Berlin - Der Sommer steht vor der Tür und damit auch die Zeit der Blaualgenblüte in Seen. Die sich mitunter massenhaft vermehrenden Cyanobakterien können gefährlich für frei laufende Hunde sein, aber auch für Menschen, vor allem für Kinder.

Im vergangenen Jahr verhängte das Berliner Landesamt für Gesundheit und Soziales ein Badeverbot am Tegeler See. Ein Hund war nach einer Vergiftung mit Blaualgentoxinen gestorben. Seit 2017 soll es bereits mehrere Hunde betroffen haben. Im August 2019 starben in Bayern drei Hunde, nachdem sie in verseuchtem Wasser gebadet hatten. Und im August 2014 betraf es die gesamte Großstadt Toledo im US-Bundesstaat Ohio. Eine halbe Million Menschen durfte drei Tage lang ihr Leitungswasser nicht trinken und nicht duschen. Der Grund war verseuchtes Trinkwasser aus dem nahen Eriesee an der Grenze zwischen den USA und Kanada.

Dort wächst die Blaualgenart Microcystis, die das Lebergift Microcystin (MC) produziert. „Microcystin ist zwar für Menschen und Tiere ein starkes Gift, für Cyanobakterien aber hat es einen großen Vorteil“, sagt Ferdi Hellweger, Professor und Leiter des Fachgebiets Wasserreinhaltung am Institut für Technischen Umweltschutz an der Technischen Universität (TU) Berlin. Es besetze bestimmte Bindungsstellen der Bakterien und schirme sie damit vor aggressivem Wasserstoffperoxid ab. „Wasserstoffperoxid, das unter anderem auch ein Beiprodukt der Photosynthese von Pflanzen ist, kommt in der Natur überall vor“, sagt Hellweger. Und die Produktion des Gifts MC sei ein wichtiger Schutzfaktor für die Bakterien.

Reduzierung von Phosphor allein nützt vor allem giftigen Bakterien

Bisher bekämpfte man die giftigen Blaualgen vor allem, indem man zum Beispiel den Phosphordünger in der Landwirtschaft reduzierte. „Weniger Phosphor im Wasser reduziert die Masse an Blaualgen und damit auch die Menge an Gift, das war die einfache Formel beim Gewässermanagement“, sagt Ferdi Hellweger. Für den Eriesee etwa hätten sich die USA und Kanada verpflichtet, die Menge an Phosphor um 40 Prozent zu reduzieren. Dies sei mit erheblichen Kosten verbunden. Allein für die Landwirtschaft der USA betrügen sie knapp 40 Millionen Dollar.

Doch dieser Weg ist ein Trugschluss, wie die TU-Forscher herausgefunden haben. Das Team um Ferdi Hellweger hat das Verhalten der Blaualgen am Beispiel des Eriesees mithilfe eines „agentenbasierten“ Modells simuliert. Dabei werde „jede Blaualge im Computer als ein Individuum repräsentiert“, heißt es. Die Ergebnisse der Studie sind gerade im Fachjournal Science erschienen. Sie zeigen, dass die Abläufe in der Natur wesentlich komplexer sind. „Wenn weniger Blaualgen vorhanden sind, müssen sie auch weniger um die anderen Nährstoffe konkurrieren“, erklärt Ferdi Hellweger. Der wichtigste davon sei Stickstoff, der ebenfalls nur begrenzt vorhanden sei. Und er sei wiederum „ein wichtiger Baustein für das MC-Molekül“.

Kurz: Von der Vernichtung der Blaualgen durch Phosphorreduktion profitierten vor allem jene Bakterienstämme, die sehr viel giftiges Microcystin produzieren. Diese hätten es nun leichter und könnten sich besser vermehren als vorher. „Im Ergebnis führt also eine Phosphorreduktion zwar zu weniger Blaualgen insgesamt, aber im Verhältnis zu mehr giftproduzierenden Blaualgen – und zwar zu so viel mehr, dass die Menge an Giftstoff im See auch absolut zunimmt“, teilt die TU Berlin mit.

Methode der TU-Forscher könnte auch Berliner Seen zugutekommen

„Diese Erkenntnis bedeutet einen wirklichen Wendepunkt für das Management von Gewässern“, sagt der Forscher Ferdi Hellweger. „Will man die Giftstoffe von Blaualgen reduzieren, muss man nicht nur den Eintrag von Phosphor in die Seen verringern, sondern auch von Stickstoff, der ebenfalls in der Landwirtschaft in großen Mengen als Dünger verwendet wird.“ Damit stünden nun praktisch alle Programme zur Gesunderhaltung oder Sanierung von Seen auf dem Prüfstand – auch das für den Eriesee.

Um die Vorgänge genau modellieren zu können, hatten TU-Forscher 103 Studien mit 708 Experimenten ausgewertet, die bis ins Jahr 1958 zurückreichen. US-Wissenschaftler führten zudem eigene Laborexperimente durch, um die Modellbildung zu unterstützen. Die Studie wurde maßgeblich gefördert durch die National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), die Wetter- und Ozeanografiebehörde der USA.

Und wie ist es nun mit den Berliner Seen? Am Tegeler See wächst seit 2017 die Blaualge Tychonema, die etwa das Nervengift Anatoxin A produziert. Welche Rolle dieses für die Bakterien spielt, ist noch nicht genau erforscht. Die TU-Forscher gehen aber davon aus, dass ihre Methode der „agentenbasierten“ Simulation auf Grundlage bekannter biologischer Mechanismen auch für den Umgang mit anderen Blaualgensystemen hilfreich sein könne. Hellweger sagt: „Wir hoffen, dass sich aufgrund unserer Veröffentlichung nun viele andere Forschungsgruppen mit unserer Methode befassen, sie reproduzieren und auf andere Fälle von Blaualgenwachstum anwenden.“