Phosphorlimitierung

(nach Dr. Heinz Jaksch, ASC Europa)

Der limitierende Wachstumsfaktor ist sowohl für das Gedeihen eines Individuums als auch einer Art oder einer ganzen Lebensgemenschaft entscheidend. Es ist jener Faktor, der von den benötigten Ressourcen als erster nicht mehr in der notwendigen Menge vorhanden ist. Dabei muss es sich nicht – wie im Falle von Phosphor – um ein chemisches Element handeln, das zur Neige geht. Auch Wasser, Wärme, Feuchtigkeit können zum Minimum-Faktor werden und die Entwicklung eines Lebewesens oder einer ganzen Lebensgemeinschaft stoppen oder wenigstens bremsen. Speziell im Fall von Algen und Pflanzen kann auch das Licht zum limitierenden Faktor werden: In einem dicht bepflanzten Gartenteich kann das Wasser durch das Blätterdach der Sumpfpflanzen derart abgeschattet werden, dass im Wasser kaum Algen wachsen, obwohl genügend Nährstoffe und natürlich auch Wasser vorhanden wären. In einem Schwimmteich oder Naturpool mit einer zweckmäßig großen, freien Schwimmzone, ist eine derartige Lichtlimitierung dagegen nicht zu erwarten. In den allermeisten Fällen wird daher in Schwimmteichen/Naturpools einer der Pflanzennährstoffe (Düngestoffe) zum Minimum-Faktor.
In der Limnologie ist bekannt, dass in Seen sehr häufig der Phosphor der limitierende Faktor ist. Das liegt unter anderem daran, dass ohne Ausnahme jedes Lebewesen dieses Element für den Aufbau und den Betrieb seines Organismus braucht. Von den Zellstrukturen (z. B. Zellmembran) bis zum Energiestoffwechsel (ATP-ADP etc.) ist Phosphor unverzichtbar. Andererseits ist dieses Element in der Natur für einen Makronährstoff vergleichsweise selten und schwer zu mobilisieren, etwa 0,1 Prozent der Erdkruste bestehen aus Phosphor.
Diese Erkenntnis machen sich Schwimmteich- und Naturpoolbauer zu Nutze, indem sie jene Mechanismen fördern, welche zu einer Phosphorlimitierung führen. So wird das Wasser richtiggehend abgemagert. Umgekehrt bedeutet dies aber auch, dass das Gewässer sofort wieder zum attraktiven Lebensraum wird, sobald der benötigte Minimum-Faktor Phosphor zugeführt wird. Nachdem Algen in ihrer Lebensstrategie auf extrem rasche Vermehrung setzen, sind sie auch die ersten, die von einer derartigen Zufuhr des zuvor knappen Phosphors reagieren. Das Ergebnis: ein Teich/Pool, der etwa über Humuseinträge aus dem Umland ständig größere Mengen an frischem Phosphor erhält, wird auch immer wieder veralgen. Das ist auch der Grund, warum Fische in Schwimmteichen/Naturpools tabu sind. Die Ausscheidungen der Tiere enthalten große Mengen an Phosphor, eine Limitierung auf niedrigem Niveau ist auch mit großem Aufwand nicht zu erreichen.
Algenwachstum beginnt in einem stehenden Gewässer (Schwimmteich) ab einer P-Konzentration von 35 μg/l. Wird ein Gewässer hingegen durchströmt (Naturpool), so verringert sich dieser theoretische Grenzwert auf 10 μg/l, das die wenigen Nährstoffe bei Kreislaufführung öfter pro Zeiteinheit an den Algen vorbeigeführt werden.
Wird die Phosphor-Limitierung auf diesem niedrigen Niveau jedoch erreicht, können andere Nährstoffe (etwa Stickstoff) ruhig in größeren Mengen vorhanden sein, es wird zu keinem Algenproblem führen. Stickstoff kann den Phosphor nicht ersetzen. Daher sind hohe Nitratwerte einem Phosphor-limitierten Gewässer – vermenschlicht ausgedrückt - völlig gleichgültig.
Bedenklich ist der umgekehrte Fall, nämlich, dass genügend Phosphor für das Algen/Pflanzenwachstum in einem Gewässer vorhanden ist, der Stickstoff jedoch zur Neige geht und so zum limitierenden Faktor wird. Auf den ersten Blick wäre das kein Problem, auch in diesem Fall kommt das unerwünschte Algenwachstum im Teich zum Stillstand. Der Haken an der Sache ist allerdings die Existenz von Blaualgen (Cyanobakterien). Diese Bakterien können – im Gegensatz zu den echten Algen – Luftstickstoff aufnehmen und sind nicht auf Stickstoff-Salze angewiesen. Ein Gewässer, das über längere Zeit Stickstoff-limitiert ist, wird daher Blaualgen produzieren. Nachdem Blaualgen potenzielle Gift-Produzenten sind, muss dies vermieden werden. In Naturpools/Schwimmteichen passiert dies durch gezielte Stickstoff-Düngungen.
Neben Phosphor und Stickstoff sind weitere Nährstoffe als limitierende Faktoren für Pflanzen und Algen in Schwimmteichen/Naturpools möglich. So kann es etwa zur Verknappung des anorganischen Kohlenstoffs kommen. Darunter versteht man vor allem CO2. Möglich ist das beispielsweise in jungen Gewässern, in denen der Abbau von organischem zu anorganischem Kohlenstoff noch nicht so recht funktioniert. Auch in sauren Gewässern kann es zu Verknappungen des anorganischen Kohlenstoffs kommen.
Eine völlig andere Art der Unterdrückung des Wachstums von Algen und Biofilmen (Belägen) – und nicht mit der Limitierung zu verwechseln – ist die sogenannte Hemmung. Dabei wird das Wachstum von lebenden Zellen (Algen, Bakterien etc.) durch Einsatz einer hemmenden Substanzen oder technischer Verfahren unterdrückt. Dazu zählen neben chemischen auch sogenannte biologische Mittel wie Gerstenstroh, Sauerkrautsaft oder Salz in geringen Konzentrationen. Als Beispiele für Biologie-hemmende Verfahren seien Ultraschall, UV-Licht, Ozon-Generatoren oder Kupferbleche genannt. Das klassische Verfahren einer Hemmung ist etwa der Einsatz von Chlor oder anderen Oxidationsmitteln in klassischen Pools.
Hemmende Substanzen oder Verfahren dürfen schon nach der Definition von Schwimmteichen und Naturpools nicht eingesetzt werden. Im einfachsten Fall handelt es sich um Substanzen, etwa Kupferpräparate, andere Algizide, Desinfektons- und Oxidationsmittel, welche die unerwünschten Organismen töten.
Letztendlich produzieren auch UV-Lampen oder Ozon-Anlagen Oxidationsmittel – euphemistisch umschrieben als „Aktiv-Sauerstoff“ oder Ähnlichem –, welche toxisch im Gewässer wirken.
Nachdem die Substanzen und Verfahren in einem Lebensraum (Schwimmteich/Naturpool) eingesetzt werden, kommen nicht nur die
Zielorganismen, sondern auch nützliche Tiere, Pflanzen und Mikroben zu Schaden. Teilweise wirken sie auch gar nicht gegen die Zielorganismen. So kann der Einsatz von UV-Lampen gegen Fadenalgen nichts ausrichten. Vielmehr kann deren Wachstum durch die Wirkung des UV-Lichts (Mineralisierung) sogar noch angeheizt werden.
Im Gegensatz zu hemmenden Substanzen und Verfahren ist der Einsatz von Mitteln, welche die Phosphor-Limitierung unterstützen, zulässig. Dazu zählen etwa Phosphor-Fällungen mit Kalzium, Aluminium oder Eisen. Im Falle eines solchen Einsatzes ist allerdings die Sinnhaftigkeit zu hinterfragen. So wird eine Kalkung gegen dauernde Randeinträge, wenn überhaupt, nur kurzfristig nutzen. Egal, ob auf Kalzium-, Aluminium- oder Eisenbasis, kann das jeweilige Mittel nur den freien, reaktiven Anteil des Phosphors im Wasser binden.
Und das ist erfahrungsgemäß der kleinste Anteil in einem Schwimmteich/Naturpool. Nachhaltiger wäre in einem solchen Fall, die Einträge zu vermeiden oder wenigstens zu minimieren. Als sinnvoll hat sich hingegen der Einsatz von Fällmitteln bei zu stark Phosphor-hältigem Füllwasser erwiesen. Die wichtigste Methode zur Minimierung des Phosphors (und auch anderer Elemente) ist der Einsatz eines geprüften Filters, wie ihn BioNova entwickelt hat. Hier übernimmt der Biofilm, der sich um das Filtermedium entwickelt, die eigentliche Aufgabe, indem er dem vorbei fliessenden Wasser Nährstoffe entzieht. Siehe dazu Filter