Die jährliche maximale Seeoberflächentemperatur beeinflusst die Struktur und Funktion des Ökosystems im See. Nicht nur die Geschwindigkeit der Stoffwechselaktivitäten von Organismen und die Biogeographie, sondern das Überleben der Arten sind davon beeinträchtigt. Wird die maximale Temperatur eines Sees über einen längeren Zeitraum überschritten, dann setzt sich die Erwärmung auch in der Gewässertiefe fort und kann die Temperaturtoleranz von aquatischen Organismen stark herabsetzen. Besonders temperatursensitive Organismen, wie z.B. bestimmte Algen, Fische oder Planktonorganismen, müssen dann in tiefere Gewässerbereiche ausweichen. Dort sind aber vielfach die Licht- und Sauerstoffbedingungen nicht ideal oder sogar limitierend. Das kann dem Wachstum und der Fortpflanzungsrate dieser Organismen entgegenwirken oder aber die Lebensbedingungen verschlechtern sich für empfindliche Arten so massiv, dass für sie ein Weiterleben unmöglich wird. In einer kürzlich erschienen Publikation in der Zeitschrift Climatic Change, analysierte ein internationales Team, unter der Leitung des Mondseer Wissenschaftlers Martin T. Dokulil, die Oberflächentemperaturen von zehn Seen in Irland, Großbritannien, Schweden und Österreich. Die Daten wurden zwischen 1966 und 2015 erhoben um Änderungen der jährlichen maximalen Oberflächentemperatur und der Dauer einer potenziell kritischen Temperatur von über 20° C zu quantifizieren. Die Daten sind alarmierend: Die jährliche maximale Seeoberflächentemperatur ist mit einer durchschnittlichen Rate von +0,58°C pro Dekade (angestiegen. Das entspricht dem beobachteten Anstieg der jährlichen maximalen Lufttemperatur von +0,42° C pro Dekade im selben Zeitraum. Die durchschnittliche Zunahme der maximalen Temperatur in den untersuchten Seen war mit + 0,58°C pro zehn Jahren höher als der globale Durchschnitt von +0,34°C bzw. +0,42°C für 22 österreichische Seen und + 0,39°C für neun polnische Tieflandseen. Im Untersuchungszeitraum nahmen die Perioden mit Oberflächentemperaturen über 20°C signifikant zu und die Erwärmung erreichte das kritische Niveau während des Jahres immer häufiger und hielt länger an.
Das Epilimnion ist die oberste, erwärmte und stark bewegte Wasserschicht in einem geschichteten stehenden Gewässer. Die kühle, bodennahe Schicht des Sees nennt man Hypolimnion. Diese beiden Zonen werden durch die dazwischenliegende Sprungschicht, das Metalimnion, abgepuffert. In dieser Schicht kann der Temperaturabfall bis zu 10 °C betragen. Die Auswertung der Langzeitdaten aus dem oberösterreichischen Mondsee, zeigen eine deutliche Zunahme der Tage an denen die Wassertemperatur über 20°C erreichte. Innerhalb der 50 Untersuchungsjahre nahm auch die kritische Temperatur kontinuierlich von unter 1m auf bis zu 6m Tiefe zu. Diese zunehmende Erwärmung ist beim 68m tiefen Mondsee, mit tiefer gelegenem, kühlen Hypolimnion, besonders bedenklich, weil zum Erreichen dieser hohen Temperaturen im größeren Wasservolumen bereits mehrere aufeinander folgende Hitzeperioden erforderlich waren. In Flachwasserseen, wie z.B. dem Neusiedlersee im Burgenland, der als pannonischer Steppensee regelmäßig mehr als 20°C erreichte, wurde als maximale Wassertemperatur im Untersuchungszeitraum sogar 31,7°C gemessen. Der Einfluss auf das aquatische Ökosystem, insbesondere auf alle Ebenen des Nahrungsnetzes, auf Wachstumsraten sowie die Biodiversität und die Begünstigung invasiver Arten, ist daher auch von der geografischen Lage abhängig (z.B. milde Winter durch den Einfluss des Golfstroms). Ausgedehnte Perioden in denen die maximale Oberflächentemperatur erreicht wird beeinflussen auch den trophischen Status eines Sees. Die Zunahme von Nährstoffen im See und in weiterer Folge die Zunahme von Algenblüten können auch negative Auswirkungen auf Organismen und Organismengemeinschaften, von Bakterien bis hin zu den Fischen, haben. Das Überleben von Arten ist daher unmittelbar davon abhängig wie lange sie einer Periode mit überdurchschnittlicher, maximaler Wassertemperatur ausgesetzt sind, wie flexibel sie sind und wie sie sich an neue Bedingungen anpassen können. Die Alternative, nämlich die Fähigkeit in tiefere, kühlere Seebereich auszuweichen, steht nicht allen aquatischen Organismen zur Verfügung oder scheitert in Zukunft möglicherweise an verfügbaren, sauerstoffreichen Tiefenzonen in unseren Seen.
Publikation: Dokulil M.T., de Eyto E., Maberly S.C. et al. (2021). Increasing maximum lake surface temperature under climate change. Climatic Change 165, 56 (2021). https://doi.org/10.1007/s10584-021-03085-1
Die Publikation im Open Access Format wurde durch die finanzielle Unterstützung der Universität Innsbruck und der Medizinischen Universität Innsbruck ermöglicht.
(Sabine Wanzenböck)