Beispiel
Eutrophierung durch
Seevögel: Schematische Darstellung gekoppelter Prozesse
der lokalen und regionalen Umwelteffekte in Seevogelkolonien. Kolonien können als Nährstoff-Hotspots betrachtet werden, insbesondere
für
N und
P. Stickstoff ist der Schlüsselnährstoff in
Meeresumgebungen und Phosphor in kontinentalen Gewässern. Beide kommen in hohen Konzentrationen im Kot von Seevögeln vor.
Harnsäure ist die dominierende N-Verbindung, während ihrer Mineralisierung entstehen verschiedene N-Formen: (1)
Ammonifikation erzeugt NH
3 und
NH
4+, und
(2)
Nitrifikation produziert
NO
3− durch NH
4+-Oxidation. Unter den alkalischen Bedingungen, die
typisch für den Kot von Seevögeln sind, wird der NH
3 schnell volatisiert (3) und in NH
4+ umgewandelt,
der aus der Kolonie transportiert und durch feuchte Ablagerung in entfernte Ökosysteme exportiert wird, die eutrophiert
werden (4). In ähnlicher Weise können Nährstoffe in der Kolonie ausgelaugt und durch Abfluss und Grundwasserversickerung (5)
transportiert werden, was in den Fällen (4) und (5) Umweltauswirkungen auf regionaler Ebene erzeugt. Andererseits
kann NH
4+ im Boden (ornithogene Böden) von Organomineralien adsorbiert werden und als austauschbares
Kation verbleiben (Panel a). Der Boden NH
4+ in der Kolonie kann durch Nitrifikationsprozesse zu Nitrat
oxidiert und schnell in unterirdische oder oberflächliche Gewässer gespült werden, wodurch nahe gelegene Ökosysteme eutrophiert
werden (lokale Auswirkungen, 5). In beiden Fällen können NO
3− und NH
4+ Bäche und
kleine Seen erreichen und diese eutrophieren (regionaler Einfluss). Der Phosphorkreislauf ist einfacher und hat eine eher
eingeschränkte Mobilität. Dieses Element kommt in einer Reihe von chemischen Formen im Fäkalien von Seevögeln vor, aber das
mobilste und bioverfügbarste ist Orthophosphat (HPO
4=), das in unterirdische oder oberflächliche Gewässer
verflüssigt (gelöst) werden kann (5). Ein wichtiger Teil des P kann jedoch durch Fe/Al-Oxyhydroxide in sauren Böden
adsorbiert werden. Durch Erosion können diese Kolloide in anoxisches Süßwasser oder Mündungssedimente gelangen, wo P durch
die reduktive Auflösung von Fe(III)-oxyhydroxiden an die Wassersäule freigesetzt wird (Panel b). Wenn die Kolloide oxische
Meeressedimente erreichen, kann P immer noch durch alkalische Desorption an das Wasser abgegeben werden (Panel c), ein
Prozess, der Änderungen in der Oberflächenladung von Fe/Al-Oxyhydroxiden beinhaltet. In beiden Fällen kommt es zu einer
Wassereutrophierung.