Spatiotemporal patterns of dissolved silica in the Yangtze River under intensive dam regulation
Diese Studie zeigt auf, dass die intensive Talsperrenregulierung im Jangtse-Flusssystem, insbesondere durch die Kaskadenreservoire des Jinsha-Flusses und die Drei gorgen-Talsperre, den Transport von gelöstem Siliciumdioxid signifikant verändert hat, indem sie die stromaufwärts gelegenen Konzentrationen homogenisiert und einen langfristigen Rückgang der stromabwärts gelegenen Zufuhr durch verstärkte Retention, Sedimentation und biologische Aufnahme innerhalb der gestauten Abschnitte vorangetrieben hat.
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Flüsse sind die großen Förderbänder unseres Planeten, die Wasser, Boden und Nährstoffe von den Bergen zum Meer tragen. Zu diesen lebenswichtigen Materialien gehört gelöstes Siliziumdioxid, eine Substanz, die als Baustein für mikroskopisch kleine Pflanzen namens Diatomeen dient. Diese winzigen Organismen bilden die Grundlage des Nahrungsnetzes in Küstengewässern, und sie benötigen Siliziumdioxid, um ihre glasartigen Schalen aufzubauen. Wenn Flüsse die richtige Menge an Siliziumdioxid liefern, gedeihen Diatomeen, was Fische und das gesamte marine Ökosystem unterstützt. Wenn Menschen jedoch große Dämme bauen, unterbrechen sie diesen natürlichen Fluss. Dämme verlangsamen das Wasser, wodurch Partikel absinken können und Nährstoffe bereits innerhalb des Reservoirs von Algen verbraucht werden, bevor das Wasser jemals den Ozean erreicht. Diese Störung kann dazu führen, dass das Meer unterhalb mit zu wenig Siliziumdioxid versorgt wird, was potenziell einen Wandel bei den Arten von Pflanzen und Tieren verursachen kann, die dort überleben können. Das Verständnis darüber, wie diese massiven Ingenieursprojekte die chemische Zusammensetzung unserer Flüsse verändern, ist entscheidend für den Schutz der Gesundheit unserer Ozeane.
Ein Forschungsteam der Universität Zhaotong hat kürzlich seine Aufmerksamkeit auf den Jangtsekiang in China gerichtet, eines der am stärksten durch Staudämme unterbrochenen Wasserwege der Welt. Sie konzentrierten sich auf einen spezifischen Abschnitt, der als der untere Jinsha-Fluss bekannt ist, wo in den letzten Jahren eine Reihe enormer Wasserkraftprojekte errichtet wurden. Im April 2025 besuchten die Wissenschaftler drei dieser massiven Reservoirs – Baihetan, Xiluodu und Xiangjiaba –, um Wasserproben zu entnehmen und die Konzentration von gelöstem Siliziumdioxid zu messen. Sie kombinierten diese frischen Messungen mit jahrzehntelangen historischen Daten, die vom Hauptstrom des Jangtsekiangs, von den Oberläufen bis zur Flussmündung, gesammelt wurden. Ihr Ziel war es zu sehen, wie der Bau dieser Dämme die Fähigkeit des Flusses verändert hat, Siliziumdioxid zum Meer zu transportieren.
Die Forscher fanden heraus, dass das Wasser innerhalb der Reservoire selbst einen stetigen, hohen Gehalt an gelöstem Siliziumdioxid aufwies, der durchschnittlich etwa 102,83 Mikromol pro Liter betrug. Die Werte waren über die drei verschiedenen Dämme hinweg bemerkenswert konsistent, was darauf hindeutet, dass das Wasser in diesen oberen, aufgestauten Abschnitten chemisch einheitlich ist. Als sie jedoch die langfristige Geschichte des gesamten Flusses betrachteten, zeichnete sich ein anderes Bild ab. Bevor die großen Dämme gebaut wurden, variierten die Siliziumdioxid-Werte entlang der Länge des Flusses auf natürliche Weise. Doch nachdem die Drei-Schluchten-Talsperre und die Kaskade des Jinsha-Flusses in Betrieb nahmen, trat ein deutliches Muster des Rückgangs zutage. Die Daten zeigten, dass die Siliziumdioxid-Konzentrationen im mittleren und unteren Flusslauf signifikant sanken, insbesondere an Messstationen, die flussabwärts der Dämme liegen.
Die Studie legt nahe, dass die Dämme wie Filter wirken, die Siliziumdioxid zurückhalten, bevor es den Ozean erreichen kann. Wenn das Wasser in einem Reservoir zurückgehalten wird, verweilt es dort viel länger, als es dies in einem frei fließenden Fluss tun würde. Diese zusätzliche Zeit ermöglicht es mikroskopischen Pflanzen zu wachsen und das Siliziumdioxid zu verbrauchen, und sie gibt schwereren Partikeln die Chance, zum Boden zu sinken und im Sediment begraben zu werden. Die Forscher beobachteten, dass der Rückgang des Siliziumdioxids an Stationen flussabwärts der Drei-Schluchten-Talsperre und der neueren Jinsha-Fluss-Dämme am ausgeprägtesten war, während Stationen flussaufwärts kaum Veränderungen zeigten. Dies deutet darauf hin, dass die Dämme den Nährstoff effektiv zurückhalten und verhindern, dass er flussabwärts transportiert wird.
Diese Zurückhaltung hat tiefgreifende Auswirkungen auf das Ostchinesische Meer, in das der Jangtsekiang mündet. Der Fluss ist eine primäre Quelle für Nährstoffe in dieser Küstenregion, und eine Verringerung der Siliziumdioxid-Zufuhr könnte das Gleichgewicht des Ökosystems stören. Wenn die Versorgung mit Siliziumdioxid abnimmt, könnten Diatomeen Schwierigkeiten haben, mit anderen Arten von Algen zu konkurrieren, die kein Siliziumdioxid zum Überleben benötigen. Ein solcher Wandel könnte das gesamte Nahrungsnetz verändern und alles beeinflussen, von kleinen Fischen bis hin zu den größeren Prädatoren, die von ihnen leben. Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass die massive Kaskade von Reservoirs entlang des Jangtsekiangs die Chemie des Flusses grundlegend verändert, indem sie ein System schafft, in dem ein Großteil dieses Materials abgefangen und in den Reservoirs begraben wird. Sie argumentieren, dass zukünftiges Wassermanagement und ökologische Risikobewertungen diese Siliziumdioxid-Retention berücksichtigen müssen, um die langfristige Gesundheit sowohl des Flusses als auch des Meeres, das er speist, zu gewährleisten.
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