Düngemittelbelastung beeinträchtigt widerstandsfähige Korallenriffe
Die Korallenriffe im Flower Garden Banks National Marine Sanctuary im nördlichen Golf von Mexiko, bislang als besonders robust und gesund eingestuft, zeigen zunehmend Anzeichen von Stress. Hauptursachen sind steigende Wassertemperaturen und eine erhöhte Nährstoffbelastung, die vor allem durch Stickstoffeinträge aus dem Einzugsgebiet des Mississippi verursacht wird.
Ursachen und Auswirkungen der Nährstoffbelastung
- Die Mehrheit des Stickstoffs im nördlichen Golf von Mexiko stammt aus landwirtschaftlichen Düngemitteln, die im Mississippi-Einzugsgebiet eingesetzt werden.
- Bohrkernanalysen von Steinkorallen erlauben Rückschlüsse auf die Entwicklung der Stickstoffquellen über die letzten 270 Jahre.
- In den letzten Jahrzehnten stieg der Anteil des aus dem Mississippi stammenden Stickstoffs auf bis zu 80 Prozent.
- Hohe Stickstoffeinträge korrelieren mit verstärkter Korallenbleiche und vermehrten Krankheitsausbrüchen in den Jahren 2016 sowie 2022 bis 2023.
Methodik der Untersuchung
Ein internationales Forscherteam unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Chemie und der Louisiana State University analysierte die Stickstoffisotopenverhältnisse im Kalkskelett von Sternchenkorallen. Diese Korallen wachsen langsam, bilden jedoch kontinuierlich Schichten, die als Umweltarchive dienen. Die Isotopenverhältnisse von 15N zu 14N geben Aufschluss über die Herkunft des aufgenommenen Stickstoffs und ermöglichen eine historische Rekonstruktion der Nährstoffquellen von 1753 bis 2023.
Historische Entwicklung der Stickstoffbelastung
Vor 1850 zeigen die Korallen keine signifikanten anthropogenen Stickstoffeinträge. Ab Mitte des 19. Jahrhunderts steigt der Anteil, was mit der europäischen Besiedlung und dem Einsatz organischer Dünger wie Guano zusammenfällt. Weitere Veränderungen traten nach der Entfernung eines natürlichen Holzstaudamms im Red River Mitte der 1870er Jahre sowie dem Ausbau von Deichen entlang des Mississippi ab 1882 auf, was die Nährstoffzufuhr in die Küstengewässer beschleunigte.
Aktuelle Situation und Prognose
Seit den 1960er Jahren, mit der Einführung synthetischer Düngemittel, hat die Stickstoffbelastung deutlich zugenommen. Heute ist der Mississippi die Hauptquelle für Nährstoffe im Golf von Mexiko. Die Kombination aus hoher Nährstoffzufuhr und steigenden Temperaturen führt zu einer Verschlechterung des Korallenzustands, einschließlich häufiger auftretender Korallenbleichen und Krankheitsausbrüche. Ohne eine Reduktion der Stickstoffeinträge und eine Stabilisierung der Wassertemperaturen ist mit einer weiteren Verschlechterung der Riffgesundheit zu rechnen.
Bedeutung der Korallen als Umweltarchive
Die Korallen des Flower Garden Banks National Marine Sanctuary liefern wertvolle Informationen über historische Umweltbedingungen vor der Industrialisierung. Die chemischen Aufzeichnungen in den Korallenskeletten ermöglichen es, natürliche Referenzwerte für den Zustand des Golfs von Mexiko zu ermitteln und bieten damit eine Grundlage für Schutzmaßnahmen.
Geographische Ausdehnung der Belastung
Das Einzugsgebiet des Mississippi umfasst etwa 41 Prozent der kontinentalen USA, von Idaho bis New York und Kanada. Durch Flussmischungen gelangt stickstoffreiches Wasser bis zu 448 Kilometer von der Flussmündung entfernt in die Korallenriffgebiete des Flower Garden Banks.
Kontaktinformationen der Wissenschaftler
Jonathan Jung
Max-Planck-Institut für Chemie
jonathan.jung@mpic.de
Kristine DeLong
Louisiana State University
kdelong@lsu.edu
Referenz der Originalpublikation
Increasing nitrogen loading in the Gulf of Mexico undermines coral reef resilience
Jonathan Jung, Kristine L. DeLong, Paolo Montagna et al.
Science Advances, 2026
