Strukturelle Merkmale und umweltbedingte Einflussfaktoren von Beständen untergetauchter Makrophyten während der natürlichen Wiederherstellungsphase urbaner Seen mit unterschiedlichen Trophiegraden

Warum das Leben unter der Seefläche wichtig ist

In vielen Städten sind Seen, die früher klares Wasser und üppige Unterwasserpflanzen hatten, heute von trübem, grünem Wasser erstickt. Diese Studie blickt unter die Oberfläche von sechs städtischen Seen in Wuhan, China, um zu verstehen, wie sich Unterwasserpflanzen verhalten, wenn die Verschmutzung reduziert wird und die Seen sich selbst überlassen erholen. Indem die Forscher diese verborgenen Pflanzengemeinschaften und die sich verändernden Wasserbedingungen über ein Jahr hinweg verfolgten, zeigen sie, was einem kranken See hilft, zu klarem Wasser, reicherer Lebensgemeinschaft und stabilerer Ökologie zurückzukehren.

Von trübem Wasser zu klareren Ufern

Das Team konzentrierte sich auf „untergetauchte Makrophyten“ – wurzelnde Pflanzen, die vollständig unter Wasser wachsen und als Grundlage von Seeökosystemen fungieren. Diese Pflanzen nehmen Nährstoffe auf, stabilisieren schlammige Böden und bieten Fischen und Wirbellosen Nahrung und Schutz. Die Forscher wählten sechs Seen aus, die alle grundlegende Verschmutzungskontrollen durchlaufen hatten, sich aber weiterhin in ihrem Nährstoffreichtum unterschieden: einige nur mäßig angereichert, andere leicht bis mäßig stark angereichert. Über vier Jahreszeiten zwischen 2023 und 2024 maßen sie die Wasserqualität – einschließlich Nährstoffe, Algen, Klarheit und Sauerstoff – und ernteten an Uferstellen Pflanzen, um ihre Biomasse zu wiegen und die vorhandenen Arten zu erfassen.

Mehr Nährstoffe, weniger Unterwasserpflanzen

In den sechs Seen wurden insgesamt nur acht Arten untergetauchter Pflanzen gefunden, wobei drei Arten die meisten Standorte dominierten. Ihr Erfolg variierte jedoch stark mit dem Nährstoffgehalt. In den saubereren, mäßig angereicherten Seen gab es typischerweise sieben bis acht Arten und hohe Pflanzenbiomasse, die dichte Unterwasserwiesen bildete. In den stärker belasteten Seen war das Pflanzenleben erheblich reduziert: Ein See mit mäßiger Eutrophierung unterstützte nur zwei Arten mit sehr geringer Biomasse. Diversitätsmaße bestätigten dieses Muster – reichere, gleichmäßigere Gemeinschaften gedeihten dort, wo die Nährstoffbelastung geringer war, während stark angereicherte Seen von nur wenigen robusten Arten dominiert wurden, die trübes, algengesättigtes Wasser tolerieren konnten.

Wie die Umwelt verborgene Pflanzengemeinschaften formt

Um zu verstehen, warum sich die Gemeinschaften unterschieden, verknüpften die Autorinnen und Autoren Pflanzendaten mit zahlreichen Umweltmessungen. Sie fanden heraus, dass der „Trophiegrad“ – wie nährstoffreich ein See ist – die Gemeinschaftsstruktur und deren jahreszeitliche Veränderungen stark prägte. In saubereren Seen spielten physikalische Bedingungen wie Wassertemperatur und die Trübung des Wassers eine wichtige Rolle für das Pflanzenwachstum. In leicht angereicherten Seen wurden chemische Signale organischer Verschmutzung und verschiedene Stickstoffformen wichtiger. In den nährstoffreichsten Seen begrenzten durch Algen verursachte Trübung und niedriger Sauerstoffgehalt am Grund die Pflanzenwiederherstellung stark. In allen Seen erwies sich Stickstoff – insbesondere Nitrat – als Schlüsselfaktor: Höhere Stickstoffwerte standen in engem Zusammenhang mit schlechterer Pflanzenleistung. Ein Ko‑Vorkommensnetzwerk der Arten deutete außerdem darauf hin, dass mit steigendem Nährstoffgehalt der Wettbewerb intensiver wird und die Gemeinschaften sich vereinfachen, sodass nur wenige dominante, verschmutzungstolerante Pflanzen verbleiben.

Die Kette von Nährstoffen zu Licht und Leben

Mit Hilfe fortgeschrittener statistischer Modelle verfolgte die Studie, wie Nährstoffe indirekt Unterwasserpflanzen schwächen. Zusätzliches Stickstoff und Phosphor fördern das Algenwachstum, messbar als Chlorophyll im Wasser. Diese Algen erhöhen die Trübung des Wassers und blockieren das Sonnenlicht, das Unterwasserpflanzen für die Photosynthese benötigen. Das Modell zeigte, dass Nährstoffe insgesamt einen starken negativen Effekt auf die Pflanzenbiomasse haben, hauptsächlich durch die Zunahme von Trübung und Algen. Die Wassertemperatur hingegen förderte innerhalb des beobachteten Bereichs tendenziell das Pflanzenwachstum, wahrscheinlich durch beschleunigten Stoffwechsel und eine verlängerte Wachstumsperiode. Zusammengenommen zeichnen diese Ergebnisse eine klare Ursache‑Wirkungs‑Kette: Mehr Nährstoffe bedeuten mehr Algen und trüberes Wasser, was wiederum weniger und schwächere Unterwasserpflanzen zur Folge hat.

Was das für die Wiederherstellung urbaner Seen bedeutet

Für Stadtverwalter und die Öffentlichkeit bietet diese Arbeit eine hoffnungsvolle, aber vorsichtige Botschaft. Sobald offensichtliche Verschmutzungsquellen kontrolliert sind, können sich Unterwasserpflanzen erholen, besonders in Seen, in denen die Nährstoffwerte auf moderate Zustände gesenkt werden. Mit dieser Erholung werden die Pflanzengemeinschaften reicher und stabiler, was dazu beiträgt, klares Wasser und gesündere Ökosysteme zu sichern. Die Studie zeigt jedoch auch, dass vor allem Stickstoff sorgfältig gesteuert werden muss und dass Verbesserungen der Sichttiefe und grundlegender physikalischer Bedingungen entscheidend sind. Einfach ausgedrückt: Um die Unterwassergärten zurückzubringen, die Seen klar und lebendig halten, müssen Städte die Nährstoffeinträge – insbesondere von Stickstoff – reduzieren und den Seen Zeit geben, sich von algendominiertem Trüb zu pflanzendominiertem Klar zu wandeln.

Zitation: Tang, H., Yuan, Y., Zhu, L. et al. Structural characteristics and environmental impact factors of submerged macrophytes communities during the natural restoration period of urban lakes with different trophic levels. Sci Rep 16, 13602 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41902-8

Schlüsselwörter: städtische Seen, Wasserpflanzen, Eutrophierung, Seerenaturierung, Nährstoffverschmutzung