Trophie: die vier Nährstoffstufen eines Sees

Zwei Taucher im Frühjahr in grünlich trübem Seewasser mit eingeschränkter Sicht. — Plankton kann die Sichtweite im See stark reduzieren und den Buddykontakt erschweren.

Die Trophie ist der Ernährungszustand eines Sees — das Maß dafür, wie viel pflanzliche Biomasse, vor allem Algenbiomasse, in ihm produziert wird. Sie hängt eng am Nährstoffgehalt, in erster Linie am Phosphor, und entscheidet damit über das, was Taucher an einem See zuerst bemerken: wie weit der Blick reicht. Von nährstoffarm bis hoch belastet werden vier Stufen unterschieden.

Woran die Stufe festgemacht wird

Die Einstufung ist keine Momentaufnahme. Das Bayerische Landesamt für Umwelt beschreibt sie über Mittelwerte dreier Größen — Chlorophyll a, Gesamtphosphor und Sichttiefe — über die Vegetationsperiode von März bis November. Die Darstellung des Seenportals seen.de nennt dieselbe Richtung und ergänzt Algendichte sowie Sauerstoff- und Nährstoffverteilung; auch Sediment und Wirbellose am Gewässerboden spielen dort eine Rolle.

Dass die Sichttiefe unter den Kenngrößen steht, ist der Grund, warum Taucher mit dem Begriff überhaupt etwas anfangen können: Was den Limnologen als Messwert dient, ist für den Taucher das Erlebnis des Tauchgangs.

Die vier Stufen

Das Landesamt für Umwelt beziffert die Sichttiefen der Stufen, seen.de führt sie als Stufen I bis IV:

Oligotroph (I), nährstoffarm. Das Plankton ist nach dem Landesamt artenreich, aber individuenarm; die Sichttiefe ist „in der Regel größer als sechs Meter“. seen.de nennt für diese Stufe ganzjährig hohen Sauerstoffgehalt bis zum Seegrund.
Mesotroph (II). Das Übergangsstadium; die Sichttiefe „beträgt noch mehr als zwei Meter“. Algenblüten sind nach seen.de zeitweise möglich, die Sauerstoffzehrung im Tiefenwasser bleibt gering.
Eutroph (III), nährstoffreich. Hoher Phosphatgehalt, hohe Biomasseproduktion, im Sommer ein sehr sauerstoffarmes Hypolimnion; die Sichttiefe „liegt in der Regel unter zwei Metern“. seen.de nennt regelmäßige Algenblüten und häufig extremen Sauerstoffmangel im Tiefenwasser.
Polytroph bis hypertroph (IV). Der Sauerstoff im Tiefenwasser ist nach dem Landesamt zum Ende der Sommerstagnation weitgehend verbraucht, Fischsterben kann auftreten. seen.de hält diese Stufe für vom Menschen verursacht und nennt häufige Blaualgendominanz.

Für die höchste Stufe gehen die beiden Angaben auseinander: Das Landesamt nennt eine Sichttiefe „unter einem Meter“, seen.de eine Sichttiefe „nur im Zentimeterbereich“. Beides beschreibt dasselbe Ende der Skala, aber nicht dieselbe Zahl.

Nicht jede Stufe IV ist eine Verschmutzung im landläufigen Sinn. Das Landesamt weist darauf hin, dass künstlich gedüngte Karpfenteiche ebenfalls hypertroph sein können — sie werden deshalb sehr flach gebaut, damit sich gar keine sauerstoffarme Tiefenschicht ausbilden kann.

Warum alles am Phosphor hängt

Der entscheidende Mechanismus steckt im Tiefenwasser und ist nach der Darstellung des Landesamts eine Rückkopplung. In einem sauerstoffreichen Hypolimnion arbeitet eine Phosphatfalle: „Im sauerstoffreichen Tiefenwasser enthaltene dreiwertige Eisenionen (Fe3+) fällen freigesetztes Phosphat.“ Das aus dem Sediment freiwerdende Phosphat wird also festgelegt, bevor es wieder in den Kreislauf kommt. In oligotrophen und mesotrophen Seen funktioniert diese Falle.

Kippt der Sauerstoffhaushalt, kippt sie mit. Dann wird Phosphat nicht mehr gebunden, sondern steht der nächsten Algengeneration zur Verfügung — und je weniger Sauerstoff vorhanden ist, desto mehr Pflanzennährstoffe enthält das Wasser. Deshalb wirkt sich der Nährstoffgehalt nach derselben Quelle „vor allem während der Sommerstagnation“ aus: Genau dann ist das Tiefenwasser von der Oberfläche abgeschnitten, und genau dann entscheidet sich, ob der See in seiner Stufe bleibt.

Die Vollzirkulation ist dabei das Gegengewicht: Sie bringt Sauerstoff nach unten. Welche Seen wie oft zirkulieren, steht im Eintrag zum dimiktischen See.

Was das für den Tauchgang bedeutet

Die Trophiestufe sagt zwei Dinge voraus, und beide betreffen die Planung. Erstens die zu erwartende Sichtweite im Sommerhalbjahr: An einem oligotrophen See sind sechs Meter und mehr der Normalfall, an einem eutrophen zwei Meter und darunter. Zweitens den Zustand des Tiefenwassers: Wo das Hypolimnion im Spätsommer sauerstofffrei ist, steht über dem Grund oft eine Schicht, in der es nicht nur dunkel, sondern auch faulig riecht und in der sich beim Aufwirbeln von Sediment die Sicht in Sekunden schließt.

Was die Trophie dagegen nicht erklärt, ist der Jahresgang. Ein eutropher See hat im Winter unter Umständen eine bessere Sicht als ein mesotropher im Juli, und auch die Klarwasserphase ist ein Einbruch innerhalb einer Stufe, kein Stufenwechsel. Die Stufe beschreibt das Niveau, nicht den Verlauf.

Als Tauchlehrer benutze ich den Begriff deshalb vor allem bei der Auswahl des Gewässers für eine Ausbildung: Alles, was Sicht braucht — Orientierung mit dem Kompass, Partnertrennungsübungen, Suchen und Bergen — gehört an einen nährstoffarmen See oder in das Zeitfenster, in dem ein nährstoffreicher See gerade aufklart. Umgekehrt ist ein trüber Baggersee kein schlechter Tauchplatz, sondern einer mit anderem Programm.

Was ist der Unterschied zwischen Trophie und Gewässergüte?

Nach der Darstellung von seen.de wird die Gewässergüte von Seen überhaupt erst nach dem Trophiesystem eingestuft — die Trophiestufe ist dort also das Maß, nicht ein Nebenaspekt. Sie beschreibt den Ernährungszustand, nicht die Belastung mit Schadstoffen. Ein nährstoffreicher See kann sauber sein in dem Sinn, dass keine Giftstoffe eingetragen werden, und trotzdem in der Stufe III oder IV stehen.

Heißt nährstoffarm automatisch gute Sicht?

Im Mittel ja, im Einzelfall nicht zwangsläufig. Die Sichttiefe gehört nach dem Bayerischen Landesamt für Umwelt selbst zu den Größen, über die eingestuft wird, und zwar als Mittelwert über die Vegetationsperiode von März bis November. Ein einzelner Tag kann davon abweichen: Starkregen, Wind, Badebetrieb und aufgewirbeltes Sediment trüben unabhängig vom Nährstoffgehalt.

Kann ein See seine Trophiestufe wechseln?

Die Stufe hängt am Nährstoffeintrag, und der ist veränderlich; der Vorgang, der einen See in eine höhere Stufe treibt, heißt Eutrophierung. Das Bayerische Landesamt für Umwelt beschreibt den Mechanismus, der die Richtung bestimmt: Solange das Tiefenwasser sauerstoffreich ist, fällen dreiwertige Eisenionen freigesetztes Phosphat aus und halten es aus dem Kreislauf heraus. Bleibt der Sauerstoff aus, fällt diese Phosphatfalle weg. Eine Angabe dazu, wie lange ein solcher Wechsel dauert, nennt keine der beiden Darstellungen.

Quellen

Bayerisches Landesamt für Umwelt: Wie ist ein See gegliedert? — Einstufung über Mittelwerte von Chlorophyll a, Gesamtphosphor und Sichttiefe über die Vegetationsperiode März bis November, die vier Stufen mit den Sichttiefen über sechs Meter, über zwei Meter, unter zwei Meter und unter einem Meter, Artenreichtum bei Individuenarmut im oligotrophen Plankton, die Phosphatfalle durch dreiwertige Eisenionen im Wortlaut, der Zusammenhang von Sauerstoffmangel und Nährstoffgehalt, die Wirkung vor allem während der Sommerstagnation, hypertrophe Karpfenteiche und ihre flache Bauweise.
seen.de: Gewässergüte von Seen — Einstufung der Gewässergüte nach dem Trophiesystem, die Trophiestufe als Ernährungszustand, Erfassung über Algendichte, Sichttiefe, Sauerstoff- und Nährstoffverteilung sowie Sediment und Wirbellose, die Stufen I bis IV mit Sauerstoffgehalt, Algenblüten und Blaualgendominanz, Stufe IV als vom Menschen verursacht mit Sichttiefe im Zentimeterbereich.

Zur Quellenlage: Die Darstellung stützt sich auf eine Landesbehörde und ein Seenportal. Die Richtlinie der Landesarbeitsgemeinschaft Wasser, nach der in Deutschland eingestuft wird, liegt nicht zugrunde; die Stufenbezeichnungen und die Sichttiefen stammen aus den beiden genannten Darstellungen. Grenzwerte für Gesamtphosphor und Chlorophyll a nennt keine von beiden, obwohl die Landesbehörde diese Größen ausdrücklich als Kenngrößen führt — der Eintrag nennt deshalb nur die Sichttiefen. Die Angabe zur höchsten Stufe ist in den beiden Quellen unterschiedlich beziffert und steht hier so nebeneinander. Die Zuordnung der römischen Stufenzahlen zu den griechischen Namen folgt der Darstellung von seen.de.