Produzierter Stickstoff gelangt in die Nahrungskette

In Südostasien sind aus­gedehnte Aquakul­tur­flächen ent­lang der Küsten sehr ver­bre­it­et. Eine neue Studie zeigt, dass vom Men­schen pro­duziert­er Stick­stoff durch die Ein­leitung großer Men­gen ungek­lärter Abwäss­er ins angren­zende Küsten­meer gelangt. Dort führt er nicht nur zu Eutro­phierung, son­dern lan­det auch in der Nahrungskette.
In vie­len Län­dern Südostasiens ist der Export von Fisch oder Shrimps aus Aquakul­tur ein wichtiger Wirtschafts­fak­tor. Über viele Kilo­me­ter rei­hen sich dort an den Küsten die Aquakul­turbeck­en aneinan­der. Ihr Abwass­er wird meist unge­filtert ins Meer geleitet.
Auf Hainan, ein­er tro­pis­chen Insel im Süd­chi­ne­sis­chen Meer und größte Son­der­wirtschaft­szone Chi­nas, wer­den in den Aquakul­tur­an­la­gen vor allem Zack­en­barsche und Shrimps gezüchtet. Ein Forscherteam des Leib­niz-Zen­trums für Marine Tropen­forschung (ZMT) unter­suchte dort in ein­er Lagune die Abwäss­er aus den Aquakul­tur­an­la­gen sowie ihre organ­is­chen Abfall­stoffe und ver­fol­gte deren Weg in das angren­zende Küstenmeer.
Ein großes Prob­lem in der Aquakul­tur­wirtschaft ist, dass rel­a­tiv ungezielt gefüt­tert wird. Zudem wird für die inten­sive Zucht sehr pro­tein- und fet­thaltiges Fut­ter benötigt. Größ­ten­teils beste­ht es aus indus­triell hergestell­ten Fut­ter­pel­lets. Über­schüs­siges Fut­ter sam­melt sich im Beck­en­wass­er an. Zusam­men mit den Auss­chei­dun­gen der Fis­che wird der organ­is­che Abfall mit den Abwässern ins Küsten­meer aus­geleit­et. Er ist reich an Stick­stoff, der ein Bestandteil von Pro­teinen ist.

„Eine weltweit beobachtete neg­a­tive Folge des hohen Ein­trags von Stick­stoff aus Land­wirtschaft und Aquakul­tur ist die Überdün­gung der Küstengewäss­er, die sich in exzes­siv­en Algen­blüten man­i­festiert. Unklar ist jedoch in vie­len Fällen, ob und wie dieser Stick­stoff sich auf andere Organ­is­men in der Nahrungs­kette auswirkt.“
— Tim Jen­ner­jahn, Biogeochemiker

Um den Weg der Abfall­stoffe vor Hainan zu ver­fol­gen, nahm das Team sowohl Wasser­proben aus den Anla­gen und den Küstengewässern, als auch Gewe­beproben von Vertretern der ver­schiede­nen Nahrungsstufen, darunter Algen und See­gras, Wirbel­lose wie Muscheln und Krabben und auch diverse Fis­charten. Dabei fie­len vor allem hohe Anteile des schw­eren Stick­stoff-Iso­tops N15 auf, die sowohl im Wass­er als auch in den unter­sucht­en Lebe­we­sen nachgewiesen wer­den kon­nten. In der Lagune war bei allen Organ­is­men das N15-Iso­top in deut­lich größeren Men­gen vorhan­den als bei ihren Artgenossen im offe­nen Meer.
Indus­triell pro­duzierte Pel­lets enthal­ten einen rel­a­tiv hohen Anteil an dem N15-Iso­top. Als Bestandteil von Pro­teinen ist Stick­stoff essen­ziell für Lebe­we­sen. Das N15-Iso­top wird jedoch langsamer ver­w­ertet und reichert sich daher in Tieren und Pflanzen an. Find­en sich größere Men­gen davon in ihrem Gewebe, weist das auf Stick­stoff hin, der vom Men­schen pro­duziert wurde.
In Chi­na sind die Teich­flächen der Aquakul­tur mit­tler­weile auf mehr als 15.000 Quadratk­ilo­me­ter angewach­sen. Die ZMT-Forschen­den rech­neten den vor Hainan gemesse­nen Stick­stof­fein­trag aus Aquakul­turte­ichen hoch und kamen so für ganz Chi­na auf ein Ergeb­nis von 510.000 Ton­nen pro Jahr. Dies entspricht etwa drei Prozent des jährlichen weltweit­en Stick­stof­fein­trags durch Flüsse und ist damit eine glob­al rel­e­vante Größe.
Bish­er wurde jedoch noch kaum unter­sucht, inwieweit sich ein Über­maß an Stick­stoff in den Organ­is­men neg­a­tiv auswirkt. Für die See­gräs­er von Hainan fand die ZMT-Dok­torandin Esther Thom­sen her­aus, dass sich die Stick­stof­fkonzen­tra­tion in den Blät­tern erhöht. Dies wiederum führt zu ein­er gerin­geren Sta­bil­ität der Blät­ter und abbrechen­den Blattspitzen.
Offen­sichtlich ist aber, dass die stick­stof­fre­ichen Abwäss­er durch die Eutro­phierung das Arten­gle­ichgewicht in den Küstenökosys­te­men mas­siv stören. Das Forscherteam kon­nte vor Hainan ein drastis­ches See­gras- und Koral­len­ster­ben beobacht­en. „Das zeigt, welch gewaltige Auswirkun­gen der Ein­trag stick­stoffhaltiger Aquakul­tur­ab­wäss­er in die Küsten­meere auf die Ökolo­gie hat – den Ver­lust von Bio­di­ver­sität und ganz­er Ökosys­teme inklu­sive ihrer für den Men­schen bedeut­samen Ökosys­tem­leis­tun­gen“, so Jennerjahn.