Ist Ihnen beim Verlassen eines Gewässers schon einmal eine lange, grün oder rot gefärbte Schicht auf der Wasseroberfläche aufgefallen?
Diese Verfärbung des Wassers wird hauptsächlich durch übermäßiges Wachstum einzelliger mikroskopischer Phytoplanktonarten, bekannt als Algen, verursacht.
Die meisten von uns haben schon von Algen gehört, aber wir wissen nicht, in welchem Ausmaß sie uns beeinträchtigen können.
Algen sind photosynthetische eukaryotische Organismen, zu denen eine große Bandbreite von einzelligem Phytoplankton bis hin zu mehrzelligen Meerespflanzen gehört, die in der aquatischen Umwelt als pflanzenähnliche Strukturen auftreten.
Aufgrund ihrer Fähigkeit zur Photosynthese spielen Algen eine Schlüsselrolle in der Nahrungskette mariner Ökosysteme.
Es wird normalerweise von Zooplankton, Krebstieren und kleinen Fischen verzehrt und bildet die Grundlage des Nahrungsnetzes für das Leben im Wasser.
Wo liegt also das Problem mit dem Vorhandensein von Algen?
Das Problem ist das beschleunigte, unbeabsichtigte und unkontrollierte Wachstum einer oder mehrerer Algenarten in Süßwasser- oder Meerwasserökosystemen, bekannt als Algenblüte.
Die Algenblüten sind in verschiedenen Farben zu sehen.
Die Algen produzieren diese bunten Pigmente zum Zweck einer effizienten Photosynthese; die Pigmentdichte in der Algenzelle bestimmt direkt die Farbe der Algenblüte.
Beispielsweise ist die grüne Farbe aufgrund des hohen Chlorophyllgehalts bei Grünalgen vorherrschend, während das als Phycoerythrin bekannte Zusatzpigment bei Rotalgen vorherrschend ist und ein Farbspektrum von Rosa bis Rot erzeugt.
Ebenso verleiht das Vorhandensein des Pigments Phycocyanin den Blaualgen eine bläuliche Farbe, der Carotinoidgehalt in fast allen Algenzellen sorgt für eine gelblich-orange Farbe und Fucoxanthin verleiht den Braunalgen eine bräunliche Farbe.
Aufgrund seiner überwiegend autotrophen Lebensweise (der Fähigkeit, seine eigene Nahrung zu produzieren) benötigt es Sonnenlicht zum Wachstum und hält sich hauptsächlich an der Wasseroberfläche auf.
Unkontrolliertes Wachstum kann große Flächen des Gewässers bedecken und das darunterliegende Meeresökosystem stören.
Aktuelle Daten zeigen, dass die UNESCO bis Mai 2025 weltweit fast 10,000 Ereignisse schädlicher Algenblüten (HAB) in den Meeren registriert hat , was einem jährlichen Anstieg von 1.8 % seit 2003 entspricht.
Wie kommt es dazu?
Algen atmen und verbrauchen den im Wasserkörper vorhandenen gelösten Sauerstoff und reduzieren das einfallende Licht – beides Faktoren, die für die Erhaltung des Wasserlebens unglaublich wichtig sind.
Bei einer Algenblüte kann die Algenanzahl Zehntausende bis Millionen pro Milliliter betragen.
Tatsächlich wurden bei einigen HAB-Ereignissen in US-Gewässern im Sommer 2024 Zelldichten von über 1 Million Zellen/ml gemessen.
Eine kleine Algenblüte wird als Miniblüte bezeichnet, eine große Algenblüte als Makroblüte (gemessen in Kilometern).
Für die Photosynthese ist das gesamte Phytoplankton auf Sonnenlicht angewiesen.
Wenn die Wasseroberfläche von einer Algenblüte bedeckt ist, findet die Photosynthese größtenteils an der Oberfläche statt und das Eindringen des Sonnenlichts in das Wasser kann behindert werden.
Das in flachen Gewässern lebende Phytoplankton erhält nur begrenzt Sonnenlicht, was sich auf die Flora des Wassers auswirkt.
Kleine Fische, Zooplankton und Krebstiere sind für ihre Nahrung auf verschiedene Planktonarten angewiesen, die dann von größeren Fischen verzehrt werden.
Eine Beeinträchtigung der Phytoplanktonflora führt zu einer Störung der Basis der aquatischen Nahrungskette.
Aktuelle Satellitenüberwachungen (2023–2025) deuten darauf hin, dass schädliche Algenblüten (HABs) im Eriesee die Unterwasserlichtstärke während der Wochen mit der höchsten Algenblüte um bis zu 70 % reduziert haben.
Nach der Photosynthese am Tag benötigen die Algen gelösten Sauerstoff für die Zellatmung und verbrauchen dabei den Sauerstoff an der Oberfläche.
Außerdem beginnen die toten Algenzellen durch mikrobielle Einwirkung unter Nutzung des gelösten Sauerstoffs zu zerfallen.
Mit der Zeit reicht der vom Phytoplankton produzierte Sauerstoff nicht mehr aus, um den Verbrauch an gelöstem Sauerstoff zu decken und alles Leben im Wasser zu erhalten.
Solche erstickenden Bedingungen können für verschiedene Wasserlebewesen tödlich sein.
Im Jahr 2024 führte eine Algenblüte im Golf von Mexiko zur Entstehung einer „Todeszone“ von über 20,000 km², in der der Gehalt an gelöstem Sauerstoff in vielen Gebieten unter 2 mg/L sank, was zu einem massiven Fischsterben führte.
Die Algenblüte im Süß- oder Meerwasser kann sich über mehrere Kilometer erstrecken und so ein ungünstiges Umfeld für die Fischvermehrung schaffen.
Das Meeresleben im Umfeld der Algenblüte kann außerdem die von der Algenblüte freigesetzten Giftstoffe anreichern, was für Vögel und Menschen, die die Algen verzehren, ein Gesundheitsrisiko darstellen kann.
Die wirtschaftlichen Verluste der USA durch HABs betragen durchschnittlich 10 bis 100 Millionen US-Dollar pro Jahr; allein der Eriesee verliert im Jahr 82 durch die Auswirkungen auf Fischerei und Tourismus etwa 2024 Millionen US-Dollar.
Das Wachstum von Algen an der Quelle der Wasserversorgung kann zu Problemen bei der Wasseraufbereitung führen, da es die Aufbereitungssysteme verstopfen kann.
Es kann zu Sauerstoffmangel im Wasser kommen und abgestorbene Algen können das mikrobielle Wachstum im Wasser beschleunigen. Beides ist im Hinblick auf die Trinkwasserversorgung unerwünscht.
Die große Matte aus Fadenalgen kann die Wasserversorgung verstopfen.
Ebenso können die durch die Algenblüte freigesetzten Giftstoffe durch den Alkoholkonsum direkt in den menschlichen Körper gelangen und zu Erkrankungen und in manchen Fällen sogar zum Tod führen.
Beispielsweise führte die Algenblüte in Toledo, Ohio, im Jahr 2014 zu einem Anstieg der Mikrocystinwerte auf über 2 µg/L, was eine stadtweite Warnung vor dem Trinkwasser für über 400,000 Einwohner zur Folge hatte. Ähnliche Ereignisse in den Jahren 2023/24 führten zur Modernisierung der Mikrofiltrationssysteme in 60 % der kommunalen Wasserwerke in den USA.
Zu einer Algenblüte tragen mehrere Faktoren bei.
Eine Kombination von Faktoren, wie klimatischen Bedingungen und vom Menschen verursachten Aktivitäten wie übermäßigem Nährstoffabfluss in kontaminiertes Grundwasser, kann die Bildung von Algenblüten auslösen.
Blaualgenblüten treten bevorzugt im Frühling auf, wenn die Temperaturen wärmer sind und die Lichtdauer zunimmt.
In tropischen Regionen können wärmere Wasserbedingungen das ganze Jahr über zu Algenblüten führen.
Temperaturen über 25 °C sind für das Wachstum von Blaualgen günstig , was ihnen einen Vorteil gegenüber anderen Algen verschafft.
Niedrige Temperaturen im Winter sind für das Wachstum von Blaualgen nicht günstig.
Die globalen Oberflächenwassertemperaturen stiegen um etwa 0.2 °C pro Jahrzehnt (2010–2024), wodurch sich die Blütezeit in vielen Regionen bis in den Spätherbst hinein verlängerte.
Aufgrund der autotrophen Natur von Algen spielt Licht eine wichtige Rolle für ihr Wachstum. Eine intermittierende Einwirkung von Licht hoher und niedriger Intensität begünstigt das Wachstum von Blaualgen.
Solche Lichtverhältnisse sind knapp unter der Wasseroberfläche oder in trübem Wasser zu beobachten.
Außerdem kann sehr hohes, intensives Licht zum Absterben von Algenzellen führen.
Die meisten Cyanobakterien bevorzugen stabile Wasserbedingungen mit minimaler Durchmischung und längeren Verweilzeiten.
Menschliche Aktivitäten wie der Bau von Staudämmen und Bewässerung sowie andere Arten des Wasserverbrauchs verringern die Fließgeschwindigkeit des Flusses und schaffen so ein günstiges Umfeld für Algenwachstum.
Im Mai 2025 erlebte der Murray River in Südaustralien ein lang anhaltendes Niedrigwasserereignis, das zu einer 150 km langen Algenblüte führte, wie Satellitenbilder bestätigten.
Phytoplankton ist zwar in der Lage, durch Photosynthese kohlenstoffhaltige Zucker zu erzeugen, benötigt aber auch andere Nährstoffe für Wachstum und Fortpflanzung.
Zu diesen Nährstoffen gehören Stickstoff, Phosphor, Eisen, Kalzium usw.
Stickstoff und Phosphor sind für alle Algen notwendig, während bestimmtes Meeresplankton andere Nährstoffe benötigt.
In der Tiefsee werden die erschöpften Nährstoffe von der Oberfläche durch Nährstoffe aus tiefem, nährstoffreichem Wasser ersetzt, die durch Auftrieb oder nährstoffreiche Abflüsse von der Küste verursacht werden.
Je nach Jahreszeit und Nährstoffverfügbarkeit kann es zu kurzzeitigen Algenblüten kommen.
Doch in Gebieten mit günstigen Umweltbedingungen und anhaltend hohen Nährstoffkonzentrationen können Algenblüten das ganze Jahr über bestehen bleiben.
Das Vorhandensein einer hohen Nährstoffkonzentration im Wasserökosystem wird als Eutrophierung bezeichnet.
Abfluss aus der Landwirtschaft, Regenwasser, Abwassereinleitung und andere menschliche Aktivitäten tragen zur Eutrophierung bei, die die Hauptursache für Algenblüten ist.
Beispielsweise wurden im Taihu-See (China) im Jahr 2024 Phosphoreinträge von rund 1,400 Tonnen pro Jahr verzeichnet, was zu einer nahezu ganzjährigen Algenblüte führte.
Algenblüten sind ein wichtiger Bestandteil des marinen Ökosystems.
Sie sind Sauerstoffproduzenten und fast die Hälfte des im Wasserökosystem und in der Atmosphäre gelösten Sauerstoffs ist als Nebenprodukt der Photosynthese durch Phytoplankton verfügbar.
Das größte Problem stellt jedoch die durch Eutrophierung verursachte Algenblüte dar.
Dabei handelt es sich um schleimige, grüne Matten aus mikroskopisch kleinen Algen, die aneinander haften.
Obwohl bekannt ist, dass solche Algen keine Giftstoffe produzieren, stellen sie andere Gefahren für das Leben im Wasser dar, beispielsweise Sauerstoffmangel, Blockierung des Sonnenlichts, Beeinträchtigung der Photosynthese anderer Phytoplanktonarten und Beeinträchtigung der Ästhetik des Gewässers durch Geruch und unangenehmen Anblick.
Eine Algenblüte, die aufgrund ihrer Giftproduktion oder Sauerstoffarmut eine potenzielle Gefahr für die Gesundheit von Menschen, Meereslebewesen und Vögeln darstellt und aufgrund hoher Algenblütenkonzentrationen eine Bedrohung für das Meeresleben darstellt, kann als schädliche Algenblüte eingestuft werden.
Einige Algenarten produzieren Giftstoffe, die schwere gesundheitliche Schäden beim Menschen verursachen oder in manchen Fällen sogar zum Tod führen können.
Die von Algen unter normalen Bedingungen produzierten Giftstoffe werden durch mikrobielle Aktivität abgebaut. Während einer Algenblüte ist die Konzentration dieser Giftstoffe jedoch extrem hoch.
Cyanotoxin wird von verschiedenen Cyanobakterien produziert, während Domoinsäure, ein bekanntes Neurotoxin, von Kieselalgen produziert wird.
Cyanotoxine werden anhand ihrer biologischen Wirkung weiter in zwei Kategorien eingeteilt.
Die Aufnahme solcher Giftstoffe über das Trinkwasser oder das Schwimmen in solchen Gebieten kann ein Risiko für die Gesundheit einer Person darstellen.
Die Giftstoffe können auch indirekt über die Nahrungskette auf Menschen oder Vögel übertragen werden.
Die Konzentration der Toxine steigt, wenn sie von kleineren Organismen an den nächsten Organismus in der Nahrungskette weitergegeben werden.
Die Schalentiere ernähren sich, indem sie Partikel und Phytoplankton herausfiltern, wodurch sich in ihnen eine hohe Konzentration an Giftstoffen ansammelt.
Wenn der Mensch den Fisch schließlich als Nahrungsmittel verzehrt, gelangen die Giftstoffe in den Körper und beeinträchtigen die menschliche Gesundheit.
Bei einer großen Algenblüte, die sich über Hunderte von Kilometern erstreckt, wird das Wasser unter der Blüte aufgrund des Zersetzungsprozesses der Algenzellen durch mikrobielle Einwirkung anoxisch, wodurch der Gehalt an gelöstem Sauerstoff sinkt.
Darüber hinaus verstopft die hohe Konzentration an Algenzellen die Kiemen der Fische und verursacht Reizungen.
Solche Bedingungen führen in einem Ökosystem zum Ersticken und verursachen den Tod einer großen Population von Meereslebewesen.
Die Rote Flut ist ein natürliches Phänomen in marinen Ökosystemen, bei dem Algenarten wie Kieselalgen oder Dinoflagellaten unter günstigen Umweltbedingungen, darunter warmem Wasser und hoher Nährstoffverfügbarkeit, eine Algenblüte bilden.
Ab einer Konzentration von 1000 Zellen pro Milliliter Kieselalgen bzw. Dinoflagellaten verfärbt sich das Wasser rot, die Farbintensität nimmt mit der Konzentration der Algenzellen zu.
Kieselalgen sind dafür bekannt, ein Nervengift namens Domoinsäure zu produzieren , das höhere Wirbeltiere, Vögel und Menschen beeinträchtigen kann.
Auch diese Giftstoffe können über die Nahrungskette zu Menschen und Vögeln gelangen und die menschliche Gesundheit beeinträchtigen.
Die Roten Fluten Floridas im Jahr 2024 erstreckten sich über mehr als 300 Meilen der Küste und verursachten weitverbreitete Atemwegsreizungen und Fischsterben im Meer, was zu einem Verlust von 30 Millionen Dollar für den Tourismus führte.
Um die weitere Ausbreitung von Algenblüten und die Freisetzung von Biotoxinen in Gewässer zu verhindern, ist es wichtig, die Blüte einzudämmen, bevor sie das Ökosystem schädigt und eine Gesundheitsgefahr für Mensch und Meereslebewesen darstellt.
Es gibt verschiedene Methoden, die zur Kontrolle von Algenblüten beitragen können.
Mit dieser Methode können die Fadenalgenblüten manuell oder mit Hilfe von Maschinen entfernt werden.
Auch das Abpumpen von Oberflächenwasser, das die meisten Algenzellen enthält, kann dazu beitragen, Algenblüten weitgehend zu verhindern.
Allerdings ist diese Methode zur Kontrolle von Algenblüten nur vorübergehend, da die verbleibenden Zellen im Wasserkörper mit der Zeit zu Algenblüten führen können.
Filteranlagen dienen der Abtrennung von Algenzellen und der Reinigung von Trinkwasser.
Die Belüftungssysteme tragen zur Destratifizierung der thermischen und leichten Schichten im Gewässer bei und schaffen so ungünstige Bedingungen für die Algenblüte giftiger Cyanobakterien.
Der größte Nachteil dieser Technik besteht darin, dass sie nicht kosteneffizient und sehr zeitaufwendig ist und sich nicht zur Eindämmung größerer Algenblüten eignet.
Im Jahr 2025 installierte der Wasserversorger von Toledo Schnellmikrofiltrationssysteme, die den Mikrocystingehalt während schädlicher Algenblüten um 90 % reduzierten.
Bei dieser Methode zur Kontrolle von Algenblüten werden dem Wasser chemische Zusätze zugesetzt, die Phosphat aus dem Wasser ausfällen können.
Süßwassersystemen werden viele Ton- und chemische Zusätze wie Alaun, Kupferverbindungen und Chloramine zugesetzt, um Algenzellen auszuflocken und zu entfernen.
Zur Algenbekämpfung werden Algizide eingesetzt, die in der Regel aus aquatischen Herbiziden gewonnen werden. Sie sind jedoch teuer und erfordern häufige Dosierungen, um die Algenpopulation unter Kontrolle zu halten.
Abgesehen von der Kontrolle des Algenwachstums können chemische Zusätze und Algizide negative Auswirkungen auf das Wasserökosystem haben.
Die zugesetzten Chemikalien können die Algenzellen zerstören und schädliche Giftstoffe in das Gewässer freisetzen, die zum Tod von Fischen und Meereslebewesen führen können.
Diese Chemikalien können sich im Laufe der Zeit auch ansammeln und zu anderen unerwünschten Problemen im aquatischen Ökosystem führen.
Im Jahr 2024 sanken die Phosphorwerte des Rotorua-Sees nach einem Lanthan-Dosierungsversuch von 0.12 mg/L auf <0.01 mg/L, wodurch die Algenblüte deutlich reduziert wurde.
Zur Behandlung von Algenblüten wurden verschiedene biologische Mittel wie Bakterien, Viren und Parasiten eingesetzt.
Gymnodinium mikimotoi wurde als Algizid zur Behandlung einer Dinoflagellatenart verwendet.
Viren sind hochgradig wirtsspezifische Algizide, die wirksam gegen eine einzelne Algenart wirken können.
Ein solcher Prozess der biologischen Kontrolle, bei dem ein Organismus einen anderen kontrolliert, kann jedoch schädliche Auswirkungen auf die natürliche Fauna haben und einheimische Arten durch nicht einheimische ersetzen.
Die meisten Algenblüten, die in Süßwasser oder in Küstennähe auftreten, werden durch Eutrophierung infolge menschlicher Aktivitäten verursacht.
Um das Auftreten von Algenblüten zu vermeiden, sollten vorzugsweise Maßnahmen ergriffen werden, die die Entstehung von Algenblüten nicht fördern.
Die jahrelange Belastung des Gewässers durch die HAB hat zur Überwachung der Wasserqualität geführt. Dies kann dabei helfen, die Entwicklung einer möglichen Algenblüte vorherzusagen und Strategien zu ihrer Bekämpfung zu entwickeln.
Solche proaktiven Strategien können dazu beitragen, die mit Algenblüten verbundenen Gesundheitsrisiken und wirtschaftlichen Auswirkungen zu minimieren.
Die Ermittlung des Nährstoffgehalts oder die Identifizierung des Vorhandenseins von HABs an verschiedenen Stellen im Gewässer kann bei der Vorhersage möglicher Algenblüten hilfreich sein.
Das Great Lakes HAB Prediction Tool (2025) der NOAA erreicht eine Genauigkeit von etwa 85 % bei der Vorhersage von Blüten-Hotspots zwei Wochen im Voraus, sodass die Verantwortlichen frühzeitig Warnungen herausgeben können.
Lokale und staatliche Behörden können zusammenarbeiten, um Programme zur Überwachung und Umsetzung von Eindämmungsmaßnahmen für das Wassermanagement zu entwickeln.
Die Richtlinien für die Verwendung von Düngemitteln in der Landwirtschaft und die Einleitung von Abwasser in Gewässer müssen strikt eingehalten werden.
Die Landschaftsveränderung in Süßwasser- und Küstenmeerregionen ermöglicht den einfachen Eintrag von Nährstoffen durch landwirtschaftliche Abflüsse in die Gewässer und führt so zur Eutrophierung.
Durch die Errichtung von Barrieren rund um das Gewässer kann das Eindringen nährstoffreicher Wasserquellen in das Wasserökosystem verhindert werden.
Es sollten Methoden zur Eindämmung der Nährstoffabflussquellen, wie Stickstoff und Phosphor aus Düngemitteln, umgesetzt werden.
Methoden wie die Tropfbewässerung können zur gezielten Ausbringung von Düngemitteln beitragen und verhindern, dass Nährstoffspuren durch Abflüsse ins Wasser gelangen.
Die Implementierung von Abwasserbehandlungsstrategien in der Industrie zur biologischen Nährstoffentfernung vor der Einleitung in Gewässer kann die Nährstoffkonzentrationen in Gewässern verringern.
Kalifornische Weingüter, die im Jahr 2024 auf Tropfbewässerung umstellen, berichten von einer 40-prozentigen Reduzierung des Stickstoffabflusses; die industrielle Vorbehandlung im Jahr 2025 führt zu 70 Prozent weniger Phosphorausstoß aus neuen Genehmigungen.
Nützliche Bakterien können als Teil einer umweltfreundlichen und natürlichen Strategie zur Teichsanierung eingesetzt werden, um wirksame Produkte zur Seereinigung zu entwickeln.
Die Logik hinter der Verwendung dieser Bakterien ist einfach: Bakterien ernähren sich von suspendierten Nährstoffen und organischem Schlamm in Gewässern.
Sie nutzen außerdem Nitrate und Phosphate für ihr Wachstum, wodurch diese für Algen und Wasserpflanzen nicht mehr verfügbar sind und die Eutrophierung auf natürliche Weise eingedämmt wird.
Sobald die Nährstoffe im Wasser abnehmen, werden die Bakterien inaktiv und stellen ihre Aktivität ein.
Sie werden auf natürliche Weise aktiviert und vermehren sich, sobald Nährstoffe zugeführt werden, und der Zyklus beginnt von neuem.
Die Bakterien passen sich auf natürliche Weise an das Ökosystem des Teichs an und reduzieren die Behandlungshäufigkeit.
Aus diesem Grund bleiben Bioremediationsstrategien eine der besten Möglichkeiten, die Bedrohung durch Algenblüten einzudämmen.
