Die faszinierenden Korallenriffe, die oft in Filmen wie „Findet Nemo“ und „Arielle, die Meerjungfrau“ dargestellt werden, sind in der Realität stark gefährdet. Diese einzigartigen Ökosysteme stehen durch den Klimawandel und Umweltverschmutzung unter immensem Druck. Sogar die als besonders robust geltenden Korallenriffe der Vereinigten Staaten sind nicht sicher. Insbesondere die Riffe im Flower Garden Banks National Marine Sanctuary im nördlichen Golf von Mexiko, die einst für ihre hohe Korallenbedeckung bekannt waren, leiden zunehmend unter den Auswirkungen von erhöhten Wassertemperaturen und einer Überversorgung mit Nährstoffen.
Ein internationales Forschungsteam, angeführt vom Max-Planck-Institut für Chemie in Zusammenarbeit mit der Louisiana State University, hat nun herausgefunden, dass die hohe Stickstoffbelastung in diesem Gebiet überwiegend aus dem Mississippi stammt. Diese Nährstoffeinträge sind direkt auf den Einsatz von Düngemitteln zurückzuführen. Die Forscher analysierten Stickstoffisotope in den Kalkskelette der Korallen und konnten auf Basis dieser Daten die Stickstoffquellen im Meerwasser über einen Zeitraum von 270 Jahren rekonstruieren. Die Ergebnisse zeigen, dass in den letzten Jahrzehnten mehr als 60 Prozent des Stickstoffs in den Flower Garden Banks aus dem Mississippi stammen – in bestimmten Zeiträumen sogar bis zu 80 Prozent.
Die Studie, die in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht wurde, zeigt einen direkten Zusammenhang zwischen hohen Stickstoffeinträgen und den beobachteten Phänomenen der Korallenbleiche und Krankheitsausbrüchen. Besonders in den Jahren 2016 sowie zwischen 2022 und 2023, die von extremen Hitzeperioden geprägt waren, erlitten die Riffe massive Korallenbleichen und einen Anstieg an Krankheiten. Die Wissenschaftler untersuchten dafür Bohrkerne von Sternchenkorallen, die aufgrund ihrer kontinuierlichen und schichtweisen Wachstumsstruktur als hervorragende Archive der Umweltbedingungen fungieren. Indem sie die Stickstoffisotope in diesen Bohrkernen von 1753 bis 2023 analysierten, konnten sie den Ursprung des Stickstoffs bestimmen.
Die Bohrkerne, die bei einer Expedition der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) entnommen wurden, zeigen, dass bis etwa 1850 keine signifikanten Veränderungen in den Stickstoffverhältnissen auftraten. Dies deutet darauf hin, dass es in dieser Zeit kaum direkte Stickstoffeinträge aus Flüssen gab. Ab 1850 stieg der Anteil von anthropogenem Stickstoff an, was mit der Einwanderung europäischer Siedler und dem zunehmenden Einsatz von organischem Dünger in Verbindung gebracht werden kann. Ein markanter Anstieg des Stickstoffsignals wurde ab 1856 festgestellt, als der US-Kongress den Abbau von Guano auf pazifischen und karibischen Inseln genehmigte.
Die Forscher stellten fest, dass die Stickstoffbelastung sich weiter verstärkte, als Mitte der 1870er Jahre ein natürlicher Holzstaudamm im Red River, einem Nebenfluss des Mississippi, entfernt wurde. Diese Maßnahme führte zwar zu weniger Überschwemmungen im Umland, beschleunigte jedoch den Wasserfluss im Mississippi, was zu einer schnelleren Nährstoffzufuhr in die Küstengewässer führte. Der Ausbau von Deichen ab 1882 trug ebenfalls zur direkten Einleitung von nährstoffreichem Wasser in den Golf bei.
Mit der Einführung synthetischer Düngemittel in den 1960er Jahren stieg der Gehalt an anthropogenem Stickstoff in den Korallen dramatisch an. Dieser Trend hält bis heute an, sodass der Anteil des Stickstoffs, der aus dem Mississippi in den Golf gelangt, Ende des 20. Jahrhunderts bereits zwischen 30 und 50 Prozent lag. Im letzten Jahrzehnt überstieg dieser Wert sogar 60 Prozent und erreichte im Jahr 2023 einen alarmierenden Anteil von 80 Prozent.
Die Studienautoren warnen, dass die Kombination aus hohen Nährstoffeinträgen und extremen Temperaturen die Hauptursachen für die Verschlechterung des Zustands der Korallenriffe sind. Solange die Stickstoffbelastung auf dem aktuellen Niveau bleibt und die Temperaturen weiter steigen, ist mit einem Anstieg von Krankheitsausbrüchen und Korallenbleichen in den Flower Garden Banks zu rechnen.
Die Korallenriffe im Golf von Mexiko sind nicht nur ökologisch wertvoll, sondern auch wichtige Archive vergangener Umweltbedingungen. Die gewonnenen Erkenntnisse aus der Analyse der Korallenskelette können dazu beitragen, die Veränderungen in den O
