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Die Nährstoffgeschichte im Wilersee wurde mittels der im Sediment eingelagerten Kieselalgenschalen rekonstruiert. Bis Mitte der 1920er-Jahre befand sich der Wilersee in einem mittelnährstoffreichen (= mesotrophen) Zustand. Danach erfolgte eine Nährstoffanreicherung, die hauptsächlich durch das Einleiten von Abwasser aus einer Käserei und die intensivierte landwirtschaftliche Nutzung im Seeeinzugsgebiet erfolgte. Mit dem Anschliessen der Käserei an die Strafanstalt Bostadel und dem späterem Ende der Käseproduktion sowie der Schweinemast verschwanden die Hauptursachen der Nährstoffbelastung. Um den nährstoffreichen Wilersee in einen mittelnährstoffreichen zurückzuführen, wurden technische see-interne Massnahmen zur Verbesserung der Nährstoff- und Sauerstoffverhältnisse notwendig. Seit 1993 ist im Winter eine mit Druckluft betriebene Zirkulationsunterstützung in Betrieb, welche die vollständige Eisbildung verhindert und die Sauerstoffanreicherung des Sees aus der Atmosphäre fördert.
Daneben wurden auch see-externe Massnahmen umgesetzt: So wurde 1993 das nahe Einzugsgebiet des Wilersees als Naturschutzgebiet ausgeschieden und seither nicht mehr gedüngt. Der in den Wilersee mündende Oberlauf des Erlenmoosbachs, wurde im Jahr 1996 zu einem Weiher erweitert und dient nun dem Nährstoffrückhalt. 2005 realisierten die Einwohnergemeinde Menzingen und der Kanton Zug gemeinsam eine neue Meteorwasserleitung zur Entwässerung des Gebiets Moos in den Wilersee. Im Gegenzug entkoppelten sie die mit Nährstoffen aus Drainagen belastete Entwässerung der Kantonsstrasse vom Seeeinzugsgebiet. Im Verbund dieser see-internen und see-externen Massnahmen ist der Wilersee heute wieder ein mesotrophes Gewässer und erfüllt die Gewässerschutzziele.