Ostsee-Überdüngung mit Langzeitwirkung Schatten der Vergangenheit: Ostsee kämpft mit folgenreicher Nährstoffhypothek

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Die Ostsee leidet trotz Schutzmaßnahmen noch immer unter den Folgen der Nährstoffbelastung. Warum sich das Binnenmeer nur langsam regeneriert, zeigt eine neue Übersichtsarbeit, die aber auch konkrete Handlungsfelder für ein wirksames Ostsee-Management formuliert.

Die Ostsee steht seit Jahrzehnten unter Druck: Zwar wurden die Einträge von Phosphor und Stickstoff aus Flüssen – Ursache der Überdüngung des Binnenmeeres – merklich reduziert. Doch Folgeerscheinungen wie Algenblüten und Sauerstoffmangel treten nach wie vor massiv auf und ziehen weitere ökologische Folgen nach sich. Forschende des Leibniz-Instituts für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) zeigen nun in einer umfassenden Zusammenschau, wie Nährstoffaltlasten, interne Stoffkreisläufe und Klimaerwärmung zusammenwirken, so dass Schutzmaßnahmen nur verzögert greifen. Gleichzeitig sehen sie Ansatzpunkte für ein wirksames Ostsee-Management. Die Arbeit erschien jüngst im Annual Review of Marine Science.

Ostsee: Trotz Schutzmaßnahmen stark belastet

Dass die Ostsee unter Überdüngung leidet, ist seit mehr als einem halben Jahrhundert bekannt. Schutzprogramme wie der „Baltic Sea Action Plan“ der Helsinki-Kommission zum Schutz der Ostsee (HELCOM) haben durch Implementierung auf EU- und nationaler Ebene dazu geführt, dass die Nährstoffbelastung aus menschlichen Quellen merklich zurückging: Die Phosphorfrachten der Flüsse sanken seit den 1980er-Jahren um etwa 50 %, die Stickstofffrachten um rund 30 %. Auch neuere Belastungszahlen zeigen diesen Trend: Während 1995 die Phosphor-Gesamteinträge in die zentrale Ostsee noch über 20.000 Tonnen pro Jahr betrugen, lagen sie 2017 bei rund 12.400 Tonnen; beim Stickstoff gingen sie in der selben Zeit von rund 520.000 Tonnen auf knapp 400.000 Tonnen zurück.

Dennoch zeigt sich bis heute keine durchgreifende Verbesserung der Oberflächenwasserqualität. Um zu verstehen, wie Ökosystemprozesse ineinandergreifen und die Erholung der Ostsee ausbremsen, bündelt die nun veröffentlichte Review-Arbeit eines IOW-Autorenteams Erkenntnisse aus mehr als sechs Jahrzehnten Ostseeforschung und verbindet Langzeitdaten mit umfangreicher Fachliteratursynthese, um durch Prozessverständnis und aktuelle Modellansätze zu einem Gesamtbild der sich wandelnden Ostsee zu kommen.

Ein Meer im Wandel: Erwärmung trifft auf ein empfindliches Gleichgewicht

Die Ostsee ist als Brackwassermeer stark geschichtet: Salzärmeres Oberflächenwasser liegt über dichterem, salzreicherem Tiefenwasser. Das verhindert, dass Sauerstoff aus der Atmosphäre leicht in die Tiefe gelangt. Der Abbau organischer Substanz führt dort daher häufig zu Sauerstoffmangel. Nur seltene Salzwassereinströme aus der Nordsee können die tiefen Wassermassen zeitweise belüften.

Durch den Klimawandel hat sich die Ostsee deutlich erwärmt. So sind die Oberflächentemperaturen des zentralen Gotland Beckens seit 1960 im Schnitt um fast 2°C gestiegen. Wie Modellierungen in der jetzt publizierten Studie zeigen, ist aber auch in den tiefen Wasserschichten ein Erwärmungstrend feststellbar, was auf häufigere Einstromereignisse im Sommer zurückzuführen ist. Da wärmeres Wasser weniger Sauerstoff löst als kaltes, ist das Potenzial dieser sommerlichen Einströme zur Belüftung der tiefen Ostseebecken geringer als das der Wintereinströme. Zudem wird hier Sauerstoff schneller verbraucht. Die Folge: Sogenannte Todeszonen – Bereiche mit weniger als 20 µmol O₂ pro Liter – werden größer und bleiben länger bestehen. Das bestätigt auch die aktuelle Langzeitdatenauswertung.

Vor diesem Hintergrund hebt das Review die Rolle kleinräumiger „lateraler Intrusionen“ hervor: Schmale, nur wenige Meter dicke Wasserschichten mit höheren Sauerstoffgehalten dringen in Zwischenbereiche des geschichteten Ostsee-Wasserkörpers ein und transportieren langfristig dabei sogar rund zehnmal mehr Sauerstoff als die großen Einstromereignisse. Bisherige numerische Modelle berücksichtigen diesen Prozess jedoch nur unzureichend und sollten entsprechend angepasst werden.

Phosphat aus der Tiefe: Warum die Vergangenheit nachwirkt

Ein Schwerpunkt des Reviews liegt auf dem Phosphorkreislauf, der eine entscheidende Rolle für die anhaltende Eutrophierung der Ostsee spielt. Unter anoxischen Bedingungen – wenn also freier Sauerstoff fehlt – wird Phosphat aus dem Sediment freigesetzt und reichert sich im Wasser an. Denn es fehlen oxidierte Eisenverbindungen, die den Pflanzennährstoff dauerhaft binden.

Das IOW-Autorenteam arbeitete nun anhand von Langzeit-Messreihen heraus, dass im Tiefenwasser der Ostsee die Phosphat-Konzentrationen zwischen Einstromereignissen ansteigen und Werte deutlich über 5 µmol pro Liter erreichen können. Durch alljährliche Winterdurchmischung gelangt ein Teil dieses gelösten Phosphats in oberflächennahe Wasserschichten. Mit durchschnittlich 27 mmol pro Quadratmeter ist diese interne Phosphorquelle laut der aktuellen Studie inzwischen so groß, dass sie Reduktionen der externen Phosphat-Einträge über Flüsse weitgehend kompensiert. Selbst starke Einstromereignisse senken diese Werte nur begrenzt: Beim großen Einstrom im Winter 2014 wurden maximal etwa 30 % des Phosphats aus dem Wasser entfernt, nur rund 5 % wurden dauerhaft im Sediment gebunden.

Die Rückkopplung von Sauerstoffmangel und Phosphatfreisetzung in den Tiefen der Ostsee verändert auch das Phytoplankton im Oberflächenwasser. Denn Verluste von Nitrat im Tiefenwasser und die zunehmende interne Phosphat-Rücklösung sorgen dafür, dass sich das Verhältnis der beiden Pflanzennährstoffe im Ostseewasser verändert: Von 1969 bis 2023, so zeigen die Langzeitdaten, fiel das Verhältnis von gelöstem Stickstoff zu gelöstem Phosphor im Winter um rund 4 mol mol^-1 – mit großen ökologischen Folgen. Denn dies begünstigt Blaualgenblüten im Sommer, da diese Stickstoff aus der Luft nutzen können und ihr Wachstum vor allem durch Phosphor-Verfügbarkeit begrenzt wird.

Die sommerlichen Blaualgenblüten können schlechter direkt im Nahrungsnetz verwertet werden als andere Algen, und so sinken nach ihrem Absterben große Mengen organischer Substanz wieder auf den Ostseegrund. Das transportiert Phosphorverbindungen ins Sediment, die sich dort immer weiter akkumulieren, und kurbelt über Zersetzungsprozesse die Sauerstoffzehrung an. Damit wird deutlich, warum sinkende externe Einträge nicht automatisch zu sinkenden Konzentrationen im Meer führen: Die Ostsee trägt eine große „Nährstoffhypothek“ aus vergangenen Jahrzehnten in sich.

Ansatzpunkte für wirksames Ostsee-Management

„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 Joachim Kuss, als Erstautor federführend im Team der an der Studie beteiligten IOW-Forschenden. „“, so der Meereschemiker.

Aufbauend auf forschungsbasiertem aktuellen Prozessverständnis sieht das Autorenteam folgende Handlungsfelder:

• Nährstoffüberschüsse müssen konsequent weiter gesenkt werden, denn nur so können Rückkopplungen langfristig überwunden werden.

• Natürliche Küstenfilter müssen gestärkt oder wiederhergestellt werden: Übergangszonen wie Bodden, Fjorde, Ästuarien, Feuchtgebiete oder Schilfgürtel können Nährstoffe zurückhalten und dauerhaft binden.

• Naturbasierte Maßnahmen sollten ausgebaut werden, etwa die Förderung von Seegraswiesen oder die gezielte Kultivierung von Makroalgen, um Nährstoffe aktiv aus dem Wasser zu entnehmen. Auch Riffe und Muschelbänke tragen dazu bei.

• Langzeitbeobachtung und moderne Messsysteme müssen ausgebaut werden. Denn nur durch kontinuierliches Monitoring – zunehmend auch mit neuen Sensorsystemen für hochaufgelöste Phosphatmessungen – lassen sich Verbesserungen oder Rückschläge früh erkennen.

Originalpublikation: Joachim Kuss, Peter Holtermann, Lars Umlauf, Olaf Dellwig, Ralf D. Prien, & Joanna J. Waniek (2026). The Changing Baltic Sea: Between Nutrient Load Reduction and a Warming Climate. Annu. Rev. Mar. Sci. 2026. 18:16.1–16.26, doi.org/10.1146/annurev-marine-040324-020707

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