Meer in der Nährstofffalle: Warum sich die überdüngte Ostsee nur schleppend erholt

Seit Jahrzehnten wird die Nährstoffbelastung der Ostsee reduziert. Doch Algenblüten und die berüchtigten Todeszonen bleiben. Eine neue Studie zeigt nun, was die Erholung am meisten ausbremst, nämlich Altlasten im Sediment, komplexe Nährstoffkreisläufe und die sich erwärmenden Wassermassen.

„Erfolgreicher Ostsee-Schutz braucht langen Atem“, so IOW-Forscher Joachim Kuss dazu, dass sich die Ostsee nur so schwer von Überdüngung erholt. Bild: R. Prien/IOW

Seit über 50 Jahren schon ist die Ostsee stark überdüngt: Vor allem Phosphor- und Stickstoffeinträge aus Landwirtschaft, Abwässern und Industrie haben die Ökologie des Meeres verändert. Politische Maßnahmen wie der Baltic Sea Action Plan der Helsinki-Kommission haben immerhin dazu geführt, dass seit den 1980er-Jahren die Phosphoreinträge über Flüsse um rund die Hälfte abgenommen haben. Stickstoff wurde um etwa 30 Prozent reduziert.

Mitte der 1990er-Jahre gelangten mehr als 20.000 Tonnen Phosphor jährlich in die zentrale Ostsee, im Jahr 2017 lagen die Werte noch bei rund 12.400 Tonnen. Beim Stickstoff ging die Belastung im selben Zeitraum von rund 520.000 auf knapp 400.000 Tonnen zurück.

Die jahrzehntelange Reduktion verblieb jedoch ohne durchschlagenden Erfolg – die erhoffte Erholung blieb aus. Forschende des Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) haben nun in einer umfassenden Übersichtsarbeit die wichtigsten Faktoren zusammentragen, wegen denen sich das Binnenmeer so schleppend regeneriert.

Die Studie, erschienen im Annual Review of Marine Science, bündelt mehr als sechs Jahrzehnte Ostseeforschung. Um die örtliche Ökologie in ihrer Gesamtheit abzubilden, wurden Langzeitmessreihen, Literaturanalysen und moderne Modellansätze miteinander kombiniert. Dabei kam heraus, dass die Ostsee nicht linear auf sinkende Einträge reagiert. Die Erfolge der Reduktionspolitik wurden durch interne Stoffkreisläufe, historische Nährstoffspeicher und klimatische Veränderungen überlagert.

Empfindliches System im Klimawandel

Die Ostsee ist ein Brackwassermeer mit ausgeprägter Schichtung. Leichtes, salzarmes Oberflächenwasser liegt über dichterem, salzreichem Tiefenwasser. Die stabile Struktur verhindert, dass Sauerstoff aus der Atmosphäre leicht in die Tiefe gelangt.

Organisches Material, das absinkt und zersetzt wird, verbraucht den vorhandenen Sauerstoff. Nur gelegentliche Salzwassereinströme aus der Nordsee bringen frischen Sauerstoff in die Tiefe, und selbst die werden zunehmend schwächer.

Seit 1960 haben sich die Oberflächengewässer des zentralen Gotlandbeckens um fast zwei Grad Celsius erwärmt. Auch die Tiefenwasser zeigen einen Erwärmungstrend. Wärmeres Wasser kann jedoch weniger Sauerstoff binden; gleichzeitig laufen Abbauprozesse schneller ab. Die Folge sind ausgedehnte Todeszonen mit weniger als 20 Mikromol Sauerstoff pro Liter – Gebiete, in denen höheres Leben kaum möglich ist.

Neben den großen Salzwassereinströmen wurden auch kleinere, schmale, nur wenige Meter dicke Wasserschichten festgestellt – sogenannte laterale Intrusionen –, die Sauerstoff in Zwischenschichten transportieren. Über längere Zeiträume können die sogar deutlich mehr Sauerstoff einbringen als die Großereignisse. Wissenschaftlich wurden sie bisher jedoch nur wenig beachtet.

Phosphor im Sediment

Die Forschenden untersuchten vor allem den Phosphorkreislauf. Unter sauerstofffreien Bedingungen wird Phosphat aus dem Meeresboden freigesetzt. Normalerweise binden oxidierte Eisenverbindungen den Nährstoff dauerhaft im Sediment – doch wenn sie fehlen, gelangt er zurück ins Wasser.

Langzeitdaten zeigen, dass sich zwischen Einstromereignissen im Tiefenwasser Phosphatkonzentrationen von über fünf Mikromol pro Liter ansammeln können. Durch die winterliche Durchmischung erreicht ein Teil davon wieder die Oberfläche.

Mit durchschnittlich 27 Millimol pro Quadratmeter ist die interne Phosphatquelle inzwischen so groß, dass sie externe Reduktionen weitgehend kompensiert. Selbst starke Salzwassereinströme können nur einen Teil des Phosphats entfernen – lediglich ein Bruchteil wird dauerhaft gebunden. Die Ostsee trägt damit eine erhebliche Nährstofflast aus der Vergangenheit in sich.

Andere Nährstoffe fördern Blaualgen

Der Zusammenhang zwischen Sauerstoffmangel und Phosphatfreisetzung verändert zudem das Verhältnis von Stickstoff zu Phosphor im Wasser. Seit Ende der 1960er-Jahre ist vor allem das Winterverhältnis deutlich gesunken.

Im Sommer fördert das die Entstehung von Cyanobakterien, umgangssprachlich Blaualgen. Sie können Stickstoff aus der Luft nutzen und werden daher vor allem durch Phosphor begrenzt.

Nach dem Absterben von Cyanobakterien sinken große Mengen organischer Substanz auf den Meeresboden. Dort verstärken sie durch Zersetzung erneut den Sauerstoffverbrauch, was wiederum die Eutrophierung stabilisiert.

„Erfolgreicher Schutz braucht langen Atem“

„Die interne Rücklösung von Phosphat aus Ostsee-Sedimenten, die wir jetzt über lange Zeiträume mit konkreten Zahlen belegt haben, ist ganz wesentlich dafür verantwortlich, dass sich die Ostsee nicht nach einem einfachen Ursache-Wirkung-Prinzip erholen kann“, kommentiert der Meereschemiker Joachim Kuss, der Erstautor der Studie.

Erfolgreicher Schutz braucht langen Atem – und ein Management, das die internen Kreisläufe genauso ernst nimmt wie die äußeren Einträge.

Insgesamt müssen Nährstoffüberschüsse weiterhin gesenkt werden, derweilen natürliche Küstenfilter wie Feuchtgebiete und Schilfgürtel sowie naturbasierte Maßnahmen gestärkt werden sollten.

Seegraswiesen, Makroalgenkulturen, Riffe und Muschelbänke könnten Nährstoffe aktiv binden. Um Fortschritte oder Rückschläge frühzeitig zu erkennen, muss jedoch auch die Langzeitbeobachtung mit modernen Sensorsystemen ausgebaut werden. Die Erholung der Ostsee wird damit zur Generationenaufgabe – wissenschaftlich begleitet, politisch gefordert und ökologisch dringlich.

Quellenhinweis:

Kuss, J., Holtermann, P., Umlauf, L., Dellwig, O., Prien, R. D., & Waniek, J. J. (2026): The Changing Baltic Sea: Between Nutrient Load Reduction and a Warming Climate. Annual Review of Marine Science.