Kohlenstoff- und Stickstoff(δ13C, δ15N)-Isotopenverhältnisse von Zooplankton im Lago Maggiore (Italien): ein 13-Jahres-Datensatz

Warum winzige Seen‑Drifter wichtig sind

Wenn wir an Bedrohungen für Seeökosysteme denken, kommen uns oft trübes Wasser oder sterbende Fische in den Sinn. Doch einige der besten Frühwarnzeichen für Probleme stammen von Lebewesen, die so klein sind, dass wir sie kaum bemerken: Zooplankton, die treibenden Tiere, die auf Algen weiden und Fische ernähren. Diese Studie stellt einen 13-jährigen Bestand chemischer Fingerabdrücke dieser winzigen Tiere aus dem Lago Maggiore im Norden Italiens vor und eröffnet damit ein kraftvolles Fenster darauf, wie Energie und Schadstoffe sich im Laufe der Zeit in einem tiefen See bewegen.

Beobachtung der Erholung und des Wandels eines Sees

Der Lago Maggiore ist ein großer, tiefer subalpiner See, der einst unter Nährstoffbelastung litt, inzwischen aber deutlich klarer und nährstoffärmer geworden ist. Über Jahrzehnte haben Forschende seine grundlegende Wasserchemie und die Zooplanktonzahlen verfolgt. Ab 2010 ergänzten sie dies um regelmäßige Messungen der Verhältnisse zweier Formen von Kohlenstoff und Stickstoff (sogenannte stabile Isotope) in den wichtigsten Zooplanktongruppen. Da sich diese Isotope in vorhersehbarer Weise verschieben, wenn Nahrung durch die Nahrungskette wandert, wirken sie wie natürliche Tracer, die offenbaren, wer wen frisst und wie sich dies mit den Jahreszeiten und von Jahr zu Jahr ändert.

Den Hinweisen von Kohlenstoff und Stickstoff folgen

Von 2010 bis 2022 sammelte das Team mehr als eintausend Zooplanktonproben an einer zentralen Freiwasserstation. Sie nutzten spezielle Netze, um drei Größenfraktionen zu erfassen: das gesamte netzsammelbare Zooplankton (bis 80 Mikrometer) und zwei größere Fraktionen, die ausgewählt wurden, weil sie direkt von Fischen gefressen werden. Unter dem Mikroskop trennten sie Schlüsselarten und Lebensstadien – etwa Wasserflöhe (Daphnia), winzige Krebstiere namens Copepoden und größere räuberische Wirbellose – und bestimmten deren Kohlenstoff- und Stickstoffisotopenverhältnisse sowie den Gehalt an Kohlenstoff und Stickstoff. Zusätzlich berechneten sie Individuenzahlen und Biomasse jeder Gruppe und bauten so ein detailliertes Bild des pelagischen Nahrungsnetzes auf.

Jahreszeiten, Tiefe und veränderliche Nahrungsnetze

Der lange Datensatz zeigt ausgeprägte saisonale Schwankungen. Kohlenstoffwerte sind im Sommer tendenziell höher und im Winter niedriger, Muster, die mit Wassertemperatur und den zu unterschiedlichen Zeiten dominierenden Algenarten verknüpft sind. Im Winter teilen viele Zooplanktonarten dieselbe Tiefenzone wie Daphnia, ein generalistischer Filterfresser, der als Bezugsgrundlage dient. Während der sommerlichen Schichtung, wenn warmes Wasser über kühlerem Tiefenwasser liegt, entwickeln einige Gruppen – insbesondere bestimmte Copepoden – markantere Kohlenstoffsignaturen, die darauf hindeuten, dass sie tiefer in der Wassersäule fressen, von anderen Nahrungsquellen als oberflächenbewohnende Arten. Stickstoffwerte zeigen die Stufen in der Nahrungskette: Räuber weisen im Vergleich zu ihrer Beute höhere Stickstoffanreicherungen auf, und dieser Unterschied wird besonders im Winter deutlich, wenn viele Fische das Freiwasser verlassen, um entlang der Ufer zu laichen, wodurch der Druck auf pelagische wirbellose Räuber vorübergehend nachlässt.

Winzige Tiere als Schadstoff-Sentinels

Dasselbe Zooplankton, das Energie von Algen zu Fischen transferiert, bewegt auch persistente Schadstoffe, wie das historische DDT und industrielle PCBs, durch den See. Diese Chemikalien sind im Wasser selbst kaum nachweisbar, reichern sich jedoch im lebenden Gewebe an. Indem Biomasseabschätzungen und isotopenbasierte Positionen in der Nahrungskette mit separaten Messungen von Schadstoffen in den größeren Größenfraktionen kombiniert werden, können Forschende ableiten, wie Kontaminanten in verschiedenen Zooplanktongruppen akkumulieren, ohne jede einzelne Taxonchemisch analysieren zu müssen. Die Stickstoffsignaturen gepoolter Größenfraktionen korrespondieren eng mit ihren Schadstoffkonzentrationen und unterstreichen, wie Verschiebungen in der Gemeinschaftszusammensetzung und in der Ernährungsposition den Transfer von Kontaminanten durch das Nahrungsnetz steuern.

Eine langfristige Perspektive auf einen sich wandelnden See

Dieser offen geteilte Datensatz – der 13 Jahre Kohlenstoff‑ und Stickstoff-Fingerabdrücke, Körperzusammensetzung und Häufigkeit der wichtigsten pelagischen Zooplanktongruppen abdeckt – liefert eine seltene, hochwertige Bezugsgrundlage für einen großen, tiefen See. Für Nicht‑Spezialisten liegt sein Wert in dem, was er ermöglicht: präzisere Rekonstruktionen, wer wen frisst, wie klimabedingte Veränderungen von Temperatur und Durchmischung Nahrungswege beeinflussen und wie seit Langem verbotene Chemikalien weiterhin lautlos von mikroskopischen Driftern in Fische gelangen. Kurz gesagt: Indem Forschende genau auf winzige Lebewesen in der Mitte der Wassersäule hören, gewinnen sie eine empfindliche Linse auf sowohl die Gesundheit des Ökosystems als auch auf verborgene Verschmutzungen, die für den gesamten See und die von ihm abhängigen Menschen bedeutsam sind.

Zitation: Piscia, R., Caroni, R., Bettinetti, R. et al. Carbon and nitrogen (δ¹³C, δ¹⁵N) isotope ratios of zooplankton in Lake Maggiore (Italy): a 13-year dataset. Sci Data 13, 535 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06928-7

Schlüsselwörter: Zooplankton, stabile Isotope, Lago Maggiore, aquatische Nahrungsnetze, persistente organische Schadstoffe