Gefährliche Bakterien in Seen – Schweizer Seen: Echtzeitüberwachung gegen Blaualgen-Gefahr

Obwohl es diesen Sommer sehr heiss war, gab es in Schweizer Seen kaum Probleme mit Blaualgen. So werden in der Umgangssprache die Cyanobakterien genannt. Sie können Hautreizungen verursachen und im schlimmsten Fall, wenn sie geschluckt werden, schwere Leber- oder Nervenschäden hervorrufen.

Die Hitze gehört zu den Faktoren, die die Vermehrung von Cyanobakterien begünstigen. Dieses Jahr hat jedoch etwas anderes gefehlt. «Die Trockenheit hat ihr Wachstum ein wenig behindert», sagt Camilla Capelli, Forscherin an der Fachhochschule der italienischen Schweiz. «Im Vergleich zu anderen Jahren, als die Blüten bereits im August zu sehen waren, beobachten wir erst jetzt die ersten.»

Um sich zu vermehren, brauchen Cyanobakterien nicht nur warmes Wasser und Licht. Es braucht auch Nährstoffe, insbesondere Phosphor und Stickstoff. Ein Teil ist bereits im See vorhanden, ein anderer kommt von aussen durch Wasserläufe, wenn der Regen die Böden abspült und Flüsse und Bäche speist. Und dieser Regen hat in diesem Sommer gefehlt.

Unterwasser-Mikroskop liefert Daten in Echtzeit

Die Atempause bedeutet jedoch nicht, dass das Problem verschwunden ist. Die Blüten können sich schnell entwickeln, wenn die richtige Kombination von Bedingungen vorliegt. Besser zu verstehen, wann und wo sie auftreten, ist eine der grossen Herausforderungen der Forschung.

Damit beschäftigt sich das Wasserforschungsinstitut Eawag am Greifensee im Kanton Zürich. Es setzt dabei ein besonderes Instrument ein: das Aquascope, ein vollständig automatisiertes Unterwasser-Mikroskop.

So funktioniert das Aquascope der Eawag:

«Die Blüten hängen nicht nur von Temperatur und Nährstoffen ab», erklärt Francesco Pomati, Leiter der Abteilung für aquatische Ökologie der Eawag. Einen wichtigen Einfluss hätten auch «die Häufigkeit und Vielfalt aller Arten», die die Planktongemeinschaft bilden. Einige dieser Mikroorganismen können das Wachstum von Cyanobakterien fördern, andere hingegen begrenzen ihre Entwicklung, indem sie sich von ihnen ernähren.

Das Aquascope dient dazu, diese Vielfalt zu überwachen. Es befindet sich konstant in etwa drei Metern Tiefe und fotografiert die Mikroorganismen direkt in ihrer Umgebung, ohne dass Proben entnommen werden müssen. Jede Stunde, 24 Stunden am Tag, werden die Bilder an die Server der Eawag gesendet, wo Algorithmen der künstlichen Intelligenz die Organismen praktisch in Echtzeit erkennen und klassifizieren. Die Bilder sind öffentlich auf der Website von Aquascope zugänglich.

Dieses Messsystem wird im Greifen- und im Zugersee eingesetzt. Es ist weltweit einzigartig. Die Forschenden müssen nicht mehr warten, bis eine Blüte an der Oberfläche sichtbar wird. Sie können nahezu in Echtzeit verfolgen, wie sich die Populationen von Cyanobakterien und den anderen Organismen, die mit ihnen zusammenleben, verändern.

Natürliche Bewohner der Seen

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Cyanobakterien sind photosynthetische Bakterien, die seit Milliarden von Jahren auf der Erde vorhanden sind. Sie leben natürlicherweise in Seen und können sich unter günstigen Bedingungen schnell vermehren und Blüten bilden. Einige Arten können für Menschen und Tiere schädliche Toxine produzieren.

In der Umgangssprache werden sie als Blaualgen bezeichnet, weil sie einen blaugrünen Teppich bilden, der Algen ähnelt.

Zuverlässige Prognosen ermöglichen es, die Risiken für die Bevölkerung zu reduzieren. Der Eawag-Forscher Pomati zieht einen Vergleich zur Meteorologie: «Das Prognostizieren einer Blüte von Cyanobakterien kann zunehmend einer Wettervorhersage ähneln: Um zu antizipieren, was geschehen wird, ist es notwendig, die kontinuierliche Überwachung mit den Umweltbedingungen, den Beziehungen zwischen den Organismen und der Datenanalyse zu kombinieren.»