Artenvielfalt verbessert Wasserqualität

Ann Arbor (USA) - Eine große Artenvielfalt an Wasserorganismen sorgt für eine biologische Reinigung von verschmutztem Wasser auf natürlichem Weg. Diesen Zusammenhang konnte ein amerikanischer Forscher am Beispiel der Wasserbelastung mit Nitrat erstmals direkt nachweisen. Dazu simulierte er im Labor zahlreiche ökologische Varianten von Fließgewässern mit einem Röhrensystem, in dem nitrathaltiges Wasser zirkulierte. Durch zusätzliche Vorrichtungen erzeugte er darin verschiedene Bereiche, die sich in der Fließgeschwindigkeit des durchströmenden Wassers unterschieden. Durch Zugabe von Algen entstanden so künstliche Ökosystem diverser Komplexität. Das zugesetzte Nitrat wurde von den Organismen umso schneller aufgenommen, je größer die Zahl der ökologischen Nischen und je höher die Zahl der Algenarten war. Das könnte erklären, warum bei gleichförmigen Bedingungen und einer nur geringen Artenvielfalt Umweltverschmutzungen weniger effektiv beseitigt werden, schreibt der Biologe im Fachjournal "Nature".

"Ein Verlust der Biodiversität durch Artensterben könnte die Fähigkeit unseres Planeten beeinträchtigen, den Schmutz zu beseitigen, den wir hinterlassen", sagt Bradley Cardinale von der University of Michigan, alleiniger Autor der Arbeit. Das Ökosystem von Fließgewässern wirke umso besser als Filter für Schadstoffe, je komplexer es ist. Deshalb könnte eine Vielzahl ökologischer Nischen, besiedelt von einem großen Artenspektrum daran angepasster Lebewesen, einen erhöhten Nitratgehalt in Gewässern auch besonders effektiv abbauen.

Experimente mit Labormodellen von Flussläufen

Mit einem wasserdurchströmten Röhrensystem simulierte der Forscher insgesamt 150 unterschiedliche Ökosysteme. Dazu setzte er dem Wasser entweder nur eine oder bis zu acht Arten von Grün- und Kieselalgen zu, die in nordamerikanischen Bächen und Flüssen verbreitet sind. Die Algen vermehrten sich während der jeweils sechswöchigen Dauer eines Experiments in Schleimbelägen an den Innenwänden der Röhren. Eingefügte Vorrichtungen erzeugten Abschnitte mit hoher oder geringer Strömungsgeschwindigkeit. Das führte dazu, dass lange, fädige Formen von Algen bevorzugt Orte geringer Strömung, und kleine, einzellige Kieselalgen eher Orte mit starker Strömung besiedelten. Von der Komplexität des Modellsystems hing es ab, wie schnell dem Wasser zugesetztes Nitrat von den Organismen aufgenommen und gespeichert wurde. Standen zahlreiche unterschiedliche Standorte zur Verfügung, sank der Nitratgehalt des Wassers mit nur einer Algenart 4,5-mal langsamer, als wenn darin alle acht Algenarten wuchsen. Waren die Bedingungen in den Wasserröhren dagegen überall gleich, spielte die Artenzahl der zugesetzten Algen kaum noch eine Rolle. In diesen Fällen setzte sich nur noch die am besten angepasste Alge durch. Wenn, wie unter natürlichen Bedingungen, zahlreiche Nischen in einem solchen Ökosystem verfügbar sind, können diese nur bei großer Artenvielfalt optimal besiedelt werden. Durch Erhalt der natürlichen Biodiversität, so Cardinale, ist es daher möglich, die Wasserqualität der Fließgewässer zu verbessern.

Nitrat ist einer der wichtigsten Wasserschadstoffe. Als Bestandteil von Kunstdünger gelangt es aus den Feldern über Bäche und Flüsse bis in die Küstenregionen der Meere. Nitrat fördert als nutzbare Stickstoffquelle das Wachstum von Algen und kann bei einem Überangebot das ökologische Gleichgewicht stören.