Todeszonen in der Ostsee

Benno Müller
30. Jan. 2024
4 Min. Lesezeit

Aktualisiert: 24. Mai 2025

In der Ostsee kommt es regelmäßig zur Bildung sogenannter Todeszonen. In diesen ist der Sauerstoffgehalt zu gering und der Schwefelwasserstoffgehalt zu hoch, dass höhere Lebewesen dort leben können. Diese Gebiete werden Todeszonen genannt, und treten durch menschliche Aktivitäten vermehrt auf. Wie sie entstehen und welchen Einfluss der Mensch darauf hat, beschreibe ich hier.

Gliederung

Natürliche Entstehung der Todeszonen in der Ostsee
Natürliches Auflösen der Todeszonen in der Ostsee
Einfluss des Menschen
Folgen
Globaler Kontext
Quellen

Schematische Darstellung der Entstehung von Todeszonen Mit Nährstoffeintrag (Stickstoff N und Phosphor P), Biomassebildung und Biomasseabbau mit Sauerstoffzehrung und H2S Bildung in tieferen, stabilen Schichten.

1. Natürliche Entstehung der Todeszonen in der Ostsee

Zuerst: Dass sich solche „Todeszonen“, auch Sauerstoffminiumumzonen genannt, bilden, ist für die Ostsee völlig natürlich. Grund dafür ist die geographische Lage der Ostsee. Sie ist nur an einem kleinen Stück mit der Nordsee verbunden, weshalb es im Vergleich zur Nordsee nur sehr wenig Wasseraustausch gibt. Das salzige Meerwasser aus der Nordsee legt sich auf den Boden ab, darüber kommt das Süßwasser aus den Zuflüssen vom umliegenden Land. Somit kommt es zu einer recht stabilen vertikalen Schichtung innerhalb der Ostsee. Diese Bedingungen führen regelmäßig zu einer Stagnation, also dass sich das Wasser nicht austauscht oder verteilt. Folglich können sich Schadstoffe anreichern oder Sauerstoffvorräte aufgebraucht werden.

Am Boden des Meeres bauen dort lebende Bakterien und andere Mikroorganismen Biomasse ab, und „atmen“ dabei Sauerstoff, der dadurch abnimmt. Durch die Stagnation des Wassers nimmt der Sauerstoffgehalt stark ab, sodass sich sauerstoffarme und sogar sauerstofffreie Bedingungen bilden. Stoffe wie Ammonium reichern sich an, welche von anderen Bakterien unter diesen Bedingungen verstoffwechselt werden können, wobei Schwefelwasserstoff H2S entsteht. H2S ist für viele Organismen giftig. Fische und die meisten wirbellosen Tiere brauchen mindestens 2ml/l Sauerstoff, um zu überleben. In sauerstofffreien und H2S reichen Gebieten kann kein höheres Leben existieren, die Todeszone ist entstanden [1–3].

2. Natürliches Auflösen der Todeszonen in der Ostsee

Aufgelöst werden solche Todeszonen durch eine Durchmischung des Wassers. Typischerweise sind bestimmte Winde dafür verantwortlich, frisches Nordseewasser in die Ostsee zu drücken. Das sauerstoffreiche und durch den Salzgehalt schwerere Wasser bewegt sich in tieferen Schichten fort, und kann somit das Wasser durchmischen. Diese Vorgänge werden als Salzwassereinbrüche bezeichnet, die weniger als 10-mal pro Jahrzehnt auftreten [1, 4].

Gebiete mit Sauerstoffarmen Zonen und Zonen mit H2S in der Ostsee 2016; https://www.io-warnemuende.de/im-fokus-details/items/entwicklung-der-ostsee-todeszonen-von-1969-2015-iow-publiziert-langzeitdaten-als-detaillierte-karten.html, IOW 2016 [1]

3. Einfluss des Menschen

In den letzten 100 Jahren haben sich die Todeszonen in der Ostsee um das Zehnfache ausgedehnt, andere sprechen von einer Ausbreitung von 5.000 auf 60.000 km2 [2, 3]. Als Gründe werden hierfür drei Gründe genannt: Nährstoffeintrag, wärmere Wassertemperaturen und seltenere Durchmischung.Wie beschrieben bilden sich Todeszonen in den unteren Schichten, weil Biomasse wie tote Algen von Mikroorganismen abgebaut werden, die dabei den Sauerstoff veratmen. Mehr Biomasse bedeutet demnach mehr Abbau und schnelleres Veratmen der Sauerstoffvorräte in den tieferen Schichten. Aus diesem Grund stellt der erhöhte Nährstoffeintrag ein Problem dar, insbesondere Stickstoff und Phosphor. In der Landwirtschaft angewandte Düngemittel werden mit dem Wasser abgeschwemmt, und gelangen über Flüsse in die Ostsee. Dort sorgen die verfügbaren Nährstoffe zu einem rapiden Wachstum von Algen, einer so genannten Algenblüte. Viel Biomasse wird so in den oberen Teilen der Ostsee gebildet. Sterben diese Algen ab und sinken auf den Grund, ist nun viel Biomasse zum Abbau verfügbar, und der Sauerstoff wird schnell gezehrt. Hinzu kommen erhöhte Wassertemperaturen, die das Algenwachstum weiter begünstigen. Höhere Wassertemperaturen sorgen auch für eine geringere Löslichkeit von Sauerstoff im Wasser, stärker ausgeprägten Schichten und beschleunigtem Stoffwechsel. Ausgelöst sind die höheren Temperaturen unter anderem durch den Klimawandel [2, 3, 5, 6]. Die Durchmischung durch Salzwassereinbrüche sank auch von 1880 bis 1980 mit sechs bis sieben auf nur drei in den letzten Jahren (Aussage von 2016) [1]. Die akuten Bedingungen halten somit länger an und werden weiter ausgedehnt. Hinzu kommt, dass durch sauerstoffarme Verhältnisse im Sediment gebundener Phosphor freigesetzt wird, was als zusätzlicher Dünger Algenwachstum wieder fördern kann. Ein Feedback-Loop wird so angeregt [2].

Verteilung von Sauerstoffarmen (<2 mg⋅L−1) Zonen in rot und Sauerstofffreien Zonen in schwarz in der Ostsee von 1906 bis 2012. Verteilung über das Ganze Jahr (Januar bis Dezember) Bild von Jacob Carstensen et al., 31.03.2014, Deoxygenation of the Baltic Sea during the last century, https://doi.org/10.1073/pnas.1323156111

Als Vorsorgemaßnahmen werden deshalb eine Begrenzung der Nährstoffzufuhr und vorbeugen der Massenvermehrung von Algen gefordert. Letztendlich ist man für die Auflösung der Todeszonen aber auf die natürlichen Salzwassereinbrüche angewiesen [2, 3].

Schema der Einflüsse auf Bildung und Fortbestand einer Todeszone

4. Folgen

Das Ausbreiten der Todeszonen führt zu einem sterben vieler Lebewesen. Die verheerenden Auswirkungen auf die Natur der an sich führen zu negativen Folgen für die Funktion der Ökosysteme Dadurch sind auch die wertvollen Services beeinträchtigt, die Ökosysteme liefern. Dazu gehören eine geringe Fangausbeute von Fischen und das Begünstigen von schädlichen Algenblüten [3, 5, 6].

5. Globaler Kontext

Die Ostsee ist das Paradebeispiel für die Todeszonen. Sie ist die größte vom Menschen gemachte Sauerstoffarme Zone der Welt [3]. Doch auch weltweit bilden sich immer mehr solcher Sauerstoffarmen Zonen aus. Gründe sind auch hier erhöhte Wassertemperaturen und vermehrter Eintrag von Nährstoffen bzw. Düngemitteln. Im Jahr 2005 wurden Todeszonen in mehr als 400 Systemen gemeldet, wo insgesamt weltweit mehr als 245.000 km2 betroffen waren [6]. Es wird davon ausgegangen, dass durch den Klimawandel und damit weiter steigende Temperaturen sich diese Todeszonen weiter ausbreiten und vermehrt auftreten werden [5].

6. Quellen

[1] S. Feistel, R. Feistel, D. Nehring, W. Matthäus, G. Nausch, and M. Naumann, "Hypoxic and anoxic regions in the Baltic Sea, 1969 - 2015," 2016. Accessed: Jan. 30 2024. [Online]. Available: https://www.io-warnemuende.de/im-fokus-details/items/entwicklung-der-ostsee-todeszonen-von-1969-2015-iow-publiziert-langzeitdaten-als-detaillierte-karten.html

[2] Umweltbundesamt, Warum können Algenblüten in der Ostsee lebensfeindlich sein? [Online]. Available: https://www.umweltbundesamt.de/umweltatlas/reaktiver-stickstoff/wirkungen/nord-ostsee/warum-koennen-algenblueten-in-der-ostsee (accessed: Jan. 30 2024).

[3] J. Carstensen, J. H. Andersen, B. G. Gustafsson, and D. J. Conley, "Deoxygenation of the Baltic Sea during the last century," Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 111, no. 15, pp. 5628–5633, 2014, doi: 10.1073/pnas.1323156111 .

[4] J. Zahlmann, "Todeszonen in der Ostsee: Warum das Meer zu ersticken droht," NDR, 23 Nov., 2023. https://www.ndr.de/nachrichten/schleswig-holstein/Todeszonen-in-der-Ostsee-Warum-das-Meer-zu-ersticken-droht,ostsee842.html (accessed: Jan. 30 2024).

[5] A. H. Altieri and K. B. Gedan, "Climate change and dead zones," Global Change Biology, vol. 21, no. 4, pp. 1395–1406, 2015, doi: 10.1111/gcb.12754 .

[6] R. J. Diaz and R. Rosenberg, "Spreading dead zones and consequences for marine ecosystems," Science (New York, N.Y.), vol. 321, no. 5891, pp. 926–929, 2008, doi: 10.1126/science.1156401 .