dann sinnvoll und langfristig wirksam sein,
wenn keine neuerliche Belastung erfolgt, d.h. eine regelmäßige
Prophylaxe (konsequente Einhaltung der geltenden gesetzlichen
Bestimmungen, Anlage von ungedüngten Dauergrünstreifen am
Gewässerufer
u.a.) betrieben wird.
